Conducción
Información clave & Resumen
- La conducción es la transferencia de energía de un átomo a otro a través del contacto directo
- Hay tres tipos principales de conducción: conducción iónica, conducción eléctrica y conducción térmica
- siendo los gases los peores, esto se debe a que las partículas están mucho más juntas
¿Qué es la conducción?
La conducción se define como la transferencia de energía de un átomo a otro a través del contacto directo, que puede ser a través de la conducción iónica, la conducción eléctrica o la conducción de calor. La conducción puede ocurrir en sólidos, líquidos y gases; los sólidos conducen de manera más eficiente porque las moléculas están mucho más cerca entre sí que en otros estados, como se muestra en la imagen de abajo.
Las partículas en un sólido están en una posición relativamente fija y los enlaces entre ellas son muy fuertes. Esto significa que la conducción de energía de una partícula a otra es más eficiente en esta forma.
Las partículas en un líquido no tienen una posición fija y, por lo tanto, los enlaces entre ellas no son tan fuertes. Esto hace que los líquidos sean conductores pobres.
Las partículas en un gas están mucho más separadas, lo que significa que la transferencia de energía es muy ineficiente. Por lo tanto, son conductores muy pobres.
Conducción iónica
La conducción iónica se define como el movimiento de un ion de un ‘sitio’ a otro. Esto es posible a través de “defectos” en la estructura de celosía de una solución sólida o acuosa, estos defectos permiten que los iones se muevan en un campo eléctrico. Como puede ver en la imagen de abajo, hay una ‘vacante’ que permite que los iones se muevan.
Ciertos sólidos poseen una conductividad iónica muy alta, que es útil en la electrónica de estado sólido, como computadoras y teléfonos móviles. También es un proceso útil tanto en baterías normales como recargables y pilas de combustible.
Las sales iónicas también se pueden disolver en solución, lo que permite que fluya una corriente eléctrica. En este caso, los iones están cargados eléctricamente y son móviles, lo que los convierte en buenos portadores de carga. Las sales sólidas no conducen la electricidad porque simplemente no tienen ningún portador de carga que sea móvil.
Conducción eléctrica
En metales, la conductividad eléctrica puede ocurrir como resultado del movimiento de partículas cargadas eléctricamente. Todos los átomos de metal tienen electrones de valencia, estos son electrones que se encuentran en la capa exterior de cada átomo, pero son ‘libres’ para moverse a través de la estructura. El movimiento de estos electrones libres es lo que permite al metal conducir una corriente eléctrica. Cuando son libres de moverse, se les conoce como deslocalizados. Sin influencia externa, se mueven aleatoriamente por toda la estructura.
Se puede aplicar un potencial eléctrico a un metal, generalmente de una batería, y formará un circuito eléctrico. Esto causa una deriva neta de electrones que fluye alrededor del circuito. Cuanto mayor sea este potencial eléctrico, mayor será el flujo de electrones.
Un metal de 12 coordenadas es aquel en el que los átomos están tan apretados que hay tantos átomos como sea posible llenando el espacio disponible. Esta configuración significa que cada átomo de la estructura tocará otros 12 átomos en el espacio 3D. Las imágenes a continuación muestran cómo un átomo en particular tendrá otros 6 tocándolo en la misma capa, 3 en la capa superior y 3 en la capa inferior, lo que da un total de 12, de ahí el nombre.
Otra configuración es el metal coordinado de 8, que se encuentra con mayor frecuencia en el Grupo 1 de la Tabla Periódica. Estos están empaquetados menos juntos y, como tal, cada átomo solo toca otros 8 en el espacio 3D.
También existen semiconductores. Se trata de sustancias en las que la conductividad se encuentra en algún lugar entre un conductor y un aislante, como el silicio y el carbono. En su estado natural, son conductores relativamente pobres, pero pueden estar sujetos a “dopaje”, este es un proceso en el que se agregan impurezas a un semiconductor. Un semiconductor dopado se denomina semiconductor extrínseco que conduce la electricidad mucho mejor que un semiconductor estándar.
Conducción térmica
La conducción térmica (a veces también llamada conducción de calor) ocurre cuando las partículas en movimiento rápido interactúan con sus partículas vecinas, transfiriendo así una parte de su energía cinética. Este proceso ocurre desde regiones con una temperatura más alta a regiones con una temperatura más baja. Hay 4 cosas principales que afectan la velocidad a la que se conduce el calor:
- La diferencia de temperatura entre las dos regiones
- La “longitud” de la región
- El área de la sección transversal de la región
- El material en el que se lleva a cabo el proceso
Los sólidos metálicos conducen el calor mejor, mientras que los gases conducen el calor peor. Esto se debe a que las partículas en un ser sólido están tan cerca que es increíblemente probable que se produzca una colisión y, por lo tanto, una transferencia de energía térmica. Son buenos conductores térmicos por exactamente las mismas razones que son buenos conductores eléctricos. Es por esta razón que cuanto mayor sea la densidad del sólido, mejor conducirá la energía térmica.
Es importante recordar que la energía se transfiere de una partícula a otra, y no hay movimiento general de partículas en el proceso.
