Como pode ser explicada a alta capacidade dos metais conduzirem calor e eletricidade *?

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Os metais possuem muitas propriedades características deles, que faz com que ele tenha uma grande funcionalidade no nosso dia-a-dia. Essas propriedades vêm do tipo da estrutura e do tipo de ligação dos metais.

Veremos agora algumas propriedades dos metais:

Condutividade Térmica e Elétrica

Os metais possuem elétrons livres em suas ligações metálicas, o que permite um trânsito rápido de temperatura e calor. É por este motivo que os metais são bons condutores de calor e temperatura.

Esta propriedade dos metais é muito útil em nossas vidas, como por exemplo, aquecer uma panela de ferro ou conduzir eletricidade até nossas casas.

Resistência

Os metais resistem bastante quando são tracionados com forças que tendem alongar ou torcer uma barra ou fio metálico. Estas propriedades vêm do fato, de que, a ligação metálica e muito forte, ou seja, mantém os átomos bem unidos.

Esta propriedade é muito utilizada em construções civis, onde é colocado vergalhões de aço dentro de uma estrutura de concreto para torná-la mais resistente (concreto armado). Outra aplicação desta propriedade é vista nos cabos de elevadores.

Ponto de fusão e de ebulição altos

Os metais fundem e fervem em temperaturas geralmente bem elevadas, devido à ligação metálica ser muito forte, como mencionado na propriedade anterior, os átomos são intensamente unidos.

Esta propriedade é muito importante, pois é graças a ela que podemos construir caldeiras, reatores, filamentos de lâmpadas, onde ocorrem aquecimentos intensos.

Fontes
Feltre, Ricardo – 6.ed. – São Paulo: Moderna 2004 – v.1. Química Geral.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/propriedades-dos-metais/

Os aparelhos eletroeletrônicos que se encontram nas residências precisam de energia elétrica para o seu funcionamento. Tal energia é obtida quando eles são ligados em alguma fonte de energia, como uma pilha ou uma tomada. Quando isso é feito, algo invisível acontece. Elétrons livres, que se encontram nos meios condutores desses aparelhos, passam a se movimentar de maneira ordenada, transportando a energia elétrica necessária para o seu funcionamento. Esse movimento ordenado dos elétrons é conhecido como corrente elétrica e ela pode ocorrer nos condutores sólidos, como os metais, e em gases e líquidos ionizados. Vamos aprender um pouco mais sobre a corrente elétrica, discutindo a sua intensidade, sentido convencional e propriedades em geral.

Criando uma corrente elétrica

Para começar, um tipo de corrente mais comum, que é aquela produzida em fios condutores, que são aqueles feitos de metais, como por exemplo, o cobre. Os metais são bons condutores de eletricidade, pois possuem elétrons livres e quando esses materiais estão em equilíbrio, os elétrons se encontram em movimento desordenado, como mostra a figura abaixo:

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Para se obter uma corrente elétrica, é necessário criar um campo elétrico nesse condutor. Com esse campo elétrico, teremos diferentes níveis de energia potencial. Esses diferentes níveis de energia potencial provocarão algo que é conhecido como diferença de potencial (d.d.p.), ou simplesmente tensão elétrica. Essa diferença de potencial pode ser obtida ligando-se o condutor acima a uma pilha.

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Observe que a pilha possui um pólo positivo e um negativo. O pólo positivo possui um potencial maior, enquanto que o negativo possui um menor. O movimento dos elétrons será no sentido sempre do maior potencial, ou seja, do pólo positivo. A pilha tem a função de fonte de energia elétrica e também de manter a diferença de potencial, mantendo assim o movimento dos elétrons.

Intensidade de corrente elétrica

Considere uma secção no nosso fio condutor, onde podemos contar a quantidade de elétrons que passam por ela. Cada elétron possui uma quantidade de carga elétrica conhecida como carga elétrica elementar.

Essa carga elétrica tem valor conhecido, e se multiplicarmos o valor da carga elétrica elementar pelo número de elétrons que passa pela secção teremos a quantidade total de carga elétrica.

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A carga elétrica no sistema internacional é medida em coulomb.

A intensidade da corrente elétrica será maior quanto mais elétrons passarem pela secção, ou seja, quanto mais cargas passarem no menor intervalo de tempo. Por isso, define-se corrente elétrica como sendo a quantidade de carga elétrica dividida pelo tempo.

Corrente elétrica
i=QΔt

A unidade de corrente elétrica no sistema internacional é o couloub por segundo, que é conhecido por ampère.

Corrente iônica

Até agora, falamos da corrente elétrica em meios sólidos para o entendimento desse conceito. Mas a corrente elétrica não é uma exclusividade dos meios sólidos, elas podem ocorrer nos gases e nos líquidos.

Nesses casos, não são só os portadores de carga negativa que entram em movimento, mas os portadores de carga positiva: os íons também entram em movimento.

Considere uma solução iônica onde são colocados dois eletrodos que estão ligados a uma bateria. Tal procedimento fará que um eletrodo adquira carga positiva, e outro, carga negativa.

Com isso, teremos o movimento dos íons negativos e dos elétrons no sentido do eletrodo positivo, e os íons positivos no sentido do eletrodo negativo.

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No caso dos gases ionizados, o raciocínio é o mesmo, só que o meio em questão, como diz o próprio nome, é o meio gasoso. A intensidade da corrente elétrica também é determinada pela mesma equação apresentada acima, só que nesse caso a quantidade de carga elétrica será dada pela soma de cargas positivas e negativas.

Sentido convencional da corrente elétrica

O sentido da corrente elétrica é dado por uma convenção, que para muitos é um tanto estranha. Essa convenção diz que o sentido da corrente elétrica será o mesmo sentido de movimento das cargas positivas.

Ela se torna estranha, pois sabemos que a corrente elétrica que mais aparece no nosso dia a dia é aquela em que os elétrons estão em movimento, e esses elétrons são de carga negativa. Por isso, em uma corrente de elétrons, o sentido convencional da corrente será de oposição ao movimento dos elétrons.

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Como pode ser explicada a alta capacidade dos metais conduzirem calor e eletricidade *?

Essa propriedade é explicada pelo fato de que como os metais possuem um “mar” de elétrons livres, ou deslocalizados, esses elétrons permitem a transição rápida de eletricidade através do metal. Quando submetidos a uma voltagem externa, esses elétrons livres dirigem-se ao polo positivo da fonte externa.

Por que os metais conduzem bem o calor e a eletricidade?

Condutibilidade: são bons condutores de calor e eletricidade. O caráter condutor se deve à presença de elétrons livres na estrutura do sólido metálico.

Como se explica a capacidade de condução de eletricidade dos metais?

Os metais conduzem eletricidade porque têm “elétrons livres”. Ao contrário da maioria das outras formas de matéria, a ligação metálica é única porque os elétrons não estão ligados a um átomo específico. Isso permite que os elétrons deslocalizados fluam em resposta a uma diferença de potencial.

Como se explica a alta condutividade dos metais?

Materiais como metais e soluções iônicas geralmente apresentam medidas elevadas de condutividade, graças à presença de uma grande quantidade de elétrons livres nesses meios.