Il momento magnetico di un atomo è la principale grandezza vettoriale fisica che caratterizza le proprietà magnetiche di qualsiasi sostanza. La fonte della formazione del magnetismo, secondo la teoria elettromagnetica classica, sono le microcorrenti derivanti dal movimento di un elettrone in orbita. Il momento magnetico è una proprietà indispensabile di tutte le particelle elementari, nuclei, gusci di elettroni atomici e molecole senza eccezioni.
Il magnetismo, che è inerente a tutte le particelle elementari, secondo la meccanica quantistica, è dovuto alla presenza di un momento meccanico in esse, chiamato spin (il proprio momento meccanico di natura quantistica). Le proprietà magnetiche del nucleo atomico sono costituite dai momenti di spin delle parti costitutive del nucleo: protoni e neutroni. I gusci elettronici (orbite intraatomiche) hanno anche un momento magnetico, che è la somma dei momenti magnetici degli elettroni che si trovano su di esso.
In altre parole, i momenti magnetici delle elementariparticelle e orbitali atomici sono dovuti a un effetto meccanico quantistico intraatomico noto come momento di spin. Questo effetto è simile al momento angolare di rotazione attorno al proprio asse centrale. La quantità di moto di spin si misura nella costante di Planck, la costante fondamentale della teoria quantistica.
Tutti i neutroni, elettroni e protoni, di cui, infatti, l'atomo è costituito, secondo Planck, hanno uno spin pari a ½. Nella struttura di un atomo, gli elettroni, ruotando attorno al nucleo, oltre al momento di spin, hanno anche un momento angolare orbitale. Il nucleo, sebbene occupi una posizione statica, ha anche un momento angolare creato dall'effetto di spin nucleare.
Il campo magnetico che genera un momento magnetico atomico è determinato dalle varie forme di questo momento angolare. Il contributo più evidente alla creazione di un campo magnetico è dato dall'effetto di rotazione. Secondo il principio di Pauli, secondo il quale due elettroni identici non possono trovarsi contemporaneamente nello stesso stato quantistico, gli elettroni legati si fondono, mentre i loro momenti di spin acquisiscono proiezioni diametralmente opposte. In questo caso, il momento magnetico dell'elettrone viene ridotto, il che riduce le proprietà magnetiche dell'intera struttura. In alcuni elementi che hanno un numero pari di elettroni, questo momento diminuisce a zero e le sostanze cessano di avere proprietà magnetiche. Pertanto, il momento magnetico delle singole particelle elementari ha un impatto diretto sulle qualità magnetiche dell'intero sistema nucleare-atomico.
Gli elementi ferromagnetici con un numero dispari di elettroni avranno sempre un magnetismo diverso da zero a causa dell'elettrone spaiato. In tali elementi, gli orbitali vicini si sovrappongono e tutti i momenti di rotazione degli elettroni spaiati assumono lo stesso orientamento nello spazio, il che porta al raggiungimento dello stato energetico più basso. Questo processo è chiamato interazione di scambio.
Con questo allineamento dei momenti magnetici degli atomi ferromagnetici, sorge un campo magnetico. E gli elementi paramagnetici, costituiti da atomi con momenti magnetici disorientati, non hanno un proprio campo magnetico. Ma se agisci su di essi con una fonte esterna di magnetismo, i momenti magnetici degli atomi si uniformeranno e anche questi elementi acquisiranno proprietà magnetiche.
