Las propiedades magnéticas de un material dependen de la orientación relativa del giro de los electrones en los átomos o moléculas de que está hecho.
El momento angular de giro (a lo que nos referimos cuando decimos giro) es una propiedad de los electrones que no tiene análogos en el mundo clásico. A menudo se representa como la rotación de una esfera en sentido horario o antihorario, pero la analogía es incorrecta. Es la mecánica cuántica relativista la que logró explicar el espín electrónico.
Esencialmente, los electrones se comportan como dipolos magnéticos.
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- Materiales ferromagnéticos. Cuando la rotación de muchos electrones es paralela permanentemente, el material actúa como un imán. Las redes atómicas o las redes cristalinas iónicas de algunos metales exhiben tales propiedades.
- Materiales paramagnéticos. En este caso, los átomos o las moléculas se extienden caóticamente a lo largo del volumen del material, por lo que el espín electrónico no es paralelo. Sin embargo, en la interacción con un imán permanente, las partículas constituyentes se organizan de manera que los electrones son paralelos con respecto a su rotación, y surgen propiedades magnéticas en el material. Actúa como un ferromagnet. Cuando se retira el imán permanente, las partículas, debido al movimiento térmico, restauran el estado caótico inicial y se pierden las propiedades magnéticas. Es por eso que puede magnetizar un clip por un corto período de tiempo, pero no puede convertirse en un imán permanente.
- Materiales diamagnéticos. Esos materiales no tienen electrones desapareados. En un par de electrones, las dos partículas tienen espín opuesto, por lo que el espín resultante es cero. Por lo tanto, es imposible producir un patrón de giro particular, por lo que no pueden obtener propiedades magnéticas, sin importar cuánto tiempo estén en contacto con un imán permanente para, por ejemplo, papel.
Uno de los mejores materiales para producir imanes permanentes es el neodimio. Es un elemento químico que pertenece al grupo de los lantánidos. Hay 7 electrones no apareados con espín paralelo en su capa de electrones de valencia, por eso, en una red cristalina, pueden alinearse paralelamente y dar lugar a un fuerte ferromagnetismo.
Un ejemplo interesante y bastante inusual de un compuesto paramagnético es el oxígeno líquido. Si toma aire, aísla el oxígeno y lo enfría a -196 ° C, obtendría un líquido azul pálido que interactúa con los imanes. Esto se debe a la estructura orbital de la molécula. Hay 2 electrones solitarios con espines paralelos, por lo que las moléculas se pueden organizar de la manera adecuada cuando se encuentran en un campo magnético externo.
En este diagrama molecular puede ver los dos electrones no apareados en la molécula de oxígeno en los orbitales [math] \ pi * [/ math]:
Vea cómo el líquido no cae entre las placas de este electroimán: 
