¿Es magnético el zinc?

El zinc es un metal muy útil que se encuentra en todo, desde alimentos nutritivos hasta piezas de automóvil. Pero, ¿es magnético el zinc? La respuesta es no, el zinc no es magnético. Pero hay una ciencia intrigante detrás de por qué este metal común no se pega a los imanes.

Siga leyendo. Como profesional fabricante de imanes de neodimiote llevaré a conocer a fondo las extrañas propiedades magnéticas del zinc.

¿Es magnético el zinc?

No, el zinc no es magnético porque carece de electrones no apareados y presenta propiedades diamagnéticas, que se caracterizan por una débil repulsión de los campos magnéticos.

Por qué el zinc no es magnético

Si nos fijamos en la configuración electrónica del zinc, obtendremos más detalles sobre por qué este metal carece de magnetismo: [Ar] 3d10 4s2

La parte importante es el orbital 3d interior lleno que contiene 10 electrones. Con 5 grupos de electrones de espín apareado, la envoltura interior del zinc anula cualquier momento magnético que pudiera surgir. Y aunque el orbital 4s contiene dos electrones aparentemente no apareados, la mecánica cuántica exige que se acoplen formando un par de espín cero.

En total, los electrones de los átomos de zinc están emparejados y no hay electrones no emparejados disponibles para crear un momento magnético. Para que un material muestre magnetismo, normalmente necesita tener electrones no apareados, que pueden alinear sus espines en respuesta a un campo magnético externo.

Por eso los científicos clasifican el zinc como "diamagnético".

¿Qué es el diamagnetismo?

Diamagnetismo es la propiedad de ser débilmente repelido por los campos magnéticos.

Así, si se coloca un imán potente cerca de un trozo de zinc, el zinc se alejará sutilmente del imán.

Dicho esto, el efecto es muy sutil. Y el zinc NO se magnetiza por sí mismo.

Los diamantes como el zinc crean un campo magnético inducido en dirección opuesta a un campo magnético aplicado externamente. Esto provoca la repulsión entre los dos campos magnéticos.

Pero, de nuevo, el campo inducido es extremadamente débil y desaparece en cuanto se elimina el campo externo.

El zinc no se siente atraído por los imanes como el hierro. Sin embargo, su interacción con los campos magnéticos es interesante desde el punto de vista físico.

¿Cuándo puede volverse magnético el zinc?

De acuerdo, el zinc puro no es magnético. Pero, ¿y si se combina con otros materiales?

Resulta que EXISTEN algunos nichos de mercado en los que el zinc presenta propiedades similares a los imanes:

1. Zinc metálico fundido

Si se funde zinc metálico y se vierte cerca de un imán fuerte, ocurre algo muy extraño...

El zinc metal líquido se alejará sutilmente del imán.

¿Qué está pasando aquí?

Pues bien, los científicos creen que cuando el zinc fundido fluye alrededor del campo magnético, se generan pequeñas corrientes eléctricas.

Y estas corrientes crean su propio campo magnético en oposición al imán principal. Así que el imán repele el zinc líquido.

Por supuesto, el zinc en sí NO se vuelve magnético. Las corrientes eléctricas causan la repulsión. Pero no deja de ser una buena demostración de física.

2. Óxido de cinc

El óxido de zinc es un compuesto inorgánico formado por átomos de zinc y oxígeno.

Tiene usos industriales muy extendidos, desde los plásticos al maquillaje, pasando por el champú anticaspa.

El óxido de zinc también presenta algunas propiedades magnéticas limitadas si se fabrica de la forma adecuada.

En concreto, cuando se introducen trazas de contaminantes magnéticos como hierro, cobalto o níquel, el óxido de zinc puede volverse débilmente magnético.

Así, mientras que el óxido de zinc puro es diamagnético, los lotes impuros con trazas de metales adquieren propiedades ferromagnéticas.

El magnetismo depende en gran medida de la concentración y el tipo de contaminantes presentes. Así pues, los lotes diferirán y mostrarán propiedades distintas bajo un campo magnético.

¿Por qué el hierro se vuelve magnético y el zinc no?

Ya que hemos estudiado por qué el zinc NO se pega a los imanes, surge una pregunta natural...

¿Cómo es que algunos metales como el hierro SON fuertemente magnéticos?

Resulta que el magnetismo es el resultado del giro de electrones no apareados dentro de un material. En concreto, los metales de transición tienden a ser los más magnéticos.

Por ejemplo, ¡el hierro tiene CUATRO electrones no apareados en su capa exterior!

Esto permite que surja un fuerte magnetismo cuando los electrones se alinean con un campo magnético externo. Estos imanes microscópicos individuales se apilan en paralelo, multiplicando el efecto en miles de millones de átomos.

Así, el hierro puede convertirse por sí mismo en un potente imán permanente, cosa que el zinc no puede hacer.

El níquel y el cobalto también tienen dos electrones no apareados y muestran ferromagnetismo como el hierro.

Por el contrario, los elementos más ligeros, como el zinc, tienen envolturas electrónicas completamente llenas con todos los electrones felizmente emparejados. Así que los átomos de zinc no aportan NINGÚN momento magnético que pueda alinearse.

Por eso el zinc sólo muestra un diamagnetismo débil y temporal cuando se expone a otros campos magnéticos. Pero NO se vuelve magnético por sí mismo.

Esperemos que esto aclare por qué el zinc desafía a los imanes. Veamos ahora algunos ejemplos reales...

¿Es magnético el zinc en las monedas de céntimo?

Los céntimos son el experimento científico casero perfecto para comprobar el magnetismo del zinc.

En Estados Unidos, los peniques producidos desde 1983 tienen un núcleo de zinc recubierto de una fina capa de cobre.

Y puesto que tanto el zinc como el cobre son diamagnéticos, estos nuevos peniques NO son atraídos por los imanes.

Así que si coges un céntimo Lincoln posterior a 1983 e intentas pegarlo a un imán de nevera, ¡no se moverá!

Ahora un experimento extra...

Si fundes unos cuantos céntimos modernos (100 o menos) para extraer el zinc en bruto de su interior, podrás recrear la genial demostración de física del zinc líquido de antes.

Vierta con cuidado el zinc fundido cerca de un imán de neodimio potente y podrá ver cómo el metal líquido se repele sutilmente. Recuerde que no es el propio zinc el que se vuelve magnético. Sólo son corrientes eléctricas inducidas en el metal en movimiento que se oponen al imán externo.

Esta es la prueba definitiva de las monedas estadounidenses: ¡el zinc no es magnético!

Por cierto, la moneda de 1 céntimo de euro acuñada desde 2002 también consta de un núcleo de acero chapado en cobre. Así que las monedas europeas mostrarán la misma física.

Antes de 1983, los peniques americanos se fabricaban con cobre 95%. Por lo tanto, los céntimos de cobre más antiguos SERÁN atraídos débilmente por los imanes.

Usos reales del no magnetismo del zinc

Bien, pasemos a algunas aplicaciones prácticas. ¿Por qué importa en el mundo real que el zinc no sea magnético?

Aquí hay dos grandes:

Blindaje electromagnético

Aparatos como radios, televisores y teléfonos móviles producen campos electromagnéticos. Estos campos electromagnéticos pueden interferir con otros aparatos electrónicos.

Ahí es donde resulta útil el zinc no magnético. La introducción de una capa de zinc conductor protege los componentes electrónicos sensibles de las señales electromagnéticas parásitas.

El zinc bloquea y absorbe eficazmente la radiación electromagnética gracias a los electrones libres de su estructura atómica. Los electrones libres dispersan las señales.

La próxima vez que el televisor se estropee al encender el microondas, échale la culpa a las interferencias electromagnéticas. Un escudo de Faraday hecho de metales conductores como el zinc podría ayudar a bloquear las transmisiones confusas.

Seguridad de la IRM

Las aleaciones y compuestos de zinc aparecen en todo tipo de productos, desde herramientas médicas hasta materiales de construcción en hospitales.

El zinc no magnético no causa artefactos de imagen ni perturbaciones en torno a las resonancias magnéticas potentes. Por eso es perfecto para crear equipos seguros para IRM.

Recuerde, un escáner de resonancia magnética utiliza un imán masivo de más de 1,5 Tesla. Las herramientas de acero se arrancarían de las manos de un médico. Mientras que los equipos fabricados con aleaciones de zinc no causan problemas de seguridad ni perturbaciones electrónicas.

De este modo, los médicos pueden utilizar con seguridad herramientas con base de zinc cerca de equipos sensibles de diagnóstico por imagen. Útil para procedimientos quirúrgicos precisos cuando se utiliza una resonancia magnética.

El óxido de zinc también es un ingrediente de las cremas tópicas que puede aplicarse antes de someterse a una resonancia magnética. Ya que no será atraído por las potentes bobinas magnéticas de la máquina.

Así que ahí lo tienen... un par de usos especializados que dependen de que el zinc NO reaccione a los campos magnéticos.

Para llevar: Por qué el zinc NO es magnético

Aunque el zinc presenta algunas características físicas extrañas, como la repulsión del zinc metal líquido, el zinc puro NO es magnético en el sentido clásico.

Esto se debe a que los átomos de zinc no tienen electrones no apareados. Por lo tanto, cada átomo de zinc no presenta ningún momento magnético para alinearse dentro de un campo externo.

Otros metales de transición como el hierro SÍ tienen electrones no apareados en su capa externa. Así que sus electrones PUEDEN girar y alinearse entre átomos para crear ferromagnetismo.

Pero el zinc sólo muestra un magnetismo inducido temporal extremadamente débil llamado diamagnetismo.

Así que la próxima vez que quieras pegar una nota o una foto en la nevera, no busques ese céntimo brillante. El núcleo de zinc no reacciona a los imanes.

En su lugar, coge un clip de acero de los de toda la vida... ¡ESOS sí que siguen siendo magnéticos!