Γιατί τα πλαστικά είναι φτωχότεροι αγωγοί από τα μέταλλα;

Τα πλαστικά είναι φτωχότεροι αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας από τα μέταλλα λόγω των θεμελιωδών διαφορών στην ατομική δομή και τη συγκόλλησή τους. Εδώ είναι μια κατανομή:

1. Κινητικότητα ηλεκτρονίων:

* μέταλλα: Τα μέταλλα έχουν μια "θάλασσα" ελεύθερων ηλεκτρονίων. Αυτά τα ηλεκτρόνια συνδέονται χαλαρά με τα άτομα τους και μπορούν εύκολα να κινηθούν σε όλο το υλικό. Όταν εφαρμόζεται τάση, αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ρέουν, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

* Πλαστικά: Τα πλαστικά συνήθως αποτελούνται από μακριές αλυσίδες μορίων που συγκρατούνται από ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς. Αυτοί οι δεσμοί κρατούν σφιχτά ηλεκτρόνια στα άτομα, καθιστώντας τους πολύ δύσκολο να κινηθούν. Υπάρχουν πολύ λίγα δωρεάν ηλεκτρόνια για τη μεταφορά ηλεκτρικού ρεύματος.

2. Δομή ζώνης:

* μέταλλα: Τα μέταλλα έχουν επικαλυπτόμενες ενεργειακές ζώνες, επιτρέποντας στα ηλεκτρόνια να μετακινούνται εύκολα σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας και να συμβάλλουν στην αγωγιμότητα.

* Πλαστικά: Τα πλαστικά έχουν ένα μεγάλο ενεργειακό χάσμα μεταξύ της ζώνης σθένους τους (όπου τα ηλεκτρόνια βρίσκονται κανονικά) και της ζώνης αγωγιμότητας (όπου τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινούνται ελεύθερα). Αυτό το κενό απαιτεί μια σημαντική ποσότητα ενέργειας για να διεγείρει τα ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας, καθιστώντας τους κακούς αγωγούς.

3. Μονωτικές ιδιότητες:

* μέταλλα: Λόγω της υψηλής αγωγιμότητας τους, τα μέταλλα θεωρούνται γενικά καλοί αγωγοί και χρησιμοποιούνται συχνά στην ηλεκτρική καλωδίωση και τα εξαρτήματα.

* Πλαστικά: Η έλλειψη ελεύθερων ηλεκτρονίων και μεγάλου χάσματος ζώνης τους καθιστά εξαιρετικούς μονωτήρες. Αυτή η ιδιότητα είναι ο λόγος για τον οποίο τα πλαστικά χρησιμοποιούνται ευρέως σε ηλεκτρική μόνωση, καλύπτοντας καλώδια και δημιουργώντας προστατευτικά περιβλήματα για ηλεκτρονικές συσκευές.

Συνοπτικά:

Η διαφορά στην ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταξύ μετάλλων και πλαστικών βράζει μέχρι τη διαθεσιμότητα ελεύθερων ηλεκτρονίων. Τα μέταλλα έχουν μεγάλη παροχή αυτών των ηλεκτρονίων, επιτρέποντας την εύκολη ροή ρεύματος. Τα πλαστικά, με τα στενά δεσμευμένα ηλεκτρόνια και τα μεγάλα ενεργειακά κενά, περιορίζουν την κίνηση των ηλεκτρονίων, καθιστώντας τους κακούς αγωγούς και αποτελεσματικούς μονωτήρες.