Il Paramagnetismo e le Sostanze Paramagnetiche
Il paramagnetismo rappresenta una caratteristica di alcune sostanze quando sono esposte a un campo magnetico esterno. Ogni elettrone in un atomo possiede un momento angolare di spin e, ad eccezione degli elettroni che occupano un orbitale s, un momento angolare orbitale anche. Questi momenti angolari sono associati a un momento magnetico di spin e a un momento magnetico orbitale, poiché gli elettroni sono particelle elettricamente cariche.
Il Momento Angolare di Spin
In presenza di più elettroni in un atomo, il momento angolare di spin di ciascuna coppia di elettroni con spin antiparallelo si annulla, producendo un momento magnetico risultante nullo. Tuttavia, in un atomo con elettroni non accoppiati nello strato più esterno, emerge un momento magnetico permanente risultante dal momento magnetico di spin e orbitale. Gli atomi con configurazione elettronica ns^1 (come gli elementi alcalini) e quelli con un numero dispari di elettroni (come ad esempio H e N) mostrano sempre un momento magnetico di spin, mentre i gas nobili con configurazione elettronica esterna ns^2, np^6 si comportano come diamagnetici.
Le Sostanze Paramagnetiche
Le sostanze paramagnetiche sono caratterizzate da minuscoli dipoli magnetici orientati casualmente in assenza di un campo magnetico esterno. L’influenza del campo magnetico esterno riguarda la mutua orientazione di tali dipoli e il conseguente momento magnetico risultante della sostanza. Tale momento magnetico può essere rivelato solo quando la sostanza paramagnetica è esposta a un campo magnetico esterno, generando così un momento macroscopico non nullo.
In generale, quando gli atomi si uniscono per formare una molecola, gli elettroni non accoppiati nello strato esterno si combinano con quelli degli atomi adiacenti formando legami covalenti, rendendo le molecole diamagnetiche. Tuttavia, alcune molecole con un numero dispari di elettroni, come NO, NO2, ClO2, mostrano un momento magnetico di spin. Le eccezioni a tale regola sono presenti principalmente nei composti degli elementi dei blocchi s e p del sistema periodico, la maggior parte dei quali sono diamagnetici, fatta eccezione per alcuni metalli dei gruppi I e II, che mostrano una debole paramagnetismo.
In conclusione, il paramagnetismo rappresenta un fenomeno affascinante presente in numerose sostanze, offrendo spunti di approfondimento sul comportamento di tali sostanze in presenza di campi magnetici esterni.