Diamagnetismo

Diamagnetismo Proprietà fisica tipica di determinate sostanze che reagiscono all’applicazione di un campo magnetico esterno con una debole magnetizzazione diretta in senso opposto a quello del campo applicato. In pratica, un campione di materiale diamagnetico posto in un campo magnetico esterno ne viene debolmente respinto.

La classificazione delle sostanze in rapporto al loro comportamento magnetico si deve a Michael Faraday e risale al 1845. Oltre alle sostanze diamagnetiche, lo scienziato individuò altre due classi di sostanze, dette rispettivamente paramagnetiche e ferromagnetiche. Tipiche sostanze diamagnetiche sono, ad esempio, il bismuto, il rame e l’argento.

Le proprietà magnetiche di una sostanza sono riconducibili, a livello microscopico, alla configurazione elettronica dei suoi atomi. Ogni elettrone in orbita intorno al nucleo, infatti, non è altro che una carica elettrica in moto, vale a dire una piccola corrente elettrica che, come tutte le correnti, genera intorno a sé un campo magnetico ed è in grado di interagire con eventuali campi magnetici applicati dall’esterno. Nelle sostanze diamagnetiche, il numero e la disposizione degli elettroni intorno al nucleo sono tali da produrre una compensazione tra gli effetti di ogni singolo elettrone, e quindi un effetto magnetico complessivo nullo. Più precisamente, l’orbitale più esterno degli atomi diamagnetici è completo, e la somma vettoriale dei momenti magnetici relativi a ciascun elettrone è nulla; quindi, gli atomi delle sostanze diamagnetiche non possiedono un momento magnetico proprio.

Quando una porzione di materiale diamagnetico viene investita da un campo magnetico esterno, tuttavia, subisce a livello atomico il fenomeno dell’induzione elettromagnetica: al moto di rivoluzione di ogni elettrone intorno al nucleo, si aggiunge un moto di precessione. In pratica, il piano dell’orbita atomica dell’elettrone prende a ruotare come una trottola intorno alla direzione del campo magnetico applicato dall’esterno. Ne nasce un momento magnetico indotto che, in accordo con la legge di Lenz dell’induzione, è orientato in senso opposto a quello del campo esterno. Da qui deriva il fatto che le sostanze diamagnetiche vengano respinte da un campo magnetico esterno.

In realtà, il diamagnetismo è una proprietà tipica di tutte le sostanze: in presenza di un campo magnetico esterno, in tutti i materiali avviene l’effetto descritto, per cui a livello atomico si genera un momento magnetico di piccola entità, diretto in senso opposto al campo. Nelle sostanze dette paramagnetiche e ferromagnetiche, tuttavia, questo effetto è mascherato dall’effetto di maggiore entità dovuto alla presenza di un momento magnetico proprio. Più precisamente, il paramagnetismo è di poco più intenso del diamagnetismo, mentre il ferromagnetismo è circa 100.000 volte più intenso.