O momento magnético de um átomo é a principal grandeza vetorial física que caracteriza as propriedades magnéticas de qualquer substância. A fonte da formação do magnetismo, segundo a teoria eletromagnética clássica, são as microcorrentes decorrentes do movimento de um elétron em órbita. O momento magnético é uma propriedade indispensável de todas as partículas elementares, núcleos, camadas de elétrons atômicos e moléculas sem exceção.
Magnetismo, que é inerente a todas as partículas elementares, segundo a mecânica quântica, é devido à presença de um momento mecânico nelas, chamado spin (seu próprio momento mecânico de natureza quântica). As propriedades magnéticas do núcleo atômico são compostas pelos momentos de spin das partes constituintes do núcleo - prótons e nêutrons. As camadas eletrônicas (órbitas intraatômicas) também possuem um momento magnético, que é a soma dos momentos magnéticos dos elétrons localizados nela.
Em outras palavras, os momentos magnéticos dospartículas e orbitais atômicos são devidos a um efeito mecânico quântico intra-atômico conhecido como momento de spin. Este efeito é semelhante ao momento angular de rotação em torno de seu próprio eixo central. O momento de rotação é medido na constante de Planck, a constante fundamental da teoria quântica.
Todos os nêutrons, elétrons e prótons, dos quais, de fato, o átomo é constituído, segundo Planck, possuem spin igual a ½. Na estrutura de um átomo, os elétrons, girando em torno do núcleo, além do momento de spin, também possuem um momento angular orbital. O núcleo, embora ocupe uma posição estática, também possui um momento angular, que é criado pelo efeito de spin nuclear.
O campo magnético que gera um momento magnético atômico é determinado pelas várias formas desse momento angular. A contribuição mais notável para a criação de um campo magnético é feita pelo efeito spin. De acordo com o princípio de Pauli, segundo o qual dois elétrons idênticos não podem estar simultaneamente no mesmo estado quântico, os elétrons ligados se fundem, enquanto seus momentos de spin adquirem projeções diametralmente opostas. Neste caso, o momento magnético do elétron é reduzido, o que reduz as propriedades magnéticas de toda a estrutura. Em alguns elementos que possuem um número par de elétrons, esse momento diminui para zero e as substâncias deixam de ter propriedades magnéticas. Assim, o momento magnético de partículas elementares individuais tem um impacto direto nas qualidades magnéticas de todo o sistema atômico nuclear.
Elementos ferromagnéticos com um número ímpar de elétrons sempre terão magnetismo diferente de zero devido ao elétron desemparelhado. Em tais elementos, os orbitais vizinhos se sobrepõem e todos os momentos de spin dos elétrons desemparelhados assumem a mesma orientação no espaço, o que leva à obtenção do estado de energia mais baixo. Esse processo é chamado de interação de troca.
Com este alinhamento dos momentos magnéticos dos átomos ferromagnéticos, surge um campo magnético. E os elementos paramagnéticos, constituídos por átomos com momentos magnéticos desorientados, não possuem campo magnético próprio. Mas se você agir sobre eles com uma fonte externa de magnetismo, os momentos magnéticos dos átomos se equilibrarão e esses elementos também adquirirão propriedades magnéticas.
