Paramagnétisme : Faible attraction par les champs magnétiques

Le paramagnétisme décrit la propriété de certains matériaux d'être faiblement attirés par un champ magnétique extérieur. Contrairement aux matériaux ferromagnétiques, les matériaux paramagnétiques ne conservent pas leur aimantation dès que le champ magnétique est supprimé. Cet effet est dû à l'alignement des spins d'électrons non appariés dans les atomes ou les molécules du matériau.

Comment fonctionne le paramagnétisme?

Les matériaux paramagnétiques contiennent des atomes ou des ions dont les coquilles électroniques sont incomplètement remplies. Ceux-ci possèdent des électrons non appariés qui génèrent un moment magnétique. A l'état normal, ces moments magnétiques sont orientés de manière aléatoire, de sorte que le matériau ne présente pas d'aimantation macroscopique.

Mais si un champ magnétique externe est appliqué, les moments magnétiques s'alignent partiellement le long du champ. Cet alignement entraîne une faible force d'attraction entre le matériau et le champ magnétique. Dès que le champ magnétique est supprimé, les moments magnétiques reviennent à leur orientation aléatoire.

Caractéristiques du paramagnétisme

• Faible magnétisation: Les matériaux paramagnétiques ne présentent qu'une faible réaction magnétique par rapport aux matériaux ferromagnétiques.
• Dépendance de la température: La force du paramagnétisme diminue avec l'augmentation de la température, car l'agitation thermique des atomes perturbe l'orientation des moments magnétiques.
• Pas de rémanence: Contrairement aux matériaux ferromagnétiques, aucune aimantation ne subsiste après la suppression du champ magnétique.

Exemples de matériaux paramagnétiques

De nombreux matériaux présentent un comportement paramagnétique, notamment :

• Métaux : aluminium, platine
• ions: ions de métaux de transition comme le manganèse (Mn²⁺), le fer (Fe³⁺) et le nickel (Ni²⁺)
• gaz : L'oxygène (O₂) présente également un faible paramagnétisme

La différence entre le paramagnétisme et le ferromagnétisme

Le paramagnétisme diffère fondamentalement du ferromagnétisme :

• Moments magnétiques: Dans les matériaux ferromagnétiques, les moments magnétiques s'alignent complètement, alors qu'ils ne s'alignent que partiellement dans les substances paramagnétiques.
• Rémanence: Les matériaux ferromagnétiques conservent leur aimantation après la suppression du champ magnétique, les matériaux paramagnétiques non.
• Force: Les effets paramagnétiques sont nettement plus faibles que les effets ferromagnétiques.

Applications du paramagnétisme

Les matériaux paramagnétiques sont utilisés dans différents domaines scientifiques et technologiques:

• Séparation magnétique: Les matériaux paramagnétiques peuvent être isolés de mélanges à l'aide de champs magnétiques puissants.
• Imagerie médicale: Les agents de contraste paramagnétiques, comme le gadolinium, sont utilisés dans l'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour mieux visualiser les structures tissulaires.
• Sensoriel: Certains gaz, comme l'oxygène, sont mesurés dans des analyseurs de gaz en raison de leur paramagnétisme.

Des informations intéressantes sur le paramagnétisme

Saviez-vous que l'oxygène peut être attiré entre les pôles d'un aimant puissant en raison de son paramagnétisme à l'état liquide ? Ce comportement fascinant est souvent démontré dans des expériences pour illustrer les propriétés magnétiques uniques des molécules.