Магнетизм на атомном уровне

Для явления магнетизма совсем не обязательно наличие свободных электронов. Нужно, чтобы атомы вещества были парамагнитными. Если это сплав или вещество имеет молекулу, состоящую из разных элементов, то достаточно, чтобы хотя бы один из атомов, входящих в состав молекулы, был парамагнитным.
Все атомы делятся на два типа: парамагнитные и диамагнитные. Парамагнитные атомы имеют свой собственный магнитный момент, то есть парамагнитный атом, это как бы маленький магнитик. Около парамагнитного атома есть своё магнитное поле, как около магнита.
Диамагнитные атомы не имеют своего собственного магнитного момента.
Парамагнитные атомы отличаются от диамагнитных атомов тем, что у них на внутренней оболочке есть хотя бы один неспаренный электрон. Понятно, что при образовании молекулы, все электроны на внешней оболочке спариваются и таким образом их магнитные моменты взаимно компенсируются. А вот на внутренней оболочке у неспаренного электрона магнитный момент не скомпенсирован. Он-то и образует магнитный момент всего парамагнитного атома. (Магнитные моменты нейтронов и протонов в тысячи раз слабее магнитного момента электрона, поэтому они не учитываются. )

Если в молекуле вещества есть хотя бы один парамагнитный атом, то такие вещества называются парамагнетиками. При низких температурах (например, при комнатной температуре) некоторые парамагнетики переходят в ферромагнитную фазу (железо, кобальт, никель и др.) . В ферромагнитной фазе все магнитные моменты атомов парамагнетика выстраиваются так, что направлены в одну сторону. Это тоже не зависит от того, есть свободные электроны или нет свободных электронов.

Поэтому диэлектрики тоже могут быть ферромагнетиками. Например, пластики и пластмассы могут быть ферромагнетиками. (Наверняка, Вы видели магнитные резинки на двери холодильника. )

Теперь Вам понятно, что притягиваются к магниту не свободные электроны в куске железа, а сами атомы железа. При этом притяжение неспаренного электрона к ядру атома очень сильное, так как этот электрон находится не на внешней оболочке атома, а глубоко на внутренней оболочке. Поэтому неспаренный электрон не вырывается из атома. Вырвать электрон с внутренней оболочки почти невозможно, нужны обалденно высокие температуры, чтобы бытовым магнитным полем вырывать электрон с внутренней оболочки атома.