Causes du paramagnétisme, matériaux paramagnétiques, exemples et différences avec le diamagnétisme

Le paramagnétisme est une forme de magnétisme dans laquelle certains matériaux sont faiblement attirés par un champ magnétique externe et forment des champs magnétiques internes induits dans la direction du champ magnétique appliqué.

Contrairement à ce que beaucoup pensent souvent, les propriétés magnétiques ne se limitent pas aux substances ferromagnétiques. Toutes les substances possèdent des propriétés magnétiques, quoique sous une forme plus faible. Ces substances sont appelées paramagnétiques et diamagnétiques.

Deux types de substances peuvent ainsi être distingués: paramagnétique et diamagnétique. En présence d'un champ magnétique, les champs paramagnétiques sont attirés vers la zone où l'intensité du champ est la plus grande. En revanche, les diamagnétiques sont attirés par la région du champ où l'intensité est plus faible.

En présence de champs magnétiques, les matériaux paramagnétiques subissent le même type d'attraction et de répulsion que les aimants. Cependant, lorsque le champ magnétique disparaît, l'entropie termine l'alignement magnétique induit.

En d'autres termes, les matériaux paramagnétiques sont attirés par les champs magnétiques, bien qu'ils ne soient pas transformés en matériaux magnétisés en permanence. Quelques exemples de substances paramagnétiques sont: l'air, le magnésium, le platine, l'aluminium, le titane, le tungstène et le lithium, entre autres.

Index

• 1 causes
  • 1.1 Loi de Curie
• 2 matériaux paramagnétiques
• 3 Différences entre paramagnétisme et diamagnétisme
• 4 applications
• 5 références

Les causes

Paramagnétisme est que certaines matières sont composées d'atomes et de molécules ayant des moments magnétiques permanents (ou dipôles), même lorsqu'ils ne sont pas en présence d'un champ magnétique.

Les moments magnétiques proviennent des spins des électrons non appariés de métaux et d'autres matériaux possédant des propriétés paramagnétiques.

En paramagnétisme pur, les dipôles n'interagissent pas les uns avec les autres, mais sont orientés de manière aléatoire en l'absence de champ magnétique externe, conséquence de l'agitation thermique. Cela génère un moment magnétique nul.

Cependant, lorsqu'un champ magnétique est appliqué, les dipôles ont tendance à s'aligner sur le champ appliqué, entraînant un moment magnétique net dans la direction dudit champ et s'ajoutant au champ externe.

Dans tous les cas, l’alignement des dipôles peut être contrecarré par l’effet de la température.

Ainsi, lorsque le matériau est chauffé sous agitation thermique est capable de neutraliser l'effet du champ magnétique sur les dipôles et les moments magnétiques de retour pour orienter de façon chaotique, ce qui réduit l'intensité du champ induit.

Loi de Curie

La loi de Curie a été développée expérimentalement par le physicien français Pierre Curie en 1896. peut être appliquée que lorsque les températures sont élevées et la substance paramagnétique en présence de champs magnétiques faibles.

Il en est ainsi car il ne décrit pas le paramagnétisme lorsqu'une grande partie des moments magnétiques sont alignés.

La loi stipule que l'aimantation du matériau paramagnétique est directement proportionnelle à l'intensité du champ magnétique appliqué. C'est ce qu'on appelle la loi de Curie:

M = X ∙ H = C H / T

Dans la formule ci-dessus est l'aimantation M, H est la densité de flux magnétique du champ magnétique appliqué, T est la température mesurée en degrés Kelvin et C est une constante qui est spécifique à chaque matériau et est connu comme constante de Curie.

De l'observation de la loi de Curie, il s'ensuit également que l'aimantation est inversement proportionnelle à la température. Pour cette raison, lorsque le matériau est chauffé, les dipôles et les moments magnétiques ont tendance à perdre l'orientation obtenue par la présence du champ magnétique.

Matériaux paramagnétiques

Les matériaux paramagnétiques sont tous les matériaux à perméabilité magnétique (capacité d’une substance à attirer ou à faire traverser un champ magnétique) semblables à la perméabilité magnétique du vide. Ces matériaux montrent un niveau négligeable de ferromagnétisme.

En termes physiques, il est indiqué que le (matériau à perméabilité du rapport ou du milieu et la perméabilité du vide) perméabilité magnétique relative est approximativement égale à 1, qui est la perméabilité magnétique du vide.

Parmi les matériaux paramagnétiques, il existe un type particulier de matériaux appelé superparamagnétique. Bien qu'ils suivent la loi Curie, ces matériaux ont une valeur de Curie relativement élevée.

Différences entre paramagnétisme et diamagnétisme

C'est Michael Faraday qui, en septembre 1845, réalisa qu'en réalité tous les matériaux (pas seulement les ferromagnétiques) réagissent à la présence de champs magnétiques.

Dans tous les cas, le fait est que la plupart des substances sont des caractères diamagnétique depuis des paires d'électrons non appariés, et donc avec spin opposé favorisent faiblement diamagnetismo. Au contraire, le diamagnétisme ne se produit que lorsque des électrons non appariés apparaissent.

Les matériaux paramagnétiques et diamagnétiques ont une faible sensibilité aux champs magnétiques, alors que dans le premier cas, ils sont positifs dans le second, ils sont négatifs.

Les matériaux diamagnétiques sont légèrement repoussés par un champ magnétique; Par contre, les paramagnétiques sont attirés, mais aussi avec peu de force. Dans les deux cas, lorsque le champ magnétique est supprimé, les effets de la magnétisation disparaissent.

Comme cela a déjà été dit, la grande majorité des éléments composant le tableau périodique sont diamagnétiques. Ainsi, des exemples de substances diamagnétiques sont l'eau, l'hydrogène, l'hélium et l'or.

Applications

Les matériaux paramagnétiques ayant un comportement sous vide similaire en l'absence de champ magnétique, leurs applications dans l'industrie sont quelque peu réduites.

L'une des applications les plus intéressantes du paramagnétisme est la résonance paramagnétique électronique (RPE), largement utilisée en physique, en chimie et en archéologie. C'est une technique spectroscopique avec laquelle il est possible de détecter des espèces avec des électrons non appariés.

Cette technique est appliquée dans les fermentations, dans la fabrication industrielle de polymères, pour l'usure des huiles de moteur et dans la fabrication de bières, entre autres. De même, cette technique est largement utilisée dans la datation des vestiges archéologiques.

Références 

1. Paramagnétisme (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 24 avril 2018 sur es.wikipedia.org.
2. Diamagnétisme (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 24 avril 2018 sur es.wikipedia.org.
3. Paramagnétisme (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 24 avril 2018 de en.wikipedia.org.
4. Diamagnétisme (n.d.). Dans Wikipedia. Récupéré le 24 avril 2018 de en.wikipedia.org.
5. Chang, M. C. "Diamagnétisme et paramagnétisme" (PDF).Notes de cours NTNU. Récupéré le 25 avril 2018.
6. Orchard, A. F. (2003)Magnétochimie. Oxford University Press.