Conductores Eléctricos
Un conductor eléctrico es un material capaz de transportar una corriente eléctrica eficientemente. Esto se debe a que la resistencia que opone es muy pequeña, por lo que una carga puede viajar casi libremente a través de él. Las sustancias que presentan esta característica en mayor medida son los metales.
¿Qué es la conductividad eléctrica?
La conductividad eléctrica es la cualidad que define a los conductores eléctricos. Es la capacidad de los materiales de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de ellos. Su unidad de medida es el Siemens por metro (S/m). El fenómeno del transporte de electricidad se puede explicar por medio de la llamada Teoría de bandas.
- Para saber más sobre la conductividad, visita: Ejemplos de conductividad eléctrica.
La Teoría de bandas
La Teoría de bandas establece que los electrones deslocalizados se mueven libremente a través de las “bandas” que se forman por el traslape o solapamiento de los orbitales moleculares. Por eso en los cristales de las sales y en los plásticos no es posible que viaje la electricidad; no tienen electrones deslocalizados, sus moléculas están estables y ordenadas.
Los metales se caracterizan por su alta conductividad eléctrica. En un cristal metálico, los átomos están empaquetados muy cerca unos de otros, por lo que los niveles energéticos de cada átomo se ven afectados por los de los átomos vecinos, lo que da como resultado el traslape o solapamiento de orbitales.
Estos orbitales tienen energías tan parecidas que quedan mejor descritos como una banda. Los niveles energéticos llenos y tan parecidos forman la banda de valencia.
La mitad superior de los niveles energéticos corresponde a los orbitales moleculares deslocalizados y vacíos de electrones, que se forman por el solapamiento de orbitales. Este conjunto de niveles vacíos cercanos tiene como nombre banda de conducción.
Hay que considerar un cristal metálico como un conjunto de iones positivos inmerso en un mar de electrones de valencia deslocalizados. La gran fuerza de cohesión que resulta de la deslocalización es, en parte, responsable de la dureza que se manifiesta en la mayoría de los metales.
Debido a que la banda de valencia y la banda de conducción son adyacentes entre sí, la cantidad de energía que se requiere para promover un electrón de valencia a la banda de conducción es casi nula, despreciable.
Una vez aquí, el electrón puede desplazarse con libertad a través de todo el metal, ya que la banda de conducción no tiene electrones. Esta libertad de movimiento explica el hecho de que los metales sean buenos conductores, es decir que sean capaces de conducir la corriente eléctrica.
Metales usados como conductores
El cobre (Cu), el aluminio (Al) y la plata (Ag) son buenos conductores. Cuando estos materiales se cargan en alguna pequeña región, la carga rápido se distribuye sobre toda la superficie del conductor.
Si se sostiene una barra de cobre con la mano y se frota con lana o cualquier piel, la barra no atraerá a un pequeño pedazo de papel. Esto podría sugerir que no se puede cargar un metal. Por otro lado, si se sostiene la barra de cobre con un mango de lucita y después se frota, la barra permanecerá cargada y atraerá al trozo de papel.
Esto se puede explicar al observar que en el primer caso, la carga eléctrica producida por frotamiento pasa con facilidad del cobre a nuestra mano y, finalmente, hacia la tierra. En el segundo caso, el mango aislador de lucita evita el flujo de la carga hacia la tierra.
La popularidad del cobre como conductor se debe al balance que tiene entre su costo y su eficiencia como conductor.
Conductores eléctricos más importantes
La plata (Ag) y el oro (Au) son los mejores conductores eléctricos que hay. Sin embargo, al ser muy costosa su aplicación, es el cobre (Cu) el que, en lugar de ellos, se usa para construir las líneas de suministro eléctrico en las ciudades.
El aluminio (Al) es otro de los conductores más importantes, utilizándose para fines sencillos como los experimentales y los caseros. Por ser uno de los metales más ligeros, es fácil de manipular y de colocar en arreglos conductores en una disposición conveniente.
Los conductores más utilizados además de los metales son los electrolitos. Los electrolitos son soluciones acuosas de sustancias iónicas, como las sales, los ácidos y las bases. Las sustancias iónicas se disocian en el agua, es decir, cuando entran en contacto con este líquido se separan en sus aniones y cationes, partículas que llevan carga negativa y positiva respectivamente.
Esto propicia que haya electrones disponibles para lograr el transporte de cargas eléctricas. El viaje no se va a realizar a través de un sólido, como se acostumbra observar en los metales, sino en el medio líquido de la solución acuosa. Este sistema líquido se va a convertir en una celda electroquímica si se le introducen dos barras de diferentes metales y una corriente eléctrica desde una fuente, como una pila.
Semiconductores
Los semiconductores son una clase de materiales cuyas propiedades eléctricas se encuentran entre las correspondientes a los aislantes y los conductores. El silicio (Si) y el germanio (Ge) son ejemplos conocidos de semiconductores que se utilizan con frecuencia en la fabricación de dispositivos electrónicos. Estos dos materiales tienen naturaleza de metaloides.
Ejemplos de conductores eléctricos
- Oro (Au)
- Plata (Ag)
- Cobre (Cu)
- Platino (Pt)
- Aluminio (Al)
- Níquel (Ni)
- Tungsteno (W)
- Zinc (Zn)
- Cromo (Cr)
- Cadmio (Cd)
- Litio (Li)
- Bronce
- Acero
- Acero inoxidable
- Latón
- Plomo (Pb)
- Hierro (Fe)
- Paladio (Pd)
- Solución acuosa de Cloruro de Sodio (NaCl)
- Solución acuosa de Ácido sulfúrico (H2SO4)
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