A condutividade de um material, seja elétrica ou térmica, é determinada por vários fatores:

1. Estrutura eletrônica:

* elétrons livres: O fator mais importante é a disponibilidade de elétrons livres. Os metais têm uma estrutura eletrônica única, onde seus elétrons mais externos estão vagamente ligados e podem se mover facilmente por todo o material. Esses elétrons livres atuam como portadores de carga, permitindo fácil fluxo de eletricidade ou calor.
* banda de valência: Nos isoladores, a banda de valência (onde os elétrons estão fortemente ligados a átomos) é completamente preenchida e há uma grande diferença de energia na faixa de condução (onde os elétrons podem se mover livremente). Isso impede o fluxo de carga.
* Banda de condução: Nos semicondutores, a lacuna de energia entre a banda de valência e a banda de condução é menor, permitindo que alguns elétrons pularem para a banda de condução e contribuam para a condutividade. Isso pode ser influenciado por fatores como temperatura e doping.

2. Estrutura atômica:

* espaçamento atômico: Materiais com átomos embalados permitem um movimento mais fácil de elétrons. É por isso que materiais mais densos, como metais, tendem a ser bons condutores.
* Estrutura cristalina: O arranjo de átomos em uma treliça de cristal pode afetar a condutividade. As treliças perfeitamente ordenadas oferecem menos resistência ao fluxo de elétrons em comparação com as estruturas desordenadas.

3. Temperatura:

* calor e resistência: Em geral, o aumento da temperatura aumenta a resistência na maioria dos materiais. Isso ocorre porque os átomos vibram mais vigorosamente, dificultando a se movendo os elétrons livremente.
* supercondutores: Alguns materiais se tornam supercondutores a temperaturas extremamente baixas. Sua resistência cai para zero, permitindo um fluxo de eletricidade perfeitamente eficiente.

4. Impurezas e defeitos:

* Defeitos de treliça: Quaisquer irregularidades na treliça de cristal, como luxações ou limites de grãos, podem impedir o fluxo de elétrons, aumentando a resistência.
* impurezas: Os átomos estrangeiros dentro do material podem atrapalhar o arranjo regular de átomos, levando também a maior resistência.

Exemplos específicos:

* metais: O cobre, prata e ouro são excelentes condutores elétricos devido à abundância de elétrons livres e empacotamento atômico próximo.
* isoladores: Vidro, borracha e plástico são bons isoladores porque têm elétrons fortemente ligados e grandes lacunas de energia entre suas faixas de valência e condução.
* semicondutores: Silício e germânio são semicondutores. Sua condutividade pode ser controlada pela doping (adicionando impurezas) para criar dispositivos eletrônicos específicos.

Tecla de takeaway:

Por fim, a capacidade de um material de conduzir eletricidade ou calor depende da facilidade com que os elétrons podem se mover através dele. Isso é influenciado por fatores como a estrutura atômica do material, configuração de elétrons, temperatura e presença de impurezas.