Conductores, Semiconductores Y Aislantes

INTRODUCCION

De acuerdo con la teoría moderna de la materia, los átomos de la materia están constituidos por un núcleo cargado positivamente, alrededor del cual giran a gran velocidad cargas eléctricas negativas. Estas cargas negativas, los electrones, son indivisibles e idénticas para toda la materia.

En los elementos llamados conductores, algunos de estos electrones pueden pasar libremente de un átomo a otro cuando se aplica una diferencia de potencial (o tensión eléctrica) entre los extremos del conductor.

A este movimiento de electrones es a lo que se llama corriente eléctrica. Algunos materiales, principalmente los metales, tienen un gran número de electrones libres que pueden moverse a través del material. Estos materiales tienen la facilidad de transmitir carga de un objeto a otro estos son los antes mencionados conductores.

Los mejores conductores son los elementos metálicos, especialmente la plata (es el más conductor), el cobre, el aluminio, etc.

Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector). La mayoría de los no metales son apropiados para esto pues tienen resistividades muy grandes, esto se debe a la ausencia de electrones libres.

Los materiales aislantes deben tener una resistencia muy elevada, requisito del que pueden deducirse las demás características necesarias. En los materiales no conductores de la electricidad, o aislantes, los electrones están sólidamente unidos al núcleo y es difícil arrancarlos de átomo.

Por este motivo, comparándolos con los conductores, se requiere una diferencia de potencial relativamente alta para separar algunos electrones del átomo, y la corriente que se obtiene es prácticamente nula.

Este es un material que se resiste al flujo de carga, algunos ejemplos de aislante son la ebonita, el plástico la mica, la baquelita, el azufre y el aire; Buenos aislantes ó no conductores, son: los aceites, el vidrio, la seda, el papel, algodón, etc.

CONDUCTORES

Los materiales conductores son aquellos materiales cuya resistencia al paso de la corriente es muy baja.

Podemos denominar material conductor a cualquier sustancia o material que sometido a una diferencia de potencial eléctrico proporciona un paso continuo de corriente eléctrica. Estos elementos contienen electrones de valencia relativamente libres, lo que facilita el desplazamiento de las cargas en el material.

En general todas las sustancias en estado sólido o líquido poseen la propiedad de conductividad eléctrica, pero algunas sustancias presentan mejor conductividad que otras. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones, aunque existen materiales no metales que tienen la propiedad de conducción de la electricidad, como por ejemplo el grafito y las soluciones salinas.

Un metal típico es buen conductor de calor y de electricidad, es maleable, dúctil, de apariencia lustrosa, generalmente sólido, con alto punto de fusión y baja volatilidad.

Las propiedades físicas de los metales, principalmente la conducción de electricidad, pueden ser explicadas por el enlace metálico. El enlace metálico es un enlace covalente que tiene características propias.

Existen conductores en estado sólido, líquido y gaseoso.

Conductores sólidos

Características físicas:

 Estado sólido a temperatura normal, excepto el mercurio que es líquido.

 Opacidad, excepto en capas muy finas.

 Buenos conductores eléctricos y térmicos.

 Brillantes, una vez pulidos, y estructura cristalina en estado sólido.

 Dureza o resistencia a ser rayados.

 Resistencia longitudinal o resistencia a la rotura.

 Elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación.

 Maleabilidad o posibilidad de cambiar de forma por la acción del martillo; (puede batirse o extenderse en planchas o láminas).

 Resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas.

 Ductilidad: permite su deformación forzada, en hilos, sin que se rompa o astille.

Características químicas:

 Valencias positivas: Tienden a ceder electrones a los átomos con los que se enlazan.

 Tienden a formar óxidos básicos.

 Energía de ionización baja: reaccionan con facilidad perdiendo electrones para formar iones positivos o cationes.

Características eléctricas:

 Mucha resistencia al flujo de electricidad.

 Todo átomo de metal tiene únicamente un número limitado de electrones de valencia con los que unirse a los átomos vecinos.

 Superposición de orbitales atómicos de energía equivalente con los átomos adyacentes.

 La elevada conductividad eléctrica y térmica de los metales se explica así por el paso de electrones a estas bandas con defecto de electrones, provocado por la absorción de energía térmica.

Dentro de los materiales metálicos más utilizados se encuentran: la Plata, el cobre, aluminio, y sus aleaciones.

Plata

Propiedades:

Se encuentra en la naturaleza formando parte de distintos minerales (generalmente en forma de sulfuro) o como plata libre. Es muy escasa en la naturaleza, de la que representa una parte en 10 millones de corteza terrestre. La mayor parte de su producción se obtiene como subproducto del tratamiento de las minas de cobre, zinc, plomo y oro.

Tiene la más alta conductividad eléctrica y conductividad térmica de todos los metales, pero su mayor precio ha impedido que se utilice de forma masiva en aplicaciones eléctricas. La plata pura también presenta el color más blanco y el mayor índice de reflexión.

Aplicaciones:

La producción mundial de plata, aproximadamente el 70% se usa con fines industriales, y el 30% con fines monetarios, buena parte de este metal se emplea en orfebrería, pero sus usos más importantes son en la industria fotográfica, química, médica, y electrónica.

• Armas blancas o cuerpo a cuerpo, tales como espadas, lanzas o puntas de flecha

• Fotografía. Por su sensibilidad a la luz (especialmente el bromuro y el yoduro, así como el fosfato). El yoduro de plata se ha utilizado también para producir lluvia artificial.

• Medicina. A pesar de carecer de toxicidad, es mayormente aplicable en uso externo. Un ejemplo es el nitrato de plata, utilizado para eliminar las verrugas.

• Electricidad. Los contactos de generadores eléctricos de locomotoras diésel-eléctricas llevan contactos (de aprox. 1 in. de espesor) de plata pura; y esas máquinas tienen un motor eléctrico en cada rueda o eje. El motor diésel mueve el generador de electricidad, y se deben también agregar los contactos de las llaves o pulsadores domiciliarios de mejor calidad que no usan sólo cobre (más económico).

• En electrónica, por su elevada conductividad es empleada cada vez más, por ejemplo, en los contactos de circuitos integrados y teclados de ordenador.

• Fabricación de espejos de gran reflectividad de la luz visible (los comunes se fabrican con aluminio).

• La plata se ha empleado para fabricar monedas desde 700 a. C., inicialmente con electrum, aleación natural de oro y plata, y más tarde de plata pura.

• En joyería y platería para fabricar gran variedad de artículos ornamentales y de uso doméstico cotidiano, y con menor grado de pureza, en artículos de bisutería.

• En aleaciones para piezas dentales.

• Catalizador en reacciones de oxidación. Por ejemplo, en la producción de formaldehído a partir de metanol y oxígeno.

• Aleaciones para soldadura, contactos eléctricos y baterías eléctricas de plata-zinc y plata-cadmio de alta capacidad.

• En el montaje de ordenadores se suele utilizar compuestos formados principalmente de plata pura para unir la placa del microprocesador a la base del disipador, y así refrigerar el procesador, debido a sus propiedades conductoras de calor.

Efectos ambientales:

La plata no es tóxica pero la mayoría de sus sales son venenosas y pueden ser carcinógenas. Los compuestos que contienen plata pueden ser absorbidos por el sistema circulatorio y depositarse en diversos tejidos provocando argiria, afección consistente en la coloración grisácea de piel y mucosas que no es dañina.

Desde Hipócrates se conoce el efecto germicida de la plata y se han comercializado, y comercializan hoy día, diversos remedios para gran variedad de dolencias.

Es reconocido que las sales solubles de plata, especialmente el nitrato de plata (AgNO3), son letales en concentraciones de hasta 2 gramos. Los compuestos de plata pueden ser absorbidos lentamente por los tejidos corporales, con la consecuente pigmentación azulada o negruzca de la piel, efecto conocido como argiria.

Afecciones en el ser humano

Contacto con los ojos: Puede causar graves daños en la córnea si el líquido se pone en contacto con los ojos.

Contacto con la piel: Puede causar irritación de la piel. Contacto repetido y prolongado con la piel puede causar dermatitis alérgica.

Peligros de la inhalación: Exposición a altas concentraciones del vapor puede causar mareos, dificultades para respirar, dolores de cabeza o irritación respiratoria. Concentraciones extremadamente altas pueden causar somnolencia, espasmos, confusión, inconsciencia, coma o muerte.

El líquido o

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