O níquel é magnético?

O níquel é um dos poucos elementos metálicos que apresentam propriedades magnéticas. Como um dos três únicos metais ferromagnéticos magnéticos à temperatura ambiente, o níquel tem algumas qualidades únicas e úteis. Mas será que o níquel é realmente magnético? Pode ser transformado num íman? E o que faz com que o níquel seja magnético em primeiro lugar?

Neste guia completo, como profissional fabricante de ímanes de neodímio, abordaremos tudo o que precisa sobre propriedades magnéticas do níquel. Desde a ciência por detrás do magnetismo até às aplicações do níquel como metal magnético, temos tudo o que precisa.

O níquel é magnético?

Sim, o níquel é magnético. É um dos poucos elementos que é ferromagnético, o que significa que pode ser magnetizado e é fortemente atraído por um íman. As propriedades ferromagnéticas do níquel devem-se ao alinhamento dos seus momentos magnéticos atómicos, o que lhe permite gerar um forte campo magnético.

Porque é que o níquel é um metal magnético?

O níquel pertence a um grupo especial de metais chamado metais ferromagnéticos. Os outros dois metais ferromagnéticos são o ferro e o cobalto.

Todos estes três metais exibem um fenómeno mecânico quântico único chamado interação de intercâmbio. Isto faz com que os momentos magnéticos dos átomos do metal se alinhem paralelamente uns aos outros, resultando em magnetização mesmo sem um campo magnético externo.

A razão pela qual o níquel apresenta este comportamento magnético especial reside na sua configuração eletrónica e na sua estrutura cristalina:

• O níquel tem electrões não emparelhados nas suas camadas 3d e 4s, o que faz com que cada átomo tenha um momento magnético.
• Os átomos estão dispostos numa estrutura cristalina cúbica de face centrada que permite interacções de troca entre átomos vizinhos.

Em conjunto, estas duas propriedades permitem que os momentos magnéticos dos átomos de níquel se alinhem facilmente. Isto dá ao níquel excelentes tendências ferromagnéticas que não são observadas noutros metais.

Em suma:

• O níquel tem electrões não emparelhadosresultando em momentos magnéticos atómicos.
• O estrutura cristalina facilita as interacções de troca entre átomos.
• Isto faz com que os momentos magnéticos atómicos alinhar em paralelo, criando magnetização.

Esta é a ciência por detrás do facto de o níquel ser um dos raros metais ferromagnéticos à temperatura ambiente. Muito fixe!

O níquel pode ser magnetizado?

Uma vez que o níquel é um metal ferromagnético, pode ser facilmente convertido num íman permanente.

A exposição do níquel a um campo magnético externo resulta no alinhamento dos momentos magnéticos a nível atómico. Os momentos magnéticos apontavam anteriormente em direcções aleatórias. Agora, o campo aplicado faz com que se orientem apenas numa direção.

É o que se designa por magnetização:

Magnetização do níquel através do alinhamento de momentos magnéticos

Mesmo quando se remove o íman externo, estes momentos magnéticos permanecem bloqueados na sua posição. Isto cria um íman permanente com o seu próprio campo magnético persistente!

Ao controlar factores como a direção do alinhamento e a temperatura durante a magnetização, os ímanes de níquel de elevado desempenho podem ser concebidos para várias aplicações:

• Ímanes de alnico utilizam uma liga de alumínio, níquel e cobalto para criar ímanes permanentes fortes.
• Cabeças de registo nos discos rígidos aproveitam as qualidades magnéticas do níquel para o armazenamento de dados.
• Captadores de guitarra eléctrica dependem de ímanes de níquel para converter as vibrações das cordas em sinais eléctricos.

Assim, não só o níquel é um metal naturalmente magnético, como também podemos aproveitar e otimizar estas propriedades magnéticas, transformando o níquel num íman.

Quando é que o níquel perde o seu magnetismo?

Embora o níquel seja ferromagnético e possa ser facilmente magnetizado, os seus momentos magnéticos atómicos acabam por perder o seu alinhamento rígido.

Se o níquel for aquecido acima de uma determinada temperatura, conhecida como Temperatura de CurieO movimento térmico sobrepõe-se às interacções de troca. Os átomos começam a inverter os momentos magnéticos em orientações aleatórias, diminuindo rapidamente qualquer magnetização anterior.

O Temperatura de Curie para o níquel é de 355°C. Assim, enquanto o níquel se mantiver abaixo deste ponto crítico, apresentará um excelente comportamento ferromagnético.

Mas a temperaturas mais elevadas - ou durante longos períodos abaixo do ponto Curie - o alinhamento atómico que confere ao níquel as suas excelentes propriedades magnéticas começa a desaparecer.

Quando isso acontece, o níquel passa para um estado magnético diferente, chamado paramagnetismo:

• Por defeito, os momentos magnéticos atómicos apontam em direcções aleatórias.
• Quando expostos a um campo magnético externo, estes momentos alinham-se fracamente com o campo.
• Após a remoção do campo externo, os momentos voltam rapidamente a ser aleatórios.

Assim, as temperaturas elevadas podem desalinhar os átomos de níquel, eliminando o ferromagnetismo. Mas os momentos magnéticos atómicos intrínsecos ainda permitem alguma magnetização temporária de baixo nível.

O níquel é atraído por ímanes?

Uma vez que o níquel é um metal ferromagnético, apresenta uma forte atração por ímanes externos. Isto contrasta com outros elementos metálicos, como o cobre ou o alumínio, que não têm qualquer atração magnética.

Aproxime um objeto de níquel de um íman permanente e este saltará para o pólo oposto com níveis de força de atração facilmente visíveis.

Este magnetismo torna o níquel útil para a separação e manuseamento de sucata de metais ferrosos na reciclagem e fabrico. Os ímanes externos podem manipular pilhas de artigos de níquel, como pequenas peças e ferragens:

A sucata de níquel é atraída pelas varredoras magnéticas

O aspeto fundamental a reter é que, tal como outros metais ferromagnéticos, o níquel torna-se magnético na presença de um campo magnético externo.

Assim, o níquel não é apenas atraído para os ímanes permanentes. Também se fortalece e realinha com base na proximidade dos pólos magnéticos:

A atração do níquel provoca a magnetização

Isto provoca um aumento significativo das forças de atração. Por isso, é de esperar que os objectos de níquel nas proximidades voem ou se colem com um vigor surpreendente em comparação com outros elementos metálicos.

Factos sobre o magnetismo do níquel e aplicações comuns

Agora que já sabe porque é que o níquel é magnético e apresenta um comportamento ferromagnético, vamos abordar alguns factos importantes sobre o magnetismo do níquel, juntamente com aplicações magnéticas comuns:

Factos importantes sobre o níquel como metal magnético

• Um dos três únicos metais ferromagnéticos (juntamente com o ferro e o cobalto)
• Os electrões não emparelhados causam momentos magnéticos atómicos
• A estrutura cristalina cúbica de faces centradas permite interacções de troca
• Permanece magnético até ao ponto Curie de 355°C
• Converte-se em paramagnético acima desta temperatura
• Fortemente atraídos por campos magnéticos externos
• Pode ser facilmente convertido num íman permanente

Aplicações comuns que utilizam o magnetismo do níquel

• Ímanes de alnico: As ligas de alumínio, níquel e cobalto criam fortes ímanes permanentes utilizados em motores, sensores, microfones e muito mais.
• Cabeças de registo: As cabeças de leitura/escrita dos gravadores de fita e dos discos rígidos aproveitam as propriedades magnéticas do níquel para armazenar dados.
• Captadores de guitarra eléctrica: Os captadores de guitarra baseiam-se em ímanes de níquel para detetar as vibrações das cordas e convertê-las em sinais eléctricos.
• Memória magnética: A investigação experimental sobre RAM magnética e armazenamento de dados utiliza nanofios de níquel para potenciais aplicações de memória.
• Niquelagem: A galvanoplastia de níquel cria um revestimento protetor que evita a corrosão. É frequentemente aplicado a ímanes de neodímio e a outros componentes magnéticos para prolongar a sua vida útil.

Como pode ver, o níquel destaca-se dos outros metais graças ao seu magnetismo intrínseco, mesmo à temperatura ambiente. As aplicações inteligentes em muitos domínios baseiam-se nas propriedades magnéticas úteis do níquel para melhorar a funcionalidade.

Assim, da próxima vez que utilizar um microfone, tocar uma guitarra eléctrica ou ler dados de um disco rígido, saberá que é o magnetismo do níquel que torna estas tecnologias quotidianas possíveis!