Interacción Magnética Entre Centros

Interacción magnética entre centros

Orbitales involucrados en un ejemplo de supercanje antiferromagnético entre dos cationes a través de un puente oxo.

Buena parte de la riqueza de la magnetoquímica se debe a la interacción entre centros magnéticos. Entre estas, destaca la variedad de fenómenos que se describen colectivamente como canje magnético y que determinan el alineamiento entre los momentos magnéticos de átomos vecinos por un solapamiento directo entre sus orbitales (o, en el caso del supercanje magnético, a través de un ligando puente). Dependiendo de si el momento magnético resultante es la suma o la diferencia de los momentos que interaccionan, se habla, respectivamente, de interacción ferro- o antiferromagnética. En la figura se muestra una representación sencilla de supercanje antiferromagnético, en la que los momentos magnéticos de los cationes se disponen de forma antiparalela, por la polarización parcial del ligando puente.

Habitualmente, si el canje no se extiende a dos o tres dimensiones, esto sigue resultando en un comportamiento macroscópico muy similar al que mostraría un paramagneto con el espín resultante de esta interacción: dos iones de Cu(II) en entorno octaédrico, de espín S=1/2, si están acoplados de forma fuertemente ferromagnética, se comportarán de forma muy similar a un único catión de Ni(II) en entorno octaédrico, de espín S=1.

En algunos casos, esta interacción se extiende a varios centros, dando lugar a complejos magnéticos polinucleares. 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 —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.

En los llamados compuestos de valencia mixta también es de importancia fundamental la transferencia electrónica, el salto de un electrón de un átomo a otro. Dependiendo del número de electrones y orbitales magnéticos, la transferencia electrónica puede favorecer interacciones ferro- o antiferromagnéticas. Cuando coexiste con el canje magnético, lo habitual es que la transferencia electrónica sea la que predomine.

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.

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