caracterización magnética de algunos elementos

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U N A M
Facultad de Ingeniería
CARACTERIZACIÓN
MAGNÉTICA DE
ALGUNOS ELEMENTOS
M. C. Q. Alfredo Velásquez Márquez
AVM
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Facultad de Ingeniería
Objetivos de la práctica
EL ALUMNO:
1. Aprenderá a utilizar el teslámetro para la medición de la intensidad de
un campo magnético.
2. Con base en los datos experimentales, clasificará a los elementos
empleados como diamagnéticos, paramagnéticos o ferromagnéticos.
3. Comparará la clasificación experimental de los elementos con la
predicha a partir de su configuración electrónica.
AVM
1
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Propiedades magnéticas
Dependiendo de su comportamiento en presencia de un campo
magnético externo, las sustancias se pueden clasificar en:
Diamagnéticas. Sustancias que son repelidas por las líneas de flujo de
un campo magnético externo.
Paramagnéticas. Sustancias que son atraídas por las líneas de flujo un
campo magnético externo.
Ferromagnéticas. Sustancias que son fuertemente atraídas por las
líneas de flujo de un campo magnético externo.
AVM
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Propiedades magnéticas
S
N
AVM
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Número cuántico de espín
El cuarto número cuántico se denota con la letra s y se le denomina
número cuántico de espín o de giro del electrón.
Norte magnético
Sur magnético
Sur magnético
Norte magnético
AVM
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Propiedades magnéticas
Hidrógeno: 1s1
N
PARAMAGNÉTICO
S
1s
Helio: 1s2
N
S
DIAMAGNÉTICO
S
N
1s
AVM
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Propiedades magnéticas
Diamagnéticas. Sustancias que son repelidas por las líneas de flujo de
un campo magnético externo.
Presentan todos sus electrones
apareados.
Paramagnéticas. Sustancias que son atraídas por las líneas de flujo un
campo magnético externo. Presentan al menos un electrón desapareado
Ferromagnéticas. Sustancias que son fuertemente atraídas por las
líneas de flujo de un campo magnético externo. ?
AVM
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Propiedades magnéticas
Litio: 1s2, 2s1
N
S
N
PARAMAGNÉTICO
S
N
S
1s
2s
Berilio: 1s2, 2s2
N
S
N
S
DIAMAGNÉTICO
S
N
1s
S
N
2s
AVM
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Propiedades magnéticas
Boro: 1s2, 2s2, 2p1
N
S
S
N
N
S
S
N
N
S
1s
2s
1s
2s
Caben: 2
Hay: 2
Caben: 2
Hay: 2
PARAMAGNÉTICO
2px
2py
2px
2py
2pz
2pz
Caben: 6
Hay: 1
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Propiedades magnéticas
Carbono: 1s2, 2s2, 2p2
Caben: 6
Hay: 2
PARAMAGNÉTICO
Nitrógeno: 1s2, 2s2, 2p3
PARAMAGNÉTICO
Oxígeno: 1s2, 2s2, 2p4
PARAMAGNÉTICO
Flúor: 1s2, 2s2, 2p5
PARAMAGNÉTICO
Neón: 1s2, 2s2, 2p6
DIAMAGNÉTICO
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5
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Propiedades magnéticas
Aluminio: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p1
PARAMAGNÉTICO
Cobre: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d9
Cobre:
1s2,
2s2,
2p6,
3s2,
3p6,
4s1,
PARAMAGNÉTICO
PARAMAGNÉTICO
3d10
Hierro: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d6
3d6 :
3dXY
3dXZ
3dYZ
3dX2-Y2
PARAMAGNÉTICO
3dX2
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Sustancia paramagnética
Sur
Norte
Sur
Norte
AVM
6
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Sustancia paramagnética
Sur
Norte
Sur
Norte
AVM
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Sustancia paramagnética
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7
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Sustancia paramagnética
Sur
Norte
Sur
Norte
AVM
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Sustancia paramagnética
Sur
Norte
Sur
Norte
AVM
8
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Sustancia paramagnética
Sur
Norte
Sur
Norte
AVM
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Sustancia paramagnética
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Sustancia
Sustancia ferromagnética
paramagnética
HIERRO
COBALTO
NÍQUEL
Sur
Norte
Sur
Norte
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Configuración electrónica
Aluminio: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p1
PARAMAGNÉTICO
Cobre: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d10
PARAMAGNÉTICO
Hierro: 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d6
PARAMAGNÉTICO
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Permeabilidad magnética (m)
Puede considerarse como una medida de la facilidad con la que una
sustancia permite el paso de las líneas de flujo de un campo magnético
externo; es decir, que tan “permeable” es la sustancia al paso de las
líneas de flujo de un campo magnético.
Sur
Norte
Sur
Norte
AVM
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Permeabilidad magnética relativa (km)
Es el cociente que resulta de dividir la permeabilidad magnética de una
sustancia, entre un valor patrón; el cual, generalmente es la permeabilidad
magnética del vacío cuyo valor es 4px10-7 [T·m·A-2]. Dependiendo del valor
de km , se puede determinar si una sustancia es diamagnética, paramagnética
o ferromagnética con base en los valores siguientes:
km < 1
1 ≤ km < 10
10 ≤ km
Diamagnética
Paramagnética
Ferromagnética
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Desarrollo experimental
AVM
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Cálculos y resultados
BN 
μN  N  I
2 
BN 
μN  N
I
2
y
=
m
x
+ b
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Cálculos y resultados
m
μN  N
2 
km 
μN
μo
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