Paramagnetismo

Il paramagnetismo è un tipo di magnetismo in cui un materiale è debolmente attratto da un campo magnetico che viene agito dall'esterno. Questo significa che ciò che è paramagnetico ha una certa suscettibilità ad un campo magnetico.

Quando il campo magnetico esterno viene rimosso, il materiale paramagnetico non riesce a mantenere le sue proprietà magnetiche. Le condizioni per il paramagnetismo sono legate al riallineamento che il campo magnetico esterno crea nei percorsi degli elettroni e al fatto che il materiale ha elettroni spaiati.

Si può dire che il paramagnetismo rifletta la tendenza dei momenti magnetici liberi a disporsi parallelamente a un campo magnetico. Quando i momenti magnetici formano un forte legame tra loro, questo è ferromagnetismo.

L'assenza di un campo magnetico esterno significa che i momenti magnetici non sono allineati parallelamente tra loro, ma sono disposti in modo casuale. L'influenza del campo magnetico esterno, invece, provoca la tendenza all'allineamento parallelo.

Un materiale ferromagnetico, insomma, riflette una debole attrazione da parte di un campo magnetico esterno. L'attrazione non è sufficiente per produrre il fenomeno noto come ferromagnetismo. Il paramagnetismo, inoltre, comporta la scomparsa delle proprietà magnetiche quando il campo magnetico che agisce dall'esterno scompare: il materiale in questione non è quindi permanentemente magnetizzato.

Alluminio, magnesio, litio, titanio e platino sono alcuni dei materiali con proprietà paramagnetiche. Questa qualità può essere sfruttata in diversi modi a livello industriale.

In questo contesto, dobbiamo parlare della legge di Curie, il cui nome si riferisce al suo creatore, lo scienziato francese Pierre Curie, uno dei pionieri nel campo della radioattività. Nella sua definizione si afferma che quando i campi magnetici sono bassi, si può apprezzare una magnetizzazione nei materiali paramagnetici che si trova nella reazione del campo esterno e la sua grandezza è descritta utilizzando la seguente equazione: M = χH = C/T H.

Consideriamo ora il significato di ciascuna delle variabili dell'equazione appena enunciata:

* χ, la 22° lettera dell'alfabeto greco, pronunciata chi nella nostra lingua, in questo caso è usata per indicare la suscettibilità magnetica molare. Questo valore rappresenta la grandezza che una data sostanza ha di suscettibilità alla magnetizzazione. Se è positiva, la magnetizzazione agisce per rafforzare il campo, mentre se è negativa si oppone al campo;

* M è il risultato dell'equazione, cioè il valore di magnetizzazione ottenuto dopo aver risolto tutte le altre incognite;

* H è l'intensità del campo magnetico, la grandezza fisica che descrive il suo vettore. A seconda della fonte, alcuni si riferiscono a questo concetto come densità di flusso magnetico, mentre altri lo chiamano vettore di induzione magnetica;

* T indica la temperatura assoluta misurata in kelvin. Precedentemente, questa unità era chiamata grado Kelvin e fu creata a metà del 19° secolo da William Thomson, Barone Kelvin;

* C denota la costante del materiale, che è specifica per ogni materiale. In termini più tecnici, questa variabile è nota come costante di Curie.

La legge di Curie ci dice che i materiali paramagnetici hanno la tendenza ad aumentare il magnetismo all'aumentare del campo applicato, e a diminuire all'aumentare della temperatura. È importante notare che può essere applicato solo ad alte temperature o bassi campi, perché se quasi tutti i momenti magnetici sono allineati non dà risultati corretti. In un caso come questo, vicino alla saturazione magnetica, la risposta non è più lineare e la magnetizzazione smette di aumentare.