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existem nos estados de valência tanto de +2 quanto de +3 na razão de 1:2. Existe um momento
magnético de "spin" líquido para cada um dos íons Fe 2+ e Fe 3+ , que corresponde a 4 e 5 magnetons
de Bohr, respectivamente, para os 2 tipos de íons. Além disso, os íons O 2- são magneticamente
neutros. Existem interações antiparalelas de empareamento de "spin" entre os íons do Fe, similares
em em caráter àquelas do antiferromagnetismo. Entretanto, o momento ferrimagnético líquido surge
do cancelamento incompleto de momentos de "spin".
Ferritas cúbicas têm a estrutura cristalina de espinélio inverso, que é cúbica em simetria e
similar à estrutura do espinélio (Seção 13.2). Pode-se pensar que esta estrutura é gerada pelo
empilhamento de planos de O 2- estreitamente empacotados. De novo, existem 2 tipos de posições
que podem ser ocupadas pelos cátions de ferro, como ilustrado na Figura 13.9. Para um tipo de
posição, o número de coordenação é 4 (coordenação tetraédrica); isto é, cada íon de Fe é
circundado por 4 íons de oxigênio vizinhos mais próximos. Para o outro, o número de coordenação
é 6 (coordenação octaédrica). Com esta estrutura de espinélio inverso, metade dos íons trivalentes
(Fe 3+ ) estão situados em posições octaédricas, a outra metade, em posições tetraédricas. Os íons
divalentes Fe 2+ estão todos êles localizados em posições octaédricas.
O fator crítico é o arranjo dos momentos de "spin" dos íons de Fe, como representado na Figura
21.9 e na Tabela 21.3. Os momentos de "spin" de todos os íons Fe 3+ nas posições octaédricas
estão alinhados paralelamente entre si; entretanto, êles estão direcionados no sentido oposto ao
daquele dos íons Fe 3+ situados nas posições tetraédricas, que também estão alinhados. Isto resulta
do emparelhamento antiparalelo de íons de ferro adjacentes. Assim momentos de "spin" de todos os
íons Fe 3+ se cancelam entre si e não fazem nenhuma contribuição à magnetização do sólido. Todos
os íons Fe 2+ têm seus momentos alinhados na mesma direção e mesmo sentido e seu momento total
é responsável para a magnetização líquida (vide Tabela 21.3). Assim, a magnetização de saturação
de um sólido ferrimagnético pode ser calculada a partir do produto do momento magnético de
"spin"líquido (resultante) para cada íon Fe 2+ e o número de íons Fe 2+ ; isto corresponderia ao
alinhamento mútuo de todos os momentos magnéticos do íon Fe 2+ na amostra de Fe 3 O 4 .
Figura 21.9 - Diagramas esquemáticos mostrando a configuração de momento magnético de "spin"
para íons Fe 2+ e Fe 3+ em Fe 3 O 4 . (Adaptado a partir de Richard A. Flinn e Paul K. Trojan.
Engineering Materials and Their Applications, 3a.Edição, Copyright 1986 por Houghton Mifflin
Company. Usado com permissão).
Tabela 21.3 - A Distribuição de Momentos Magnéticos de "Spin" para Íons Fe 2+ e Fe 3+ numa
célula unitária de Fe 3 O 4 (cada seta representa a orientação do momento magnético para um dos
cátions).
Ferritas cúbicas tendo outras composições podem ser produzidas pela adição de íons
metálicos que substituem parte dos íons do ferro na estrutura cristalina. De novo, a partir da fórmula
química da ferrita, M 2+ O 2- -(Fe 3+ ) 2 (O 2- ) 3 , em adição a Fe 2+ , M 2+ pode representar íons divalentes
tais como Ni 2+ , Mn 2+ , Co 2+ e Cu 2+ , cada um dos quais possuindo um momento magnético de "spin"
diferente de 4; vários estão listados na Tabela 21.4. Assim, pelo ajuste de composição, compostos
de ferrita tendo uma faixa de propriedades magnéticas pode ser produzido. Por exemplo, ferrita de
níquel tem a fórmula NiFe 2 O 4 . Podem ser também produzidas outras composições contendo