Magnetoquímica

Históricamente, solo los compuestos con ordenamiento magnético exhibían fenómenos lo bastante intensos como para ser llamativos.La primera introduce el canje magnético como un parámetro, cuyo signo define el carácter ferro- o antiferromagnético de la interacción y cuyo valor absoluto es directamente proporcional a la diferencia de energía entre los diferentes niveles magnéticos.[8]​ Un científico al que se ha atribuido el protagonismo en la evolución de la disciplina desde la magnetoquímica hasta el magnetismo molecular durante las últimas décadas del siglo XX fue Olivier Kahn, hasta el punto que existe una medalla bianual a científicos jóvenes dedicada a su memoria, entregada por Magmanet, una red de grupos de investigación europeos.[10]​ Para leer adecuadamente la literatura del campo de la magnetoquímica, especialmente las obras menos recientes, es importante tener en cuenta ciertas diferencias entre las convenciones de esta disciplina y el sistema internacional (SI), lo que hace aconsejable comprobar las fórmulas con un cuidadoso análisis dimensional.El fenómeno del diamagnetismo es omnipresente en la magnetoquímica: todos los materiales experimentan una contribución diamagnética, con independencia de que tengan lugar o no otros fenómenos que puedan dominar su comportamiento magnético.Esto disminuye la magnetización en el seno del material y genera una desestabilización energética que depende de la intensidad del campo, o, en la práctica, una repulsión frente a las zonas con campos magnéticos intensos.Por ejemplo, el agua pura es diamagnética, como lo son el nitrógeno del aire y la sal común.El diamagnetismo generalmente pasa a ser una mera corrección menor cuando existen momentos magnéticos electrónicos en el material,[5]​ cuya interacción con el campo magnético es mucho más intensa, como se explica a continuación.Cuando al menos un electrón en un átomo, ion o molécula queda sin pareja, el material resultante es magnético.Experimentalmente es habitual determinar la susceptibilidad volúmica a partir del incremento aparente de pesoAl ser bien conocido, no es un sujeto prominente en la investigación académica; sin embargo, esta buena comprensión es una herramienta útil en la caracterización de sistemas paramagnéticos nuevos.Se denomina un material como paramagneto cuando sus electrones desparejados son efectivamente independientes entre sí.Entonces, sus momentos magnéticos se alinean progresivamente con campos intensos, y se desordenan espontáneamente al disminuir la intensidad del campo o al aumentar la temperatura, en una competencia termodinámica entre energía y entropía.A campos bajos y temperaturas altas, la magnetización en estos materiales sigue aproximadamente la ley de Curie,[7]​ esto es, es proporcional al campo e inversamente proporcional a la temperatura.La simetría en la que se disponen los ligandos determina la degeneración máxima del estado fundamental.Según su carácter, los ligandos pueden ejercer un campo fuerte o débil, lo cual es crucial cuando hay dos estados cercanos en energía que difieren en el valor del momento magnético, lo que se conoce como estados de alto y de bajo espín.Tanto en un caso como en otro, los efectos sobre las propiedades magnéticas son fácilmente cuantificables, y en general el comportamiento es cualitativamente distinto al de un sistema con orden a largo alcance.Este fenómeno solo depende de la energía y del momento magnético de los estados excitados, luego puede darse en sistemas cuyo estado fundamental tenga todos los electrones apareados.En magnetometría, su magnitud puede ser comparable o superior a la corrección diamagnética, pero de signo opuesto.En ciertos casos esto da lugar a comportamientos fundamentalmente diferentes, por ejemplo con nuclearidad muy alta (muchos centros magnéticos) es posible encontrar superparamagnetos, cuya magnetización no puede seguir cambios rápidos en el campo externo aplicado; algunos casos con alta anisotropía magnética —canje magnético o susceptibilidad de diferente intensidad para diferentes direcciones del espacio— son los llamados imanes monomoleculares o moléculas imán: moléculas que en algunos aspectos se comportan como un imán.Por otro lado, y aunque comúnmente puede ser despreciada como influencia menor, en muchos casos es relevante la interacción magnética dipolar —como la que se produce entre imanes macroscópicos— entre los espines individuales.Por regla general, esta interacción será más importante cuanto mayores sean los momentos magnéticos involucrados.Los ferromagnetos son el origen conceptualmente más sencillo de los imanes: sistemas que experimentan atracción o repulsión por otros imanes, dependiendo de cómo se enfrenten sus polos magnéticos y que retienen una magnetización remanente tras eliminar el campo magnético aplicado, lo que se llama histéresis magnética.Incluso un acoplamiento antiferromagnético entre dos subredes de diferente momento magnético que no se cancelan completamente resulta en dominios magnéticos; se trata de sistemas, físicamente similares a los del caso anterior, llamados ferrimagnetos.En general, estos estudios por ahora solo tienen interés académico, y las aplicaciones para la vida cotidiana son futuras o especulativas.