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QUÍMICA
APUNTES DE CLASE
PROPIEDADES MAGNÉTICAS
El electromagnetismo es una rama de la física que aborda desde una teoría
unificadora los campos eléctricos y magnéticos, para formular una de las cuatro
fuerzas fundamentales del universo conocido hasta ahora: el
electromagnetismo.
El magnetismo o energía magnética es un fenómeno físico por el cual los
objetos ejercen fuerzas de atracción o repulsión sobre otros
materiales. Esta fuerza es uno de los componentes de la radiación
electromagnética y se produce por la alineación particular de los
electrones en la materia (cada electrón es, por su naturaleza, un pequeño
imán), generando así un campo magnético llamado dipolo (con un polo
positivo y otro negativo).
Los materiales magnéticos son aquellos que poseen naturalmente propiedades de
atracción o repulsión sobre otros materiales.
Tipos de materiales magnéticos:
★ Diamagnéticos. Repelen los campos magnéticos a través de fuerzas de baja
intensidad que, eventualmente, pueden ser conquistadas de manera
transitoria. Ejemplos: Bismuto (Bi), Plata (Ag), Plomo (Pb), agua.
★ Paramagnéticos. Materiales capaces de responder a la acción de un imán,
siendo atraídos, pero incapaces de ser permanentemente magnetizados. Si se
retira del campo magnético, las propiedades simplemente desaparecen.
Ejemplos: Aluminio (Al), Paladio (Pd), magneto molecular, aire.
★ Ferromagnéticos. Materiales fuertemente magnéticos, vinculados con el hierro
y otros metales, que en condiciones normales responden a un imán y generan
su propio campo magnético durante un tiempo. Sin embargo, al ser llevados
por encima de la Temperatura de Curie, se vuelven paramagnéticos. Ejemplos:
Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni), acero suave.
★ Ferrimagnéticos. Usualmente derivados de la ferrita y de tipo cerámico, estos
materiales son susceptibles de magnetización permanente o por saturación, tal
y como los ferromagnéticos, siempre y cuando estén por debajo de la
Temperatura de Curie, pero con mucha menor intensidad. Ejemplo: ferrita de
hierro.
★ Superparamagnéticos. Materiales ferromagnéticos que se encuentran en
suspensión en una matriz dieléctrica y por lo tanto retienen algunas
características de los ferromagnéticos y otras de los paramagnéticos. Ejemplo:
Materiales utilizados en cintas de audio y video.
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★ Ferritas. Provistos de baja conductividad eléctrica, estos materiales cerámicos
son muy potentes imanes que almacenan las fuerzas magnéticas mucho más
incluso que el hierro. Ejemplo: utilizado como núcleo inductor para
aplicaciones de corriente alterna.
★ No magnéticos. Materiales que no afectan en absoluto las líneas de un campo
magnético, es decir, no responden al magnetismo de ninguna manera. Ejemplo:
el vacío.
★ Antiferromagnéticos. Materiales que rechazan la magnetización incluso bajo el
efecto de un campo magnético inducido, por potente que sea. Ejemplo: óxido
de manganeso ( ,𝑀𝑛𝑂
2
)
COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS
La química organometálica es un campo de investigación amplio y multidisciplinar,
cuyo estudio son las moléculas que forman un enlace entre un átomo metálico y,
al menos, un átomo de carbono. Su importancia surge, no sólo de la enorme
variedad de situaciones estructurales y de enlace presentes en este tipo de
compuestos, sino de su reactividad y del enorme interés de sus posibles aplicaciones.
Por ejemplo, los compuestos organometálicos son la base de los procesos de catálisis
(acción activadora, o retardadora, de una reacción mediante sustancias
–catalizadores- que permanecen inalterados en la reacción) homogénea,
imprescindibles para la producción de combustibles, plásticos o productos
farmacéuticos. La catálisis homogénea ofrece una excelente economía atómica de los
procesos, que cada día gana importancia en el diseño de procesos de muy bajo
impacto medioambiental y que constituye el objetivo de
la moderna química verde. (Ferrández, 2002)
Esta rama de la química se remonta al año 1848 cuando
Edward Frankland sintetizó la molécula conocida como
dietil zinc .𝑍𝑛(𝐶
2
𝐻
5
)
2
Durante casi un siglo esta modalidad de química permaneció en un aparente olvido
exceptuando los trabajos de Víctor Grignard, Premio Nobel de Química en 1912.
La síntesis de polímeros utilizando como catalizadores compuestos de titanio y
aluminio fue un descubrimiento de suma importancia,
debido a que gracias a esto tenemos por ejemplo, el
plástico, que no son más que polímeros sintetizados en
su mayoría de forma artificial. Los polímeros se
producen a partir de moléculas pequeñas monómeros
que se van uniendo una a una hasta conseguir una
cadena muy larga o polímero. Esta unión no es fácil de
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conseguir, pero Zielgler y Natta diseñaron unos catalizadores que la facilitan.
Catalizador de polimerización
Un catalizador de polimerización es una sustancia que se puede imaginar como una
máquina microscópica que va tomando del entorno moléculas muy pequeñas y las
van uniendo una a una hasta formar un polímero.
Ferroceno
Debido a su estructura, el ferroceno se usa como puente en ligandos,
se usa en reactivos, en la industria farmacéutica, donde es de suma
importancia ya que algunas de sus sales poseen propiedades
anti-cáncer, etc. Además, se usa bastante actualmente como
antidetonante, añadido a los combustibles para automóviles de
motor a gasolina, ya que es más seguro que el tetraetilo de plomo (el
anteriormente utilizado). También es útil en los motores tipo diésel,
pues provoca menor producción de hollín que contribuye a una
menor contaminación.
L-dopa
En el año 2001, K. Barry Sharpless, Ryoji Noyori y Williams S. Knowles recibieron el
Premio Nobel de Química por sus importantísimas contribuciones a la formación
catalítica de moléculas quirales, como la L-dopamina. Este es un fármaco usado para
curar el Parkinson.
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Rutenio y Volframio
Se utiliza para la obtención de fármacos como el que se usa en
el tratamiento contra la hepatitis C, la síntesis de polímeros
plásticos y nuevos materiales, perfumes, etc.
Paladio
En 2010 se les otorgó el Premio Nobel de Química a los químicos Heck, Suzuki y
Negishi por el desarrollo de unas reacciones catalizadas por el elemento químico
paladio, que permite unir moléculas orgánicas a
través de sus átomos de carbono, es decir,
construye enlaces carbono-carbono. Estas
reacciones, al igual que las anteriores, se utilizan
en la preparación de fármacos anticancerígenos,
pesticidas, chips electrónicos y otras aplicaciones
tecnológicas.
Platino, Oro y Paladio
Pequeños fragmentos de metales como el platino,
el oro o el paladio que tienen un tamaño del orden
de los nanómetros 10-9 m y que se utilizan en
diversos aspectos de la vida cotidiana, aunque sus
aplicaciones están por desarrollar. Algunas de
ellas están relacionadas con la obtención de
nanopartículas de metales.
Las nanopartículas metálicas son componentes esenciales de los
catalizadores en la conversión electroquímica de energía y en los
dispositivos de almacenamiento, incluyendo las celdas de combustible,
baterías metal-aire y sistemas de separación de los elementos del agua.
Otros avances
La síntesis de nuevos materiales que puedan tener unas propiedades ópticas,
magnéticas o electrónicas particulares, como por ejemplo los LEDs, en los que el
metal permite controlar, por ejemplo, el color de la luz. Una interesante aplicación
más reciente es en la utilización de las moléculas organometálicas como fármacos, en
especial contra enfermedades como el cáncer. Un área en reciente expansión se
conoce como química verde, cuyo objetivo es realizar reacciones químicas con el
menor impacto medioambiental posible. Por último, en la actualidad se están
desarrollando compuestos organometálicos para el desarrollo de tecnologías
energéticas, como la generación de hidrógeno a partir de agua y de otras sustancias
químicas menos frecuentes, o la transformación del metano a metanol.