Condutividade elétrica e térmica

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Hoje vim aqui pra falar sobre condutividade elétrica e térmica dos metais. Por  que metais conduzem eletricidade? O que acontece dentro deles pra que isso ocorra? O que tem dentro de um metal? Vamos averiguar a nível atômico esses unicórnios.

Os materiais metálicos são uma classe de materiais com características marcantes: são frios, duro, mole, maleável, colorido, quente, conduzem eletricidade e calor, opacos, etc…

Os metais são cristalinos, ou seja, os átomos estão dispostos em uma rede muito bem organizadas… O átomos não estão jogados de qualquer forma.  Metais são caracinzas… Ou os caracinzas são metálicos?

Resultado de imagem para redes cristalinas dos metais

Olha o desenho acima. Na esquerda os átomos se arranjam em forma cúbica contendo um átomo dentro desse cubo. Chamamos essa estrutura de cúbica de corpo centrado. Metais mais duros possuem esse arranjo.

No meio existe um átomo em cada canto do cubo e em cada face do cubo. Assim tem-se o cubico de face centrada. Essa estrutura permite mais possibilidade dos átomos escorregarem entre si, no macro nós enxergamos essa característica como maleabilidade. Esses metais são moles. E a da direita é a hexagonal compacta.

Agora você já sabe o que tem dentro do metal. Agora vamos ver os átomos individuais… É agora que saberemos o que é condutividade elétrica.

Olha o átomo abaixo. Existe um núcleo e uma eletrosfera onde os elétrons estão. O elétron vive num orbital. Esse orbital tem uma energia X. Pra ele pular desse orbital, ele precisa ganhar energia, subindo de nível. A condutividade elétrica se concentra no último elétron, o que está mais longe do núcleo.

Resultado de imagem para átomo

Esse elétron que tá na ultima camada pode sair do átomo a que pertence pra outro átomo vizinho. Só que ele precisa de um “impulso”.. Uma energia pra pular de onde ele está  pro orbital do outro átomo.

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Condutor, Semicondutor, Isolante

Esse salto é que é a condutividade elétrica…

Simples?

A energia necessária em metais é pouca.. os orbitais estão quase uns sobre os outros. Nos cerâmicos é muito longe, então o elétron fica aprisionado no átomo. Se ele não consegue escapar, não há condutividade elétrica pelo material.

Materiais com ligações covalente também aprisionam elétrons. Por isso materiais orgânicos em geral são isolantes.

Os metais quando aquecem ficam com aquela cor vermelha. Isso se dá pela excitação dos elétrons que saltam de orbitais e depois voltam pra posição de origem, nessa mudança elas emitem fótons. Esse salto ocorre nas camadas internas, diferindo dos saltos que ocorrem na condutividade elétrica.

A condutividade térmica pode ocorrer via eletrônica (onde os elétrons transportam energia) ou por fônons. Fônons são vibração na rede cristalina do material.  É como uma onda que os átomos fazem. O átomo vibra, transmite a energia pra outro átomo que vibra e vai empurrando uns aos outros. Quando um material é cristalino, ou seja, ordenado atomicamente, esses empurrões são fáceis de ser transmitidos. Agora se estão todos espalhados, a energia se perde no caminho. Os materiais cerâmios e poliméricos são isolantes térmicos  por causa dessa característica.

Acho que isso ai galera!

FLW

.:23:.

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