Este documento discute as propriedades magnéticas da matéria, começando com uma breve história do magnetismo e suas descobertas-chave. Em seguida, explica as origens do magnetismo a nível atômico, incluindo o movimento de elétrons e quarks. Por fim, aborda conceitos-chave como momento magnético, regras de Hund e estrutura eletrônica de elementos magnéticos.

1. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Propriedades magnéticas da matéria
Carlos Alberto dos Santos
Professor Visitante
Departamento de Ciências Exatas e Naturais
Univ. Federal Rural do Semi-Árido
Mestrado Nacional Profissional de Ensino de Física
Disciplina: Física Contemporânea
carlos.alberto@ufersa.edu.br
cas.ufrgs@gmail.com

2. MNPEF-UFERSA: 2016.1
http://pt.slideshare.net/casifufrgs/
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3. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Oersted
CurieAmpère
Henry
Zeema
n
Lorentz
Faraday Weiss
Langevin
Maxwell
Néel
Stern
Gerlach
Hund
Uhlenbeck
Goudsmi
t
Pauli
Dirac
Da Magnésia às regras de Hund

4. MNPEF-UFERSA: 2016.1cas.ufrgs@gmail.com
Q estacionária Campo elétrico
Q em movimento Campo
eletromagnético

5. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Origens do magnetismo
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1. Elétrons em movimento em torno do núcleo.
2. Movimento do elétron em torno do seu
próprio eixo.
3. Movimento dos quarks no interior do próton
e do nêutron.

6. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Para, Ferro, antiferromagnetismo
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7. MNPEF-UFERSA: 2016.1cas.ufrgs@gmail.com

8. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Momento magnético, este é o conceito
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9. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Corrente em uma espira
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Momento de dipolo
magnético ou
simplesmente
momento magnético
Biot-Savart

10. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Elétron em torno do núcleo: clássico
O porquê do
sinal negativo
Magneton
de Bohr

11. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Elétron em torno do núcleo: quântico
Fator g de Landé
Momento angular total, J = L + S

12. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Momento angular total
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13. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Regras de Hund e momento angular total
1. Os elétrons ocupam os estados de modo a
maximizar a componente z do spin total sem violar
o princípio de Pauli
2. Os elétrons ocupam orbitais que resultam no
máximo valor de L, consistente com a regra 1 e
com o princípio de Pauli
1. O valor do número quântico da magnitude do
momento angular total é J=L-S quando a camada
tem menos da metade de elétrons que ela
comporta, e J=L+S no caso contrário.

14. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Exemplo: Fe2+ - [Ar]3d64s2
Regra 1: mS S=2
Regra 2: ml
2 01 --1 -2/2
Regra 3: J = L + S = 4
L=2
O Estado fundamental do Fe2+ é 5D4
L=2
2S+1=5
J=4
Lembrar s,p,d,f . . .

15. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Exemplo: Sm3+ - 4f5
Regra 1: mS S=5/2
Regra 2: ml
Regra 3: J = L - S = 5/2
L=5
O Estado fundamental do Sm3+ é 6H5/2
L=5
2S+1=6
J=5/2
23 1 -10

16. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Estrutura eletrônica de elementos 3d

17. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Estrutura eletrônica de elementos 4f

18. MNPEF-UFERSA: 2016.1
Elementos magnéticos em sólidos
Grupo 3d: 3dn4s2 Fraca blindagem
dos elétrons s
Magnetismo é
predominantemente
devido ao spin
Grupo 4f: 4fn5s25p66s2 Forte blindagem
dos elétrons s, p
Magnetismo é
devido a L + S
Maior momento
magnético do que 3d
L do íon livre