Física e História da Ciência. Magnetismo. História dos Imãs e dos Magnetos.

Autoria: Alberto Federman Neto, AFNTECH.

Revisto e Ampliado em 22 de Maio de 2024.

Um pequeno Artigo sobre a História do Magnetismo, dos ímãs e dos magnetos.

Desde o início, até os modernos superimãs de neodímio.

1. INTRODUÇÃO:

Todos sabem, até empiricamente, que Magnetismo é a propriedade que os imãs,  certos minerais,  metais imantados, ou ligas metálicas, tem de atrair outros metais, como o ferro, o aço, o níquel ou o cobalto.

Neste Artigo, veremos a História do Magnetismo e dos imãs, e os tipos existentes desses dispositivos.

2. HISTÓRIA DO MAGNETISMO NATURAL:

Embora observações pareçam existir desde 2500 A.C,   TONIDANTEL, D.A.V.; ARÁUJO, A.E.A.; BOAVENTURA, W.C.  Rev. Bras. Ens. Fís. 40, e-4602-2 (2018). e entre os Chineses, (veja abaixo no Item 4), ao nível de meu conhecimento, oficialmente, o fenômeno de atrair metais, chamado hoje, Magnetismo, foi observado, por volta de 600 anos antes de Cristo, Link 1, em certas pedras naturais (Lodostones) ,  Magnetita, pelo Filósofo Criador da Filosofia Natural , Link 2,  e Matemático Grego Tales de Mileto.

Tales  cita a observação de um pastor de ovelhas, chamado Magnes, na hoje chamada Magnésia, Tessália, Grécia. Esse pastor descobriu que os pregos de suas sandálias eram atraídos por uma rocha, hoje chamada Magnetita, o primeiro tipo de imã natural.

Tales propunha o Hilozoísmo, uma corrente Filosófica que pregava que o Magnetismo e a Eletricidade seriam, a “Vida, ou a Alma” da matéria inanimada, e que viriam direto de Deus. Resumo, toda matéria, mesmo uma pedra, teria uma “Alma” ou “Vida”.

Citação, de “WorldScientific.com” (2017) . Permitida para Artigos de Acesso Livre:

Thales, too, to judge from what is recorded about him,
seems to have held soul to be a motive force, since he
said that the magnet has a soul in it because it moves the
iron.

Aristotle and Hippias affirm that, arguing from the
magnet and from amber, [Thales] attributed a soul or life
even to inanimate objects.

Tradução Livre e Interpretação: Tales, a julgar pelo que se observa dele, sustenta que  a “Alma” seria uma força motivadora, se diz que o magneto teria uma Alma , Link 3, porque faria mover o ferro.

Aristóteles e Hipias afirmam que, argumentando a partir do magneto e do âmbar (Eletricidade, Tales), atribuíam uma “Alma” ou uma “Vida”, mesmo ao seres inanimados.

O principal discípulo e compilador da obra de Tales, link 4, 5,  Anaximandro de Mileto,  preconizava que ao invés de  ter uma “Alma”, o Magneto seria uma evolução da matéria inanimada, rumo à matéria evoluída, “Viva”.  IVYPANDA, “Thales vs Anaximander Philosophy.” (2023).

Ressalto não ser fácil estudar  todas as Obras de Tales e Anaximandro, pois quase tudo se perdeu com o tempo.

Mais muita  coisa foi coletada e citada e comentada por Aristóteles e por Pitágoras. ROVELI, C.; ROSEMBERG, M.L. (Tradutor); SELLARS, J. (Compilação e Comentários), LANE, A. (Editor) “The Debt Western Science Owes to a Pre-Socratic Philosopher. Anaximander and the Nature of Science.” (2023).   SAMPAIO, R.G.m “História da Filosofia Antiga.” (2014). FLORIDA STATE COLLEGE, “Philosophy in the Humanities. Origins of Greek Philosophy.” (1990).

Pode-se imaginar facilmente como o Pensamento Filosófico dos antigos foi atraído pelo interessante fenômeno do Magnetismo. … Vejam em  FOWLER, M. , ANDEINSTEIN, G (Coletor) Universidade de Virgínia. EUA (1992) .O Poeta da Grécia Antiga, Homero , também cita o imã.

Nos Filósofos adeptos da corrente do Atomismo  Grego, links 12, 13, 14, 15, 16, 17, de Demócrito e seu Mestre,  Leucipo  de Abdera ,  assim como em Epicuro , bem como em  Lucrécio …Link 23.

ALMEIDA, J.C.S. Helios Sobral, 2, 251 (2019). E  LEONARD, W.E.; SMITH, S.B. (Editores e Tradutores)”The Rerum Natura, The Latin Text of Lucretius.” Universidade de Wisconsin, Madison, Wisconsin, EUA. Págs: 26, 38, 840, 846, 848, 881 e 883. Edição de (2008). Existem edições anteriores de (1942) e (1970).

Citação, LEONARD & SMITH, Loc. Cit. pág 846:

“And because of the pores of the magnet wich corresponds to the emanations of the iron, and the iron is carried towards the magnet. For the emanations from the iron both drive away the air which is over the pores of the iron and displace the air wich covers them like a lid.”

“Tradução Livre: “E por causa dos poros do magneto, que correspondem às emanações do ferro, e o ferro é movido para o magneto. Para as emanações do ferro, ambas expulsam o ar que está sobre os poros do ferro, e deslocam o ar que os cobria, como uma tampa.”

O material, sendo composto por átomos, entre esses átomos haveria espaço  vazio , ou ocupado por um “Vento” ( Antigo Elemento Ar). com a aproximação das partículas atômicas emitidas pelo ferro, esse “ar” era deslocado, sobrando espaço vazio ocupado pelas partículas, e portanto fazendo os metais “grudarem”.   

Similar o era também para o Filósofo e Médico Greco-Romano  Cláudio Galeno de Pérgamo, mas para este último, o efeito se transmitia em cadeia, corrente (hoje indução magnética)… Mas para ele a corrente atomista não explicava a indução, que era atríbuida a Deus. Galeno ficaria muito mais famoso por seu trabalho em Medicina e Farmácia. Outro Link.

Apesar de Newton viver muito depois, Newton acreditava nas partículas, corpúsculos, para a Força Magnética,  LIMA, M.C.; COSTA, M.S. Rev. Bras. Ens. Fís. 39, e2603 (2017). Galeno não, mas tanto para os Galênicos como para Isaac Newton, a indução magnética podia ser transmitida aos nervos e/ou músculos e usada em Medicina. Veja: O médico Inglês Browne Langrish… LANGRISH, B.; BETTESWORTH, A.; HITCH, C. (Impressores) “A New Essay of Muscular Motion…….” Londres, Inglaterra, Págs.: 26-28, 45-47, 61  (1733).

Alguns Cientistas e Filósofos antigos acreditavam que o Magnetismo era um fluído ou energia, que podia ser transmitido. Exemplo vários imãs grudados um no outro formam um forte imã.

Quando uma lâmina de ferro é martelada, ela fica magnetizada. Isso é causado pelo magnetismo terrestre, Mas os antigos pensavam que era por causa de uma energia transmitida pela força do martelo. BECQUEREL, A.C. “Traité Complete du Magnétisme.” Editora Librairie Firmin Didot et Frères, Paris, França, (1846) .

Observação: O imã e o alho!

Ainda, Galeno havia confirmado ( a antiga observação de Plínio o Velho no texto Naturalis Historiae) , algo controverso, surpreendente e muito estranho…. que o alho reduzia o efeito  magnético dos imãs !!! Sobre isso, veja 18 , 19 , 20, 21. 22. 

Contradito por muitos…  McWILLIAMS, B., Irlanda (1999). exemplo,  pelo Filósofo Natural, Ocultista e Alquimista Italiano Giovanni Battista Della Porta, Loc. Cit. Obras de DELLA PORTA, Tradução para o Inglês (2013). Em Italiano.

Alguns autores, mesmo modernos, especulam que o alho contém compostos que transformam os óxidos dos imãs em sulfetos.

Mas ao que parece, um erro  ocorreu… Os tradutores e comentaristas de Plínio o Velho, confundiram o Latim… Leram ALLIO, ou ALLIUM (Alho) !!! e não ALIO, (Para Outro, ou outro de novo)!!!  Veja: SANDERS, C. Intellec. Hist. Rev. 30, 523 (2020).

Citação: Texto de Plínio, o Velho, tal como comentado por THAYER, B. “Enciclopédia Lacus Curtius, Pliny the Elder, The Natural History.” Vol. XX, Parágrafo 2. Universidade de Chicago, EUA (2018):

Em Latim: “sublimioribus recedamus, ferrum ad se trahente magnete lapide et ALIO rursus abigente a sese, adamanta, rarum opum gaudium, infragilem omni cetera vi et invictum…”

Tradução Automática e Livre:  ” Afastemo-nos do mais Sublime, atraindo para sí o ferro como o faria um imã de pedra e OUTRO DE NOVO (novamente), afastando de si o diamante, a alegria da riqueza rara, fraca contra todas as outras forças e invencível…

“ALIO Rursus“, significa “Outro de Novo ou Novamente” e não é ALLIO ou Allium (Alho)!

Sobre a Magnetita, que é o óxido misto ou magnético, Fe3O4, óxido ferroso-férrico, FeO.Fe2O3.

Razões para a ocorrência do Fenômeno Magnético.

Hoje se sabe, esse magnetismo se deve à transferência interna de elétrons, entre as espécies de ferro (II) e ferro (III) o que gera um momento magnético não compensado, (o que é Momento Magnético?)  aos “campos magnéticos dos átomos” de ferro e sua orientação, momentos magnéticos alinhados, dentro do metal ou do óxido, e estados de Spin, dentro do material. Uma simples imagem esclarece. BROWLES, T. , Cientista de Dados da Intel (2028). Outro LInk. Uma explicação bem detalhada, ROHRIG, B. “The Mesmerizing Pools of Ferrofluids.” American Chemical Society (2021).

Pode-se dizer, em Química bem moderna, que a Magnetita tem Intervalência, valência mista. BURNS, R.G. Ann. Rev.  Earth Planet. Scienc. 9, 345 (1981).

Metais que apresentam essas propriedades, de serem imãs , ou de serem atraídos pelo imã são materiais Ferromagnéticos e Ferrimagnéticos, Veja também materiais Diamagnéticos, Paramagnéticos e Ferromagnéticos.  11. E NOGUEIRA, R.S. “Materiais Ferromagnéticos, Antiferromagnéticos e Ferrimagnéticos.” (2024). E links 39. 40. 41. 42.

A Magnetita natural e suas propriedades já eram muito estudadas no séculos XVII e XVIII. CALVO, M.D.M.P; OZONAS, B.R.; RODRÍGUEZ, R.P.R. (Orientadores), “Effectos Biológicos..”. Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Complutense de Madrid, Madrid, Espanha (2002).

Exemplo, SUNDLER, J. (Aluno); MATTHIAS ASP (Editor e Orientador), “Dissertatio Academica de Nycopia, Metropoli Suddermaniae.” Editora Werner, Upsalla, Suécia, Pág. 11 (1735). Matthias (Wikipedia em Sueco) foi um geógrafo, Teólogo, Orientalista e Filósofo Natural Sueco. Link 8 (em Sueco). E

No século XIX, a Magnetita já era extensamente usada como imã natural. 

Haviam sido confirmados  o Magnetismo por indução, a imantação do aço quando em contato com magnetita, a perda do magnetismo por aquecimento, ou por mudanças estruturais… GUILLEMIN, A. (Autor e Tradutor); THOMPSON, S.P. (Editor), “Electricity and Magnetism.” MacMillan & Co., Londres, Inglaterra (1891).

Por suas propriedades magnéticas e químicas e potencial tecnológico,  a Magnetita era muito procurada e minerada, vários links,  inclusive no Brasil. DERBY, O.A. Am. J. Scienc. 3, 311 (1891).  Ibid, 3, 373 (1882).

A Magnetita também pode ser obtida sinteticamente, por precipitação e outros métodos. NICULESCU, A.G.; CHIRCOV, C.; GRUMAZESCU, A.M. Methods , 199, 16 (2022). Isso tem a ver com outro assunto  futuro, a ser abordado neste Blog, o Ferrofluido.

3. HISTÓRIA DOS MAGNETOS E DOS IMÃS NATURAIS E ARTIFICIAIS:

Ao que parece, o primeiro a fazer uma bússola tipo “moderna” com uma agulha imantada, foi o  Sábio Francês Pierre de Maricourt, chamado, também Petrus Peregrinus. em 1262.

Ele publicou em 1265, sua “Epistola De Magnete” MARTINS, R.A. Rev. Bras. Ens. Fís. 39, e1601 (2017). (Agradeço ao Autor, pelo fornecimento do artigo em PDF)  BACHA, M.L.; VANUCCI, J. “Anais Eletrônicos do 14º Seminário Nacional de História da Ciência e da Tecnologia.” 1, (2014) .Tradução  da Epistola de Magnete” para o Espanhol. MINECAN, A.M.C. Disputatio Phil. Res. Bull. 6, 277 (2017).

Veja também: HENKE, A.; HOTTECKE, D. Texto em Alemão (2005) . RADELET DE GRAVE, P.; SPEISER, D. Rev. Hist. Cienc. France, 28, 193 (1975).

O Alquimista, Mago e Filósofo Natural Italiano Giovanni Battista Della Porta também estudou o fenômeno do Magnetismo, em 1558, em sua Obra Magiae Naturalis. PORTA, J.B., PLANTIN, C. (Editor), PLANTINO, C. (Impressor), “Magiae Naturalis.” Bruxelas, Bélgica, Edição de (1560). UGAGLIA, M. Ann. Scienc. 63, 59 (2006). Porta atribuía à atração magnética, poderes mágicos.

E ele também achava que o Magnetismo era uma atração e uma “Alma” do material. Veja: DELLA PORTA, G.B.; GAYWOOD, G.; THOMAS, Y.; SPEEDY, S. (Tradutores, Coletores e Editores), “Magia Naturalis, Natural Magick.” Coletânea e Tradução Para o Inglês, Londres, Inglaterra, Págs.: 190-215, Edição de (1658).

O  Engenheiro Alemão Georg Hartmann (1544) e o Marinheiro Inglês Robert Norman  (1581), haviam construído várias bússolas e estudado a declinação das agulhas metálicas  imantadas e magnetizadas e/ou fragmentos de magnetita. NORMAN, R. “.…..The Nature, Propertie and Manifold Vertues of Loadstone…..”  Londres, Inglaterra, reedição de (1720). Edição de 1581, Edição de 1592, MAGALHÃES, A.P. Circumscribere, 2, 73 (2007).

Esses trabalhos são iniciais, PESSOA Jr., O. Scientiae Studia, 8, 195 (2010).

Segundo Historiadores Modernos, SANDER, C. “Early Modern Magnetism…” Archivum Historicum Societatis Iesu (2016). e SANDER, C. Archivum Historicum Societatis Iesu 85, 303 (2016). FEINGOLD, M. (Editor); GARZONI, L.; UGAGLIA, M.  History of Universities, Editora OUP Oxford, Oxford, Inglaterra, Vol. XXIII , 221 (2008). SEITZ, J. Et Al. Quartely Renaissance 59, 2180 (2006).  VERARDI, D.; SERRA, F. (Editor), “…….Giovan Battista Della Porta et la Attrazione Magnetica……” Giornale de Astronomia, 43, 20 (2017) . STRAZZONI, A. (2020).  →→→

→→→ Em 1580, já havia trabalho experimental sobre os imãs, principalmente do Jesuíta e Filósofo Natural Italiano Leonardo Garzoni . 2 manuscritos, “Trattati Della Calamita. Ou Due Trattati Sopra la Natura, e le Qualità Della Calamita” (1580). Muito difundidos e influentes, mas nunca publicados em livro, até 2005. GARZONI, L., UGAGLIA, M (Coletora), “Trattati Della Calamita.” Editora Franco Angeli, Milão, Itália (2005). UDIAS, A. “Athanasious Kircher, the Mysteries of The Universe and Geocosmos.” Universidad Complutense de Madri, Salamanca, Espanha, Págs: 14, 54, 55 (2022).

Ainda, há Autores modernos que ressaltam evidências de que o Alquimista Italiano Giovanni Battista Della Porta   Loc. Cit. ,  em sua obra, não cita Garzoni, mas conhecia seu trabalho, e o texto é muito relacionado, ou seja ele pode ter plagiado a Garzoni. UGAGLIA, M. Ann. Scienc. 63, 59 (2006). De fato, Niccolò Cabeo  denuncia Della Porta por plágio, HOANG, H.  Em Vietnamita. Tradução Automática do Vietnamita. (2023).

Para outros Autores antigos ou modernos, a obra de Porta pode inclusive ser contemporânea ou até um pouco anterior a Garzoni. BERTELLI, T. “Sopra Pietro Peregrino di Maricourt…..” Editora Tipografia delle Scienze Metematiche e Fisiche. Roma, Itália, Págs. 21-26 (1868).  UDÍAS, Loc. Cit (2022).

Visto que  a Obra de Della Porta é extensa e se prolongou por 20 volumes, e alguns volumes seriam anteriores. Garzoni pode ter feito seu manuscrito em 1589, e não em 1580. Mas Porta havia completado  sua obra em 1589.

Note que Della Porta já publicava em 1560, podendo ser anterior a Garzoni… veja, Loc. Cit. PORTA, J.B., PLANTIN, C. (Editor), PLANTINO, C. (Impressor),“Magiae Naturalis.” Bruxelas, Bélgica, Edição de (1560) . Mesmo em 1558…  MAGALHÃES, A.P.; BELTRAN, M.H.R. (Orientadora) ” Matéria Elétrica e Forma Magnética: Experimentos e concepções de William Gilbert no De Magnete.” Tese de Doutorado em História da Ciência, PUC de São Paulo, São Paulo, S.P.. Brasil (2007).

AInda, veja que o Filósofo Natural Alemão Anathasius Kircher ,  depois de 1641, em uma obra sobre Magnetismo, cita Gilbert e Della Porta, mas  passa por cima, nada fala, sobre Garzoni ou  Cabeo…. UDÍAS, Loc. Cit , Pág. 14 (2022). KIRCHER, A. “Magnes Siue De Arte Magnetica Opus Tripartitum….” Editora Typographia Ludovici Grignani, Roma, Itália, Págs.: 10, 427, 428, 467 (1641),

Mas  considera-se, pela importância da obra, que o primeiro Cientista que sistematizou e ampliou muito os estudos sobre os Magnetos e os Imãs, foi o Médico, Físico e Filósofo Natural Inglês William Gilbert, em 1600.

É famosa e muito conhecida em História da Ciência, sua obra:  “De Magnete“, originalmente escrita em Latim (1600). Outra edição em Latim , Outro Link; GILBERT, W.; MOTTELEY, P.F. (Tradutor), “De Magnete“, Editora Dover, New York, EUA, edição de (1958).  Outra edição de (1958).  Edição de (1893) . Várias Edições. três edições em PUMFREY, S. Lancaster University, Inglaterra (2024), Outra Edição de (1893).

Há uma reedição muito recente, comentada, em Inglês: GILBERT, W.; THOMPSON, S. P. “On The Magnet, Magnetick Bodies Also, and on  the Great Magnet. the Earth.” Editora Good Press, Londres, Inglaterra (2023) .

Titulo completo das edições antigas,: “De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure” Tradução Livre do Título “Sobre os Imãs, os Corpos Magnéticos e o Grande Imã da Terra: “

Nesse livro, ele estuda detalhadamente o Magnetismo e os Imãs e também a Eletricidade Estática, reconhecida ao atritar um pedaço de Âmbar, e descobre que a Terra também é um imã gigante com 2 polos magnéticos, Norte e Sul. Outro Link . Que um imã possue polos Norte e Sul, foi algo confirmado depois por

Interessante notar que para Gilbert, Eletricidade e Magnetismo eram “Eflúvios, Effluvium, Effluvia” que fluiam dos corpos quando atritados ou aproximados do imã. CAVALARI NARDI, L.M.; CELESTINO SILVA, C.C. (Orientadora), “A Matematização da Eletrostática no Século XVIII. De Rupturas Epistemológicas a Estilos de Matematização.” Tese de Doutorado em Ciências, Área de Concentração Física Básica. Instituto de Física de São Carlos. Universidade de São Paulo, São Carlos, S.P., Pág 21 (2021).

O importante trabalho de Gilbert  é um marco e atraiu para estudar o Magnetismo, muitos Filósofos e Cientistas. Ao Magnetismo se atribuía propriedades curativas  e até caráter Esotérico ou Mágico… RICKER III, H.H. Universidade Estadual da Pensilvânia, Filadélfia, EUA.

Por exemplo, o trabalho de Gilbert irá influenciar muitos outros, dentre eles, : Franklin, Galvani, Volta, Ampère, Coulomb,  Faraday , Gauss e Maxwell, RIVELLES, V.O. Instituto de Física da USP (2007).

Até dos  pesquisadores Oficiais da Luz, Fluorescência e Radioatividade, os Famosos Físicos Franceses Antoine Henri Becquerel e seu pai, Antoine Cesar Becquerel  e seu filho, Alexandre Edmond Becquerel. 30, 31, 32.

Existem ótimos e interessantes Artigos sobre o Magnetismo e Gilbert , e seus antecessores ou sucessores, e o trabalho com os imãs naturais e artificiais, os magnetos: 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 36. 37.

Note que mesmo os controversos estudos sobre o uso e os efeitos do Magnetismo no corpo humano e em Medicina, persistem até os dias atuais. 21. REGO, G.N.A. Et Al. Eistein Ens. Pesq. 17, AO4786 (2019). ZAYAS GUILLOT, J.D. Rev. Cuba Med. Mil. 30, 263 (2001). VALLÉ, E. (2020).

Cerca de 150 após Gilbert, Físicos estudavam a Natureza do Magnetismo, do fluxo e do campo magnético. CAVALARI NARDI & SILVA , Loc. Cit.

Destaca-se o Matemático e Físico Suiço Leonhard Euler. Ele estudava a causa do Magnetismo e sugeriu que os materiais magnéticos interagem com a matéria fina, Materia Subtilis,  do “Éter” do meio ambiente, . Isso criava um “Vortex” no “Éter” que alteraria inclusive a velocidade da luz.

… Movimentado-o, atraindo ou repelindo, e  esse movimento  podendo ser visualizado pelas linhas de campo magnético,  representadas pelos “Potenciais de Euler” e “Angulos de Euler” , OSANO, B.  “Cornell University ArXiv Phys. Fluid. Dyn. 1612.99056 (2016). HSU, S. Geophys. Prospect. 50, 15 (2001).

Essas linhas podem ser visualizadas em um “gráfico” quando se lança pó de ferro sobre um papel que cobre um imã… EULER, E. “Dissertatio der Magnete.” São Petersburgo, Rússia (1744). Existem edições de (1748).  Veja também links 23. 24. 25. 26. 27.  33.  Edição moderna e revisada (2018).

Euler não o desenvolveu. É muito mais antigo. deve-se ao Filósofo Natural Italiano Niccolò Cabeo . Veja: SANDER, C. Centaurus 64, 315 (2022). SANDER, C. (2022). CABEO, N.; SUCCIUM, F. (Editor); “Philosophia Magnetica;” (1629).  . Outras edições . Mesmo pode ter sido feito antes, por Leonardo Garzoni (Loc. Cit.) KUNTZ, K.D. Et Al. (2022).

Método usado também  pelo Físico Italiano Tiberius Cavallo, CAVALLO, T.; DILLY, C. (impressor) “A Treatise on Magnetism…” ,Londres, Inglaterra, Pág 192 (1787).

Esses gráficos, obtidos do campo e dos polos de um imã, usando a limalha de ferro, foram re-estudados por um contemporâneo de Euler, o Físico Inglês Gowin Knight , mas este restaurava a explicação para o fenômeno, a partir  da repulsão  do ar pelos poros do magneto, herdada dos Filósofos Atomistas (Veja Discussão no Item 2). KNIGHT, G.; NOURSE, J. (Impressor) “An Attempt to Demonstrate that All the Phaenomena in Nature may be Explained by two Simple Active Principles, Attraction and Repulsion.” Págs.: 64-82, Fig. Pág. 66 (1754) . KNIGH, G. Phil. Trans. Roy. Soc. London 44, 656 (1747).

E também cerca de 100 anos depois, pelo Inglês Michael Faraday em seus estudos sobre o Campo Magnético. FARADAY, M.; TAYLOR, R. (Impressor), “Experiments Research on Electricity” Twenty-eighth Series, Reprint, Londres, Inglaterra (1852). FARADAY, M. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 142, 25 (1852).

O procedimento foi popularizado por Faraday , e ele não cita em que literatura se baseou, mas é certo que o método é muito anterior, visto que é citado por KNIGHT,  e outros, pouco mais de 100 anos antes. Veja SANDER, Loc. Cit.

Também foram estudados pelo Cientista, Ótico e Construtor de Instrumentos Científicos Inglês George Adams, o Jovem, ADAMS, G.; HINDMARSH (Impressor), “An Essay on Electricity….. With an Essay on Magnetism.” Londres, Inglaterra, 3a Edição, Pág. 437 (1787).

Nos dias atuais, são muito comuns como experimentos básicos, em escolas e feiras de Ciências. GUTH, J.; PEGG, J. Res. Scienc. Educ. 24, 137 (1994). GWANDURE, C.. J. Hum. Ecol.  35, 21 (2011). HASTINGS, R.B. Scienc. Activ. 13, 18 (2010).  HAASE, D.G.  Phys. Teacher 27, 387 (1989) . Veja exemplo na Figura abaixo.

Os primeiros imãs  artificiais foram feitos por indução, esfregando aço em uma pedra de magnetita. 

Eram conhecidos possívelmente , bem antes, mas foram sistematizados pelo Filósofo Natural Inglês Servington Savery, em 1730. 16. 17. SAVERY, S. Phil. Trans. Roy. Soc. London 36, 295 (1730).

Esses  imãs artificiais  permanentes foram feitos de aço carbono (ferro com carbono),  imantado ao entrar em contato com outro imã permanente. CROAT, J.J.; ORMEROD, J. (Editores) “Modern Permanent Magnets. Elsevier, EUA (2022) .

Embora se atribua a invenção da bússola com agulha de aço a Norman, Hartmann e Maricourt, Loc. Cit.  E seu melhoramento, modernização, ao Físico Dinamarquês Hans Christian Ørsted, parece que a descoberta do processo de imantar, induzir magnetismo ao aço, atritando-o com uma pedra de magnetita, pode ser muito mais antiga, se deve aos antigos chineses.

Ørsted fez um fenomenal trabalho, ao modernizar as teorias sobre o Magnetismo, e descobriu a inter-relação dele  com a  Eletricidade. Antes, eram supostos fenômenos iguais ou distintos GPET Física Unicentro Paraná (2021). MARTINS, R.A. (1986). Também confirmou, a afirmação de Gilbert   e do Físico Francês Charles  Augustin de Coulomb, de que os imãs tem dois polos, Norte e Sul.  “Você Sabe Qual a Origem do Imã?” TESLA Imãs (2016).

O Sábio e Filósofo Polimata Chinês Shen Kuo, no século XI, teria construído as primeiras bússolas de agulha imantada e determinado os polos norte e sul de um imã. Isso em 1088! Link sobre a tradução do texto Chinês para o Francês (1994) .

Em contraste com o ferro comum, que não “segura” a imantação permanente, o aço carbono, aço cromo-vanádio e o ferro doce, a mantém por maior  tempo. Porém o ferro silício não, por isso (e por outras razões) é usado nos núcleos dos transformadores.

Aliás, eu confirmei isso menino ainda. Um prego Imantado em uma bobina, ou esfregando em um imã permanente, ele não vai segurar a imantação. Mas uma chave de fenda de aço ou válvula de cabeçote, vai segurar, vai se tornar um imã.

As agulhas de aço das bússolas já eram conhecidas no séculos XVII e XVIII, Exemplo, estudadas pelo Astrônomo, Matemático e Filósofo Natural Inglês Edmond Halley (descobridor do cometa de Halley) : HALLEY, E. Phil. Trans. Roy. Soc. London, 17, 563 (1692).

4, IMÃS E  MAGNETOS MODERNOS E CONTEMPORÂNEOS:

Mas esses primeiros imãs artificiais foram popularizados após 1890, mas não eram muito eficientes. EHREFEST, P. Phys. Zeit. 708 (1910). HONDA, K., SAITO, S. J. Inst. Elect. Eng. Japan, 40, 201 (1920).

Os populares até hoje, “Imãs Ferradura” (e também os eletromagnetos) foram inventados pelos Físicos, o Francês  François Jean Dominique Arago e  o Inglês William Sturgeon.  Mas modernizados pelo Físico Inglês Silvanus Phillips Thompson em 1890. THOMPSON, S.P. Science, 16, 197 (1890). Baseado no processo elétrico desenvolvido por TANAKADATÉ, A. Lond. Edin. Dub. Phil. Mag. J. Scienc, 26, 450 (1888).

Nos eletromagnetos, a imantação (magnetização permanente) também podia ser conseguida colocando um bastão de aço dentro do fluxo do campo eletromagnético, de uma bobina, solenoide, alimentada com corrente contínua. Isso é usado até hoje. Link 6 , 7. 8.

Mas as ligas de níquel com ferro e aço, pareciam  dar melhores resultados do que o aço carbono comum. HOPKINSON, J. Proc. Roy. Soc. London 48, 292 (1891)   SHANNON, E.V. Proc. Unit. Stat. Nat. M. (1927).

Esses imãs de primeira geração não eram tão bons. Perdiam seu Magnetismo e tinham baixo fluxo magnético. Buscava-se outros materiais. RUDER, W.E. Proc. IRE 30, 437 (1942).

Um exemplo prático de aplicação, dessa época. O Leitor, no seu rádio, TV etc…. tem pelo menos um alto-falante. Esses dispositivos  hoje, usam um imã permanente. De ferrite ou ALNICO , MAGTEK (2024). (Veja abaixo).

Nos rádios muito antigos a válvula,  porém, os imãs  permanentes ainda não funcionavam bem, nem estavam bem desenvolvidos, e não tinham densidade magnética adequada, por isso os alto-falantes muito antigos usavam só eletroimãs, e não imãs permanentes.  Alto-falantes Eletrodinâmicos. 39. Veja também este vídeo. E os links 5. 38.

A primeira solução descoberta para melhorar a qualidade dos imãs permanentes, foi usar invés o aço, a liga de ferrite de cobalto (CoFe₂O₄ (CoO·Fe₂O₃) . A partir dos anos 30 do século XX, mas desenvolvida desde  1912. ELLIS, W.C. ; SCHUMACKER, E.E. Bell Sys. Tech. J. 14, 8 (1935). WEDEKIND, E. Trans. Faraday Soc. 8, 160 (1912). BRAILSFORD, F. Et Al.  J. Inst. Elect. Eng. Part 1, General 95, 522 (1948).

Esses imãs de  ferrite de cobalto foram patenteados. YOGORO, K.; TAKESHI, T., Mitsubishi Electric Corp., Patente Americana, US1997193A (1932-1935).

Os imãs de ferrite comum, ferro com cerâmica de óxido de ferro Fe(II)-Fe(III)₂O₄, anos 30,  BAERMANN, J.M. Patente Americana, US2188091A (1935-1940) , e de ferrite de cobalto, são ainda muitos usados em aplicações não críticas. Hoje existem ferrites de ferro com boro, bário, estrôncio ou molibdênio.

Mas um significativo avanço se deu após a descoberta do ALNICO, Há reportos de que a liga foi inventada nos anos 20, mas ao nível de minha pesquisa, o foi em 1935. Veja: ALNICO, The Miracle Metal (2009). Uma das primeiras patentes de imãs de ALNICO. BRUNO, J.G.; Hartford National Bank and Trust Co. Patente Americana, US2295082A (1939-1942).

É uma liga de  Ferro, Alumínio, Níquel e Cobalto, FeNiCoAl. ZHANG, C., Et Al. Acta Mater. 242, 118449 (2023).

As pesquisas iniciais são de 1935 a 1948, D.A.O. Nature, 799 (1948). E  as Patentes são dos anos  40 e 50. HANSEN, J.R. Crucible Steel Company of America, Patente Americana, US2499862A (1948-1950) . A liga foi modificada e muito aperfeiçoada. Exemplo, CRONK, E.R. J. App. Phys. 37, 1097 (1966).

Já são excelentes os imãs de ALNICO. Alto fluxo magnético, resistentes ao aquecimento (não perdem o Magnetismo com aquecimento leve ou moderado). ZHOU, L. Et Al. Acta Mater. 74, 224 (2014).

Mas o maior avanço conseguido  até hoje, foi com o advento do imãs  muito fortes de Terras Raras, Lantanídeos  imãs de Neodímio. As pesquisas começaram nos anos 50 , 60  e 70, com ligas de lantânio, Samário, Cério, etc… STMAT, K. (1970), STMAT, K.J. J. Mag. Magnet. Mat. 7, 351 (1978). NAGEL, H.; KLEIN, H.; MENTH, A. IEEE Trans. Mag. 11, 1426 (1975).

Os melhores resultados foram conseguidos com os modernos imãs de neodímio. COEY, J.M.D. Engineering, 6, 1 92018).  Liga Nd₂Fe₁₄B. Inventados pelo Cientista Japonês Masato Sagawa  em 1983-1984.

Na empresa Sumitomo Metal Industries, Ltd.  Osaka, Japão. .  SAGAWA, M. Et Al. J. App. Phys. 55, 1083 (1984). SAGAWA, M. Et Al. IEEE Trans. Mag. 20, 1584 (1984). SAGAWA, M. Et Al. Patente Alemã, DE3575231D1  (1984-1990) . Mas havia pesquisas nesse sentido, também na General Motors. CROAT, J.J Et Al. J. App. Phys. 55, 2078 (1984).

As primeiras patentes da liga NdFeB são de 1982. ORMEROD, J. (2017).

Se destinavam a substituir os  então caros imãs de liga de  Samário e Cobalto. Sm-Co,  KING, A.H.; EGGERT, R.G. Modern Permanent Magnets 343 (2022).,

A ideia para os imãs de neodímio , veio dos antigos imãs de ligas de ferro, níquel, alumínio com terras raras diversas. GLASER, L. Patente Americana, US2813789A (1952-1957). E dos imãs de ferrite de manganês e lantânio. E dos imãs de STMAT, K. Loc. Cit. (1970).

As propriedades magnéticas do neodímio foram bem estabelecidas  nos anos 50. BEHRENDT, D.R. Et Al. Phys. Rev. 106, 723 (1957). LOCK, J.M. Phil. Mag. 2, 726 (1957).

Em desenvolvimento estão os imãs de Nitreto de Ferro, podendo serem considerados os futuros sucessores do imãs de Neodímio. COEY, J.M.D.; SMITH, P.A.I.  J. Mag. Megnet. Mat. 200, 405 (1999).  MOLLA, S. Et Al. IET Elect. Pow. App. 14, 762 (2020). 39, 40.

5, BREVE HISTÓRIA DO NEODÍMIO, PRASEODÍMIO E DIDÍMIO:

A História dos  Lantanídeos, é rica e complexa. Mas não é o objetivo deste Artigo.

Mas pretendo fazer no futuro uma revisão só da História ds Terras Raras. Para situar  o Leitor, uma breve história do Neodímio (e do Didímio)…

Há pesquisas para usar o Didímio, mais barato, para fazer imãs. OKADA, M. Et Al. J. App. Phys. Japan 57, 4146 (1985).  Ele é uma mistura de Terras Raras, Lantanídeos, onde predominam o Neodímio e o Praseodímio. O didímio está sendo fabricado no Brasil, 60, 61, 62 .

As terras raras são as misturas dos diversos Elementos Químicos Lantanídeos. NAUKAS, E.M. (2016).

Os primeiros lantanídeos, foram isolados e purificados pelo Químico Finlandês Johan Gadolin. Mas já haviam sido observados antes, em mistura, pelos Químicos Suecos Karl Wilhelm Scheele e Carl Axel Arrhenius . GENERALIC, E. (2012).

Até o século XX, anos 30, vários lantanídeos puros ainda não tinham ainda sido isolados. WEEKS, M.E. J. Chem. Educ. 9, 1751 (1932). 

Da mistura, Gadolin isolou a primeira Terra Rara pura, o Ítrio. GADOLIN, J. “Undersökning af en svart tung Stenart ifrån Ytterby Stenbrott i Roslagen”. Kongl. Vetenskaps Academiens Nya Handlingar. 15, 137 (1794). Republicado em Livro. Texto em Finlandês,  artigo citado por SZABADVARY, F.“Handbook of the Physics ans Chemistry of Rare Earths.”  11, 33 (1988).   SZTEJNBERG, A. (2020).

Em estado não puro, na mistura havia  vários outros lantanídeos, dentre eles o Itérbio e o Érbio, isolados pelo Químico Suiço Jean Charles Galissard de Marignac . MARIGNAC, J.C.G. Compt. Rend. Seanc. Acad Scienc. 87, 578 ((1878).   WISNIAK, J. CENIC Scienc. Quim. 50, 41 (2019).

O Didímio havia sido isolado e separado (em neodímio e praseodímio) extra oficialmente no Brasil,  como outros óxidos de Terras Raras, em Ouro Preto, pelo Químico e Mineralogista Francês Claude Henri Gorceix, veja MAAR, Y.H. Substantia 2, 27 (2018). DUTRA, C.V. Rev. Esc. Minas Ouro Preto, 55, 185 (2002) . GORCEIX, C.H. Compt. Rend. Seanc. Acad. Scienc. 100, 356 (1885). GORCEIX, C.H. An. Esc. Minas Ouro Preto, 4, 29 (1885).

Alguns Autores atribuem também a Gorceix. 1885, a descoberta do Tório, na Monazita. LAPIDO LOUREIRO, F.E.; SANTOS, R.L.C.; MACHADO, I.F.,  “O Brasil e a Reglobalização da Indústria das Terras Raras.” CETEM-MCTI, Centro de Tecnologia Mineral, Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, Rio de Janeiro, R.J, Brasil (2013). DUTRA, C.V. REM Rev. Esc. Minas Ouro Preto, 55, 185 (2002).

Mas oficialmente, o Didímio foi descoberto pelo Químico Sueco Karl Gustav Mosander, em 1841. Citado por: TANSJO, L.; EVANS, C.H. (Editor), “Episodes from the History of Rare Earth Elements.” Editora Kluwer,  Dordrecht, Holanda, Pág 40 (1996).  Edição de (2012). Veja Também: DENNIS, L.M.; CHAMOT, E.M. J. Am. Chem. Soc. 19, 799 (1897). MOSANDER, C.G. Lond. Edin. Dub. Phil. Mag. J. Scienc. 23, 241 (1843).

Por muitos anos, se pensou que o Didímio fosse um elemento químico periódico puro, mas não o era, era uma mistura de Neodímio e Praseodímeo, impurificada como algum Cério e Lantânio.

Oficialmente, o Químico e Inventor Austríaco Carl Auer Von Welsbach  , 1885, separou o Didímio em seus elementos constituintes. WELSBACH, C.A.V. Monat. Chem. Verw. T. And. Wissen. 6, 477 (1885). CROOKES, W. Proc. Roy. Soc. London 40, 242 (1886). MAGEE, H.W. ; DENNIS, F.H (Orientador), “Researches Upon Cerium.” Tese de Doutorado em Filosofia, Cornell University, Ithaca, New York, USA (1894). EDITORES, Notícia, Nature 32, 845 (1885). 67. HOOD, J.J. Lond. Edin. Dub. Phil. Mag. J. Scienc. Series 5, 21, 119 (1886).

Apesar da separação, alguns cientistas mesmo no início do século XX, ainda duvidavam que o Didímio não fosse um único elemento. Veja: METZGER, F.J J. Am. Chem. Soc. 24, 901 (1902).  DENNIS, F.H.; RHODES, J. Am. Chem. Soc. 37, 807 (1912). Veja também MAGEE & DENNIS, Loc. Cit. , pág 3-4 (1894). BASKERVILLE, C.; STEVENSON, R.  J. Am. Chem. Soc. 26, 54 (1904).

A mim,  parece que os Artigos publicados sobre a “Decomposição” do Didímio (sua separação em Neodímio e Praseodímio) de Welsbach e de Gorceix, são do mesmo ano, 1885, e deste modo,  se pode considerar a descoberta da “separação” como independente e simultânea.

Porém o Didímio já havia sido isolado e descoberto bem antes, em 1841, portanto a primazia da descoberta deve ser mesmo creditada a Mosander.

6, COMPRAR IMÃS:

Nos dias atuais, se pode comprar no Brasil e no Mundo, ótimos imãs de Neodímio dos mais variados tamanhos e formatos.  Eram muito caros até uns 4 anos atrás, mas o custo tem baixado e os preços hoje são acessíveis. Relativo baixo custo.

Quanto maior  o imã, mais eficiente e maior campo magnético. Esses imãs podem segurar muito peso. São poderosos. Um pequeno, do tamanho de uma moeda de 25 centavos ou um real, pode segurar 10 Kg de sucata de ferro. Se for usa-los, lembrem que eles podem danificar os dados de discos rígidos, cartões magnéticos, magnetizar monitores, telas de celulares etc…

Loja do Imã.  Outras lojas (Casa do Imã) vendem  imãs de ferrite, ALNICO, Samário-Cobalto etc…ou imãs de neodímio (IMASHOP). Também os encontrará no Mercado Livre.

Vimos então que, os imãs de neodímio modernos  e atuais, são os mais eficientes. Mas se o Leitor preferir não gastar, pode remover um imã de Ferrite ou de ALNICO, de um velho alto-falante fora de uso.

7. AGRADECIMENTOS:

O Autor agradece à Faculdade de Ciências Farmacêuticas de  Ribeirão Preto, FCFRP, e à Universidade de São Paulo, USP, por conceder acesso aos importantes recursos computacionais e bancos de dados bibliográficos, úteis para a elaboração deste artigo.