Explique o que é o Paramagnetismo. Classifique os tipos de paramagnetismo em termos da suscetibilidade magnética
e dê exemplos desses materiais.
Passo 1
O enunciado pede para entender o que é o paramagnetismo e depois classificá-lo segundo diferentes leis de comportamento da suscetibilidade magnética
, citando exemplos de materiais. Para isso precisamos:
- Definir o paramagnetismo em termos de momentos magnéticos atômicos ou moleculares.
- Apresentar as principais leis ou modelos que dão
em função da temperatura. - Dar exemplos de compostos ou metais que exibem cada tipo de comportamento.
Passo 2
Paramagnetismo é o fenômeno em que materiais, possuindo momentos magnéticos atômicos ou moleculares permanentes, tendem a alinhar-se levemente na direção de um campo magnético externo
. Esse alinhamento parcial reforça o campo aplicado, gerando uma magnetização
proporcional a
. A proporcionalidade é dada por
onde
é a suscetibilidade magnética positiva e geralmente pequena (
).
Passo 3
No modelo de Curie (paramagnetismo clássico ou “Curie puro”), assume-se dipolos não interagentes. A lei de Curie diz que
onde
é a constante de Curie (proporcional ao quadrado do momento magnético e à densidade de dipolos) e
a temperatura absoluta. Exemplo: sais de íons de terras raras isolados em matriz não magnética.
Passo 4
Quando há interações fracas entre dipolos, mas sem ordem magnética, usa-se a lei de Curie–Weiss:
com
(temperatura de Weiss) positiva se há tendência ferromagnética ou negativa se for antiferromagnética. Exemplo: metais de transição acima da temperatura de Curie (por ex. ferro acima de
).
Passo 5
Em metais com elétrons de condução livres, o paramagnetismo de Pauli prediz
praticamente independente de
. A expressão é
onde
é o magneton de Bohr e
a densidade de estados no nível de Fermi. Exemplo: sódio, alumínio e outros metais simples.
Passo 6
Alguns materiais sem momentos permanentes de estado fundamental exibem paramagnetismo de Van Vleck, também quase independente de
, mas originado de excitação virtual de níveis eletrônicos. A contribuição é dada por somas de termos de segunda ordem em mecânica quântica. Exemplo: compostos de íons
ou
, como certas soluções de
ou
.
Resposta
- Curie (puro):
. Exemplos: sais de iões paramagnéticos isolados. - Curie–Weiss:
. Exemplos: ferro acima de , ligas paramagnéticas com interações fracas. - Pauli:
constante. Exemplos: metais simples (Na, Al, Cu). - Van Vleck:
constante (origem em excitações virtuais). Exemplos: íons com terminação eletrônica fechada ( , ).