A maioria das pessoas sabe que o ferro é atraído por ímãs, enquanto outros metais, como ouro e prata, não. No entanto, poucas pessoas podem explicar exatamente por que o ferro tem essa relação mágica com o magnetismo. Para chegar à resposta, você precisa descer ao nível atômico e examinar a natureza magnética dos elétrons de um átomo.
Elétrons e magnetismo
A ciência por trás do magnetismo, como a eletricidade, resume-se aos elétrons, as partículas carregadas negativamente em torno do núcleo de um átomo. Todos os elétrons têm propriedades magnéticas, assim como têm propriedades elétricas. Quando um elétron exibe magnetismo e, conseqüentemente, sua capacidade de interagir com um campo magnético externo, diz-se que tem um momento magnético.
O momento magnético de um elétron é baseado em seu spin e sua órbita, que são princípios da mecânica quântica. Sem entrar em equações quânticas, basta dizer que o momento magnético de um elétron é devido ao seu movimento.
O que torna um material magnético?
Embora os átomos individuais em qualquer substância possam ter momentos magnéticos, isso não significa que a própria substância seja magnética. Para que a substância seja magnética, você precisa de um número suficiente de átomos trabalhando juntos. Isso requer duas coisas.
A primeira coisa que precisa acontecer é que deve haver alguma discordância entre os átomos. Em muitas substâncias, todos os elétrons se alinham em pares ordenados, cada um cancelando as propriedades magnéticas do outro. Se você imaginar 1.000 locomotivas, metade delas tentando ir para o norte e a outra metade indo para o sul, nenhuma delas vai se mover. Portanto, para uma substância ser magnética, seus elétrons não podem estar todos emparelhados.
No entanto, isso por si só não é suficiente para que a substância seja magnética. Só porque os elétrons de um material não se alinham em pares não significa necessariamente que a substância seja magnética. O manganês, por exemplo, importante mineral encontrado em nozes e cereais e essencial para ossos saudáveis, não é magnético, embora seus elétrons não se alinhem aos pares. Se você tivesse 1001 locomotivas, 500 voltadas para o sul e 501 voltadas para o norte, essa locomotiva extra não faria muita diferença.
A segunda coisa que você precisa é que um número suficiente de elétrons se alinhem paralelamente uns aos outros - como muitas locomotivas voltados na mesma direção - então sua capacidade de interagir com um campo magnético externo é substancial o suficiente para mover todo o objeto.
Qualquer material que tenha essas duas condições é chamado de ferromagnético. O ferro é o elemento ferromagnético mais comum. Dois outros elementos ferromagnéticos são o níquel e o cobalto. No entanto, várias outras substâncias podem ser ferromagnéticas quando aquecidas ou combinadas com outros materiais.