UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BÁSICAS
LABORATORIO DE QUÍMICA
PRÁCTICA NÚMERO 4
“CARACTERIZACIÓN MAGNÉTICA DE ALGUNOS
MATERIALES”
INTRODUCCIÓN
Desde la antigüedad se conocían ciertos minerales y cuerpos que poseían la propiedad
mágica de atraer los cuerpos hacia sí, con el paso del tiempo y el desarrollo de las ciencias,
se supo que estos minerales compuestos principalmente por óxidos de hierro poseen la
propiedad de atraer a otros metales basados en el hierro.
Con el desarrollo de la teoría cuántica, se explicó cabalm ente el origen del efecto m agnético
que poseen estos compuestos. Este efecto es debido a la carga neta del espín que tienen el
hierro en su últim o orbital por poseer la m ayor cantidad de electr ones desapareados.
OBJETIVOS
1.- El alumno aprenderá a utilizar el teslámetro para la medición de la intensidad del campo
magnético.
2.- Clasificará a los m ateriales que se em pleen com o diam agnéticos, param agnéticos o
ferrom agnéticos.
HIPÓTESIS
Com probar que tres diferentes m etales puros com o el hierro, cobre y alum inio tiene distintas
propiedades magnéticas debido a su configuración electrónica, por ello se clasifican cada
uno de ellos como ferromagnético, diamagnéticos res pectivamente.
DESARROLLO
Para desarrollar esta práctica se usó un instrum ento para m edir los cam pos magnéticos
generados por una solenoide. Este campo magnético varia dependiendo de la permeabilidad
magnética que poseen tres barras de metal a experiment ar (como el hierro, cobre y aluminio).
En prim er térm ino se siguió el procedim iento de ajustar el instrum ento (teslám etro) a sus
valores de cero. Enseguida se procedió a conectar todo el equipo según el diagrama del
manual de prácticas. A continuación se procede a medir la magnitud del campo magnético
tomando como núcleo del solenoide al aire, seguido se repitió para el hierro, cobre y
aluminio respectivamente, y los resultados de tales medidas se detallan en la tabla adjunta.
RESULTADOS
Los resultados de los cálculos se muestran en la tabla adjunta de la cual se siguió el
procedim iento de cálculo de m ínim os cuadrados para obtener la pendiente. Sobre este
resultado se usan la siguiente fórm ula para obtener el valor de la perm eabilidad m agnética
del material:
B = (nNI) / L
Donde:
B = Campo magnético del solenoide.
n = Permeabilidad magnética del núcleo.
N= Número de espiras del solenoide.
I = Corriente que atraviesa el solenoide.
L = Longitud del solenoide.
Como se gráfica B contra I se tiene que la ecuación anterior se reduce a:
B = CI
Donde:
C = (nN) / L
[T/A]
Por lo que se deduce que la relación entre el campo magnético generado por la corriente
tienen una relac ión lineal y es de esperarse un com portam iento lineal en su gráfica. Por lo
que C debe de ser la pendiente de la recta generada y de ella obtener el valor de la
permeabilidad como:
n = (CL) / N
[(T m) / A]
y el valor de Km viene dado por la relación entre la permeabilidad del material y la
permeabilidad del vacío que es igual a 4x10-7:
Km = n / 0
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Sobre la base de los resultados del valor de K m de cada uno de los metales y el aire se
puede usar la siguiente regla experimental para determinar la naturaleza magnética de cada
uno de ellos.
Si Km es cercano a 100 el material es ferromagnético. Si K m es menor que 1 es diamagnético
y si Km es próximo a 1 es paramagnético.
Si tom am os en cuenta la configuración electrónica de cada uno de los m etales com o se
detallan:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6: es un elemento paramagnético que adicionalmente se
encuentra en el gr upo de m ateriales ferrom agnéticos, ya que presenta 4 electrones
desapareados.
26Fe:
1s 2 2s2 2p6 3s2 3p1: es un elem ento par am agnético, ya que presenta 1 electrón
desapareado, es de esperarse que la atracción sea pequeña.
13Al:
1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10: es un elem ento diam agnétic o, ya que presenta todos sus
electrones de su última capa apareados, a pesar de tener un electrón desapareado en un
nivel interno.
29Cu:
En base del valo r de Km obtenido se concluye que el hierro es ferrom agnético, el aire, el
cobre y el aluminio son diamagnéticos. Pero es de observar que según los datos
experimentales el aluminio tiene un valor de inducción magnética más alto ligeramente que el
cobre, y esto se debe al único electrón desapareado que tiene y que para cada corriente la
i n d u c c i ó n e s m a yo r q u e p a r a e l a i r e .
CONCLUSIONES
Con el desarrollo de esta práctica se puede ver la utilidad de conocer las propiedades
magnéticas de los diferentes compues tos o materiales y relacionarlos con su configuración
electrónica como se vio en el punto anterior.
A pesar de la facilidad con que se realiza esta práctica, se pueden introducir una cantidad de
errores que pueden afectar el resultado de esta práctic a com o son: Variaciones en la
calibración del instrumento, variaciones del campo magnético debido a la presencia de otros
metales que distorsionan el campo magnético del solenoide, o pequeñas variaciones de la
corriente por inestabilidad de la alimentación de l a fuente o falta de precisión al establecer la
corriente como variable independiente del experimento.
BIBLIOGRAFÍ A
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QUIMICA
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