Γιατί μερικά μέταλλα είναι καλύτεροι αγωγοί από άλλους;
1. Αριθμός δωρεάν ηλεκτρονίων:
* Μέταλλα με χαλαρά συνδεδεμένα ηλεκτρόνια σθένους: Τα μέταλλα όπως ο χαλκός, το ασήμι και ο χρυσός έχουν μεγάλο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων στο εξωτερικό τους κέλυφος (κέλυφος σθένους). Αυτά τα ηλεκτρόνια αποσπώνται εύκολα από τα άτομα τους και γίνονται ελεύθερα να κινούνται σε όλη τη δομή του μετάλλου.
* Μέταλλα με σφιχτά δεσμευμένα ηλεκτρόνια σθένους: Τα μέταλλα όπως το βολφράμιο, το σίδηρο και το νικέλιο έχουν λιγότερα ελεύθερα ηλεκτρόνια, επειδή τα ηλεκτρόνια τους σθένους είναι πιο στενά συνδεδεμένα με τα άτομα τους. Αυτό περιορίζει την αγωγιμότητά τους.
2. Κινητικότητα ηλεκτρονίων:
* Κρυσταλλική δομή: Τα μέταλλα με μια εξαιρετικά κανονική, διατεταγμένη κρυσταλλική δομή, όπως ο χαλκός, επιτρέπουν στα ηλεκτρόνια να κινούνται ελεύθερα με λιγότερη αντίσταση.
* ακαθαρσίες και ελαττώματα: Η παρουσία ακαθαρσιών, ελαττωμάτων ή ορίων κόκκων στη δομή ενός μετάλλου μπορεί να διασκορπίσει τα ηλεκτρόνια και να αυξήσει την αντίσταση.
3. Θερμοκρασία:
* αυξημένη θερμοκρασία, αυξημένη αντίσταση: Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, τα άτομα δονείται περισσότερο, αυξάνοντας την πιθανότητα σκέδασης ηλεκτρονίων και μείωσης της αγωγιμότητας.
Παραδείγματα:
* Το ασήμι είναι ο καλύτερος αγωγός: Έχει μεγάλο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων και μια πολύ διατεταγμένη κρυσταλλική δομή.
* Ο χαλκός είναι ένα δευτερόλεπτο: Είναι πιο προσιτό και ευρέως χρησιμοποιούμενο από το ασήμι.
* Το Tungsten έχει υψηλή αντίσταση: Χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες επειδή μπορεί να αντέξει τις υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να λιώσει.
Συνοπτικά:
Τα μέταλλα με μεγάλο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων, μια πολύ διατεταγμένη κρυσταλλική δομή και ελάχιστες ακαθαρσίες είναι οι καλύτεροι αγωγοί. Η ικανότητα των ηλεκτρονίων να κινούνται ελεύθερα μέσα στο μέταλλο καθορίζει την αγωγιμότητά του. Η θερμοκρασία διαδραματίζει επίσης ρόλο, με υψηλότερες θερμοκρασίες που οδηγούν σε αυξημένη αντίσταση.
