Você já sabe que se você levar um imã perto de uma unha de ferro, a unha terá uma atração pelo imã. Nem todos os metais, no entanto, se comportam da mesma maneira. Alguns metais são o que os cientistas chamam de ferromagnéticos, o que significa que eles se tornam permanentemente magnetizados por um ímã. Outros são paramagnéticos, o que significa que eles são temporariamente magnetizados, e outros ainda são diamagnéticos, o que significa que eles experimentam uma repulsão fraca de um campo magnético.

Spin

Os elétrons têm uma propriedade chamada spin, que é um pouco como o momento angular (por exemplo, uma bola girando em torno de seu eixo), embora seja importante não levar essa analogia longe demais, já que o spin do elétron é muito diferente do tipo de movimento giratório que você conhece na vida cotidiana, como topo rotativo. Um elétron pode ter um giro de +1/2 ou -1/2. Consequentemente, os elétrons agem um pouco como minúsculos ímãs. Se dois elétrons estão emparelhados em um orbital, os campos magnéticos que eles produzem se anulam, e o átomo não tem campo magnético líquido.

Domínios

Em materiais ferromagnéticos como o ferro, os átomos têm campos magnéticos e são agrupados com outros átomos em uma pequena subunidade chamada domínio. Um domínio pode, por sua vez, ser alinhado em qualquer direção aleatória ou alinhado na mesma direção, junto com todos os seus vizinhos. Normalmente, os campos magnéticos não estão alinhados, e assim um pedaço de metal de ferro por si só não possui campo magnético líquido; os campos magnéticos de átomos individuais alinhados aleatoriamente se anulam mutuamente. Quando um campo magnético externo é aplicado, no entanto, os átomos se alinham com ele, de modo que o objeto se torna magnetizado.

Materiais Diamagnéticos

Em um campo diamagnético, cada átomo tem pares de elétrons, então todos os campos magnéticos criados por elétrons individuais são cancelados. Quando você traz um objeto diamagnético perto de um imã, você cria minúsculos loops de corrente nos átomos do material, bem como pequenos laços de arame. De acordo com uma lei da física chamada Lei de Lenz, as correntes que você cria correm em tal direção que elas produzem um campo magnético oposto àquele que você aplicou.

Efeitos

Não apenas um diamagnético metal como cobre não tem atração por um ímã, ele realmente experimenta repulsão. Essa repulsão é muito fraca, então, a menos que o campo magnético seja muito forte, você não o verá. No entanto, este efeito resulta da estrutura do metal no nível atômico. O cobre emparelhou todos os elétrons nos chamados orbitais d, de modo que os átomos no cobre não têm momentos magnéticos líquidos. O diamagnetismo é de longe mais comum entre os elementos da tabela periódica do que o ferromagnetismo ou paramagnetismo.