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 U N A M 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 U N A M Facultad de Ingeniería 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 U N A M Facultad de Ingeniería Propiedades magnéticas S N AVM 2 U N A M Facultad de Ingeniería 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 U N A M Facultad de Ingeniería Propiedades magnéticas Hidrógeno: 1s1 N PARAMAGNÉTICO S 1s Helio: 1s2 N S DIAMAGNÉTICO S N 1s AVM 3 U N A M Facultad de Ingeniería 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 U N A M Facultad de Ingeniería 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 4 U N A M Facultad de Ingeniería 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 AVM U N A M Facultad de Ingeniería 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 AVM 5 U N A M Facultad de Ingeniería 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 AVM U N A M Facultad de Ingeniería Sustancia paramagnética Sur Norte Sur Norte AVM 6 U N A M Facultad de Ingeniería Sustancia paramagnética Sur Norte Sur Norte AVM U N A M Facultad de Ingeniería Sustancia paramagnética AVM 7 U N A M Facultad de Ingeniería Sustancia paramagnética Sur Norte Sur Norte AVM U N A M Facultad de Ingeniería Sustancia paramagnética Sur Norte Sur Norte AVM 8 U N A M Facultad de Ingeniería Sustancia paramagnética Sur Norte Sur Norte AVM U N A M Facultad de Ingeniería Sustancia paramagnética AVM 9 U N A M Facultad de Ingeniería Sustancia Sustancia ferromagnética paramagnética HIERRO COBALTO NÍQUEL Sur Norte Sur Norte AVM U N A M Facultad de Ingeniería 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 AVM 10 U N A M Facultad de Ingeniería 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 U N A M Facultad de Ingeniería 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 AVM 11 U N A M Facultad de Ingeniería Desarrollo experimental AVM U N A M Facultad de Ingeniería Cálculos y resultados BN μN N I 2 BN μN N I 2 y = m x + b AVM 12 U N A M Facultad de Ingeniería Cálculos y resultados m μN N 2 km μN μo AVM 13
