Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Tabela 21.1 - Unidades Magnéticas e Fatores de Conversão para os Sistemas SI e cgs-uem.
Origens dos Momentos Magnéticos
As propriedades magnéticas macroscópicas de materiais são uma consequência de momentos
magnéticos associados com os elétrons individuais. Alguns destes conceitos são relativamente
complexos e envolvem alguns princípios de mecânica quântica além do escopo desta discussão;
consequentemente, simplificações foram feitas e alguns detalhes omitidos. Cada elétron num átomo
tem momentos magnéticos que se originam de 2 fontes. Uma está relacionada a seu movimento
orbital ao redor do núcleo; sendo uma carga em movimento, um elétron pode ser considerado
como uma pequeno anel de corrente, gerando um muito pequeno campo magnético e tendo um
momento magnético ao longo do seu eixo de rotação (de revolução), como esquematicamente
ilustrado na Figura 21.4a.
Figura 21.4. Demonstração do momento magnético associado com (a) um elétron em órbita e (b)
um elétron em auto-rotação ("spinning electron").
Pode-se também pensar que cada elétron está girando em do seu próprio eixo
("spinning"); o outro momento magnético se origina a partir deste giro do elétron em torno de si
mesmo, que está direcionado ao longo do eixo de auto-rotação na Figura 21.4b. Os momentos
magnéticos de auto-rotação (ou de "spin") só pode ser apenas numa direção "para cima" ou numa
direção antiparalela "para baixo". Assim, pode-se pensar que cada elétrton num átomo é um
pequeno ímã tendo momentos magnéticos de orbital e de auto-rotação ("spin") permanentes.
O momento magnético mais fundamental é o magneton de Bohr µ B , que é de magnitude
igual a 9,27 x 10 -24 A.m 2 . Para cada elétron num átomo o momento de "spin" magnético é " µ B
(positivo para o "spin" para cima, negativo para o "spin"para baixo). Além disso, a contribuição do
momento magnético orbital é igual a m i µ B , m i sendo número quântico magnéticodo elétron,
conforme mencionado na Seção 2.3.
Em cada átomo individual, momentos orbitais de alguns pares de elétrons se cancelam
entre si; isto também acontece para os momentos de "spin". Por exemplo, o momento de "spin" de
um elétron com "spin" para cima cancelará aquele de um elétron com o "spin"para baixo. O
momento magnético, então, para um átomo é justo a soma dos momentos magnéticos de cada um
dos elétrons constituintes, incluindo as contribuições tanto de orbitral quanto de "spin" e levando em
conta o cancelamento de momento. Para um átomo tendo camadas ou subcamadas eletrônicas
completamente preenchidas, quando todos os elétrons são considerados, há um cancelamento
completo de momentos tanto de orbital quanto de "spin". Assim, materiais compostos de átomos
tendo camadas eletrônicas completamente preenchidas não são capazes de se tornarem
permanentemente magnetizados. Esta categoria inclui os gases inertes (He, Ne, Ar, etc.) bem como
alguns materiais iônicos. Os tipos de magnetismo incluem diamagnetismo, paramagnetismo e