Que sustancias conducen la electricidad

Como saben, el movimiento ordenado de los portadores de carga eléctrica se denomina corriente eléctrica. Los electrones pueden actuar como portadores de carga en metales, semiconductores y gases; iones — en electrolitos y gases; y en los semiconductores, los huecos también actúan como portadores de carga eléctrica: enlaces de valencia vacíos en átomos de igual magnitud que la carga del electrón, pero con carga positiva.

Al hacer la pregunta de qué sustancias conducen electricidad, tendremos que especular sobre qué causa la corriente en primer lugar, es decir, sobre la presencia de partículas cargadas en ciertas sustancias. No consideraremos la corriente de polarización aquí, ya que no es una corriente de conducción y, por lo tanto, no es directamente relevante para esta pregunta.

Correcto, los metales son los principales conductores de la corriente eléctrica en toda la ingeniería eléctrica moderna. Los metales se caracterizan por una conexión débil de los electrones de valencia, es decir, los electrones de los niveles de energía externos de los átomos, con los núcleos de estos átomos.

Y precisamente por la debilidad de estos enlaces, cuando se presenta una diferencia de potencial en el conductor por alguna razón (campo eléctrico de remolino o voltaje aplicado), estos electrones comienzan a moverse en una avalancha en una u otra dirección, los electrones de conducción se mueven dentro del red cristalina, como movimiento de «gas electrónico».

Representantes típicos de conductores metálicos: cobre, aluminio, tungsteno.

Más abajo en la lista — semiconductores… Los semiconductores, en su capacidad para conducir corriente eléctrica, ocupan una posición intermedia entre conductores como los hilos de cobre y dieléctricos como el plexiglás. Aquí, un electrón está unido a dos átomos a la vez, los átomos están en enlaces covalentes entre sí, por lo tanto, para que cualquier electrón individual comience a moverse, creando una corriente, primero debe recibir energía para darse cuenta de su capacidad para salir. el átomo que eres

Por ejemplo, un semiconductor puede calentarse y algunos de los electrones comenzarán a salir de sus átomos, es decir, habrá condición para la existencia de corriente — los portadores libres — electrones y huecos — aparecerán en la red cristalina (en el lugar donde se fue el electrón, primero queda un espacio vacío con carga positiva — un hueco, que luego es ocupado por un electrón de otro átomo) . Los representantes destacados de los semiconductores puros son: germanio, silicio, boro. No estamos viendo relaciones aquí.

Los electrolitos también son capaces de conducir corriente debido a la presencia de portadores de carga libres en ellos. Pero los electrolitos son conductores del segundo tipo. Los portadores de carga libres en los electrolitos son iones (los iones positivos se llaman cationes, los iones negativos se llaman aniones).

Los cationes y aniones se forman aquí debido al proceso de disociación electrolítica (descomposición de moléculas en partes, en iones separados) de ácidos, bases, bases en sus soluciones o fundidos. Simultáneamente con la disociación, los iones se vuelven a asociar con las moléculas; esto se denomina equilibrio dinámico en el electrolito. Un ejemplo de un electrolito es una solución al 40% de ácido sulfúrico en agua.

Finalmente, el plasma, un gas ionizado, es el cuarto estado de agregación de la materia. En el plasma, la carga eléctrica es transportada por electrones, así como por cationes y aniones que se forman cuando el gas se calienta o cuando se expone a rayos X, ultravioleta. , u otra radiación (o bajo la acción de calor y radiación). El plasma es casi neutro, es decir, dentro de él, en pequeños volúmenes, la carga total es igual a cero en todas partes. Pero debido a la movilidad de las partículas de gas, el plasma aún puede conducir electricidad.

En principio, el plasma protege el campo eléctrico externo, ya que las cargas están separadas por este campo, pero debido al hecho de que el movimiento térmico de los portadores de carga está presente, en pequeñas escalas se viola la casi neutralidad del plasma. y el plasma adquiere prácticamente la capacidad de conducir una corriente eléctrica. Todo el espacio interestelar del universo está lleno de plasma, y ​​las estrellas mismas están hechas de plasma.