O ferro é magnético?

Ferro, um elemento que ocupa o quinto lugar na abundância da crosta terrestre, não tem nada comparável em sua ciência, tecnológica, e valores culturais. Graças às suas propriedades físicas e químicas, como a capacidade de magnetizar e desmagnetizar. Eles desempenham um papel importante na sociedade moderna. Mas o que torna o ferro magnético? Todo ferro é igualmente magnético? Então, neste artigo, discutiremos as características do magnetismo, o tipo magnético de ferro, e seus usos.

O que é magnetismo?

Ao tentar determinar se o ferro é magnético ou não, é preciso entender o que significa magnetismo. O magnetismo é um fenômeno eletrofísico relacionado ao movimento de cargas. Em termos mais simples, é a força que faz com que os ímãs atraiam ou repelam certos tipos de materiais. O magnetismo está no nível atômico e é um subproduto do comportamento dos elétrons em um átomo.

Partículas de carga negativa de elétrons orbitam no núcleo de um átomo. Com seu movimento, eles produzem pequenos campos magnéticos. Na maioria dos materiais, podemos ver orientados aleatoriamente e de fato, se contrabalançam ou em termos simples, é zero líquido. No entanto, em material magnético, esses pequenos campos magnéticos co-faseiam e se somam no sentido vetorial de modo a fornecer uma resultante magnética geral.

Tipos de materiais magnéticos

Podemos classificar os materiais em diferentes categorias com base na sua resposta aos campos magnéticos.:

1. Materiais Ferromagnéticos

Tais materiais apresentam um alto nível de magnetização quando colocados em um campo magnético, e eles são capazes de reter a magnetização mesmo se o campo for retirado. Exemplos incluem ferro, níquel, e cobalto. Em material ferromagnético, existem domínios, isto é, regiões dos momentos magnéticos no material, e quando em um campo magnético esses domínios crescem. Este alinhamento proporciona-lhes o seu forte magnetismo característico: a tendência divergente das caudas garante sua força magnética.

2. Materiais Paramagnéticos

Esses materiais têm baixa coercividade e são pouco influenciados pelos processos de magnetização e desmagnetização.. Alguns exemplos são alumínio e magnésio. Isso surge elétrons desemparelhados, que se alinham com o campo magnético aplicado externamente, no entanto, a energia térmica faz com que eles se desmagnetizem quando o campo é retirado.

3. Materiais Diamagnéticos

Esses materiais não são atraídos por ímãs nem apresentam magnetismo permanente, mas são fracamente repelidos por ímãs.. Cobre e bismuto são exemplos de tais elementos. Materiais desmagnéticos para o campo aplicado, desenvolvem campos magnéticos induzidos na direção oposta ao campo aplicado e, portanto, experimentam repulsão.

4. AFRO & Materiais FERO

Esses materiais possuem propriedades magnéticas peculiares devido à orientação dos spins atômicos, que tende a se compensar mutuamente. De forma similar, em materiais antiferromagnéticos, a polarização de dois spins atômicos vizinhos está em uma direção oposta, não dando magnetismo líquido. Materiais ferrimagnéticos são magnetita. Eles têm materiais ferromagnéticos opostos desiguais com propriedades magnéticas fracas. Essas propriedades são usadas em aplicações que exigem características magnéticas específicas.

Por que o ferro é magnético?

O magnetismo do ferro é devido ao arranjo de átomos e elétrons. Cada átomo de ferro que compõe o composto contém elétrons não compensados ​​em suas camadas orbitais externas.. Esses elétrons desemparelhados causam momentos magnéticos, que em materiais ferromagnéticos como o ferro pode estar em fase. Esse alinhamento acontece devido à interação de troca. Isso significa que os campos se aprimoram.

Quando seus momentos magnéticos co-aditivos atingem o nível quântico onde uma polarização avassaladora é discernível, diz-se que o material foi magnetizado. Isso acontece no ferro – uma situação onde emergem domínios – áreas locais de momentos magnéticos alinhados. Com um campo magnético externo aplicado, os domínios crescem e se alinham para aumentar o quadro geral do magnetismo.

Diferentes ferros e suas propriedades magnéticas

Nem todos os tipos de ferro usados ​​são igualmente magnéticos. Esta composição pode variar dependendo da sua pureza e da presença de outros elementos no ferro:

1. Ferro Puro: Mostra alta atração magnética. além disso, combina com aço. Possui usos científicos que exigem características magnéticas fortes e constantes.
2. Ferro fundido: Tem um teor de carbono comparativamente maior do que outras ligas. Então, eles podem reduzir suas propriedades magnéticas.
3. Aço (uma liga de ferro): Aço é uma combinação de ferro e carbono, mas contém outros ingredientes como níquel ou cromo e pode impactar o campo magnético. Por exemplo, a presença de cromo no aço resulta em uma resposta mais fraca ao magnetismo do que outras variedades.

Propriedades magnéticas de ligas de ferro

Os próximos dois subtópicos estão especificamente relacionados às propriedades magnéticas das ligas de ferro:

Os parâmetros de magnetização de saturação das ligas de ferro dependem da sua constituição e dos tratamentos térmicos. Abaixo estão alguns tipos principais de ligas de ferro e suas propriedades magnéticas:

1. Aço carbono: O aço carbono é altamente magnético devido ao seu alto teor de ferro. Suas aplicações típicas podem envolver setores como Construção e Máquinas.
2. Liga de aço: As propriedades magnéticas de diferentes materiais mudam dependendo dos aditivos em suas composições. Certos aços-liga são desenvolvidos com características de magnetismo aprimoradas e outros tipos apresentam magnetismo reduzido.
3. Aço inoxidável: Eles são menos magnéticos por causa de aditivos como cromo ou níquel. Então, eles interferem no empacotamento dos momentos magnéticos.
4. Aços para ferramentas: Esses aços são feitos para resistência. Utiliza uma grande quantidade de carbono e liga e frequentemente possui características magnéticas consideráveis.
5. Aços Maraging: Materiais de liga de alta resistência com baixo teor de carbono que também possuem excelentes características magnéticas.

Podemos resumir essas propriedades na tabela a seguir:

Liga de Ferro	Propriedades Magnéticas	Principais notas/valores
Aço carbono	Fortemente magnético.	Magnetização de saturação: ~2,15T (Tesla).
Liga de aço	As propriedades magnéticas variam com os aditivos.	Personalizável para alta (~1,5–2,0T) ou baixo magnetismo dependendo da aplicação.
Aço inoxidável	Fraco ou não magnético.	Ferrítico: ~0,7T; Austenítico: Quase não magnético.
Aços para ferramentas	Moderadamente magnético.	Varia; ~1,0–1,8T, dependendo do teor de carbono/liga.
Ferro fundido	Fracamente magnético.	Magnetização de saturação: ~1,3–1,4 T devido ao alto teor de carbono e impurezas.
Aços Maraging	Propriedades magnéticas fortes.	Magnetização de saturação: ~1,6–1,9T; projetado para alta resistência e magnetismo.

Curie Temperatura: O Limite do Magnetismo

O ferro tem certas propriedades magnéticas que dependem da temperatura. Então, em altas temperaturas, a energia térmica afeta os momentos magnéticos do indivíduo, tornando-os inválidos. Todo material ferromagnético tem uma temperatura específica chamada temperatura Curie., acima do qual tal material não terá uma propriedade magnética duradoura, como o ferro.

Especificamente, a temperatura Curie varia de cerca de 500 a 770°C (932 a 1.418°F) dependendo do metal usado no núcleo de ferrite. No caso do ferro, a temperatura Curie é de aproximadamente 770°C. Acima desta temperatura, torna-se paramagnético e, portanto, só pode permitir um magnetismo fraco e temporário.

Aplicações de Ferro Magnético

O ferro é útil devido às suas características magnéticas em diferentes setores. Aqui estão algumas aplicações principais:

1. Eletroímãs: O núcleo de ferro essencial nos eletroímãs é aumentar seu campo magnético. Eles têm aplicações em motores e geradores e em algumas aplicações médicas, como ressonância magnética..
2. Transformadores e Indutores: Núcleos de ferro macio em transformadores e indutores contribuem para baixa perda de energia enquanto transferem a energia elétrica que o torna vital em redes elétricas e dispositivos eletrônicos.
3. Armazenamento de dados: Discos rígidos que utilizam materiais à base de ferro magnético têm aplicações no armazenamento convencional de informações digitais.
4. Construção: A resistência do ferro e as características magnéticas nas estruturas de concreto monitoram a estabilidade da estrutura.
5. Terapia Magnética: Existem várias formas de ímãs à base de ferro usados ​​em outras formas de medicina convencional por razões terapêuticas, citando benefícios como melhora do fluxo sanguíneo e alívio da dor..

Todo o ferro é naturalmente atraído pelos ímãs?

O ferro como material é magnético, mas nem todos os tipos de ferro são intensamente magnéticos em suas condições espontâneas.. Ferro, extraído do material ferroso, ou, na maioria dos casos conterá outros minerais ou impurezas. O primeiro composto cujas propriedades resolvem o grande mistério da pirâmide é a magnetita [ferro (II, III) óxido]. É um óxido de ferro natural com alta permeabilidade magnética. Então, as pessoas o usaram nos tempos antigos para construir bússolas primitivas. Existem duas soluções mutuamente sólidas de óxidos de ferro, goethita (α-FeOOH), que é magnético médio, e hematita (α-Fe2O3), que é magnético fraco.

Ferro puro, esse é o metal sem impurezas, revela suas propriedades inteiramente ferromagnéticas. O ferro, entretanto, tem inúmeras aplicações diárias. Não é puro, mas podemos misturá-lo com outros elementos. Esses elementos podem afetar as propriedades magnéticas do ferro.

Fatores que contribuem para o magnetismo do ferro

Aqui estão alguns dos fatores que contribuem para o magnetismo do ferro;

1. Configuração Eletrônica: Nos íons metálicos, os elétrons estão desemparelhados, e os momentos magnéticos assim desenvolvidos se alinham para produzir magnetismo.
2. Estrutura Cristalina: O BCC é favorável à ocupação para a formação de domínio magnético.
3. Interação de troca: Os spins atômicos ficam dentro dos domínios e fazem com que os domínios exibam efetivamente propriedades magnéticas.
4. Curie Temperatura: O ferro perde magnetismo quando aquecido a 770°C ou mesmo um pouco acima de 770°C; permanece fortemente magnético abaixo desta temperatura.
5. Impurezas/Aditivos: Tais aditivos como carbono ou cromo podem melhorar ou diminuir a capacidade de magnetização.

Conclusão

Para concluir, é ferro magnético, o ferro atrai através da física e da química, o coração da convergência tecnológica em praticamente todas as aplicações do Iron. Propriedades magnéticas do ferro: Da sua participação no campo magnético da Terra às suas funções nas indústrias negras altamente avançadas de hoje. Da construção à eletrônica, da navegação uniforme, O ferro continua sendo um material essencial e por isso vale a pena ser listado entre os elementos mais magnéticos deste lindo planeta. Ao reconhecer a ciência e as implicações do magnetismo do ferro, o autor não está apenas a celebrar o fenómeno natural, mas também a olhar positivamente para um amanhã melhor..

Perguntas frequentes

1. Por que o ferro é magnético e alguns outros metais não são??

O ferro é um material magnético, possui elétrons desemparelhados, além de sua estrutura atômica, também minimiza a interferência para que o momento magnético se alinhe entre si. Ao contrário de metais como cobre ou prata, o elétron perde seu emparelhamento, portanto, cancela os efeitos magnéticos.

2. O ferro puro é mais magnético que o aço, que é uma liga de ferro e carbono?

De fato, a maioria das ligas de ferro são menos magnéticas que o ferro puro. No entanto, alguns tipos de adições de liga ajudam a melhorar as propriedades específicas do campo magnético.

3. O ferro pode perder seu magnetismo?

Sim, você está certo, o ferro pode perder seu magnetismo se o aquecermos acima da temperatura Curie ou se o expormos a fortes campos antimagnéticos.

4. Qual é a diferença entre magnetita e hematita?

Cristaliza em isomorfismo e possui dois polimorfos, nomeadamente; magnetita que tem a fórmula (α-Fe3O4) é altamente magnético, e hematita que é (α-Fe2O3) em natureza magnética.

5. Até que ponto o magnetismo do ferro ajuda a avançar a tecnologia?

Ferritas, bem como a capacidade de absorção do ferro por outros materiais, será necessário em tecnologias como motores elétricos, transformadores, e equipamentos de armazenamento de dados.

6. É possível que itens de ferro do dia a dia se transformem em ímãs?

Sim, objetos como pregos ou barras de ferro podem ser magnetizados após serem colocados sob um ímã forte, no entanto, o magnetismo é muitas vezes temporário.