Qumica Conductores Electricos

Introducción

Desde antigüedad, los fenómenos eléctricos han maravillado, sorprendido y preocupado a toda la humanidad. Muchas veces, los fenómenos eléctricos se atribuían a la ira de algunos dioses, como por ejemplo, en la antigua Grecia se creía que los rayos eran manifestaciones del grandioso Zeus. Con el avance de los tiempos y los progresos tecnológicos, se hizo fundamental el estudio y control de la electricidad. Con eso se consiguió crear artefactos que nos facilitan la vida. Este informe se llevara a cabo el tema "Conductividad Eléctrica", se observará como con materiales tan fáciles, tienen la capacidad de ser conductores eléctricos, debido a que están compuestos por iones (partículas cargadas totalmente con electricidad), cuyas cargas pueden ser negativas o positivas, un ejemplo son los metales, sales disueltas en agua, entre otros más. Así mismo existen materiales que no tienen esta capacidad, ya que tienen carga neutra o no tienen ningún tipo de carga. Lo que queremos lograr atreves de este informe es que las personas sepan de cómo hacer su propia energía eléctrica, y tratamos de informar que es la conductividad eléctrica.

Objetivos:

Demostrar la conductividad eléctrica de algunas soluciones. En este experimento que se realizara con su debido tiempo se verá la causa de la conductividad eléctrica en el agua, variando la concentración salina y se demostrara la energía creada. Lo que tratamos de demostrar en este informe es que las personas se enteren de que con cualquier cosa se puede hacer electricidad, como un ejemplo seria para que la gente aprenda a cómo conseguir su propia energía sin necesidad de aparatos grandes o como solucionar cuando hay un apagón.

OBJETIVO ESPECIFICO: Demostrar que algunas substancias y soluciones liquidas son conductores de la electricidad.

Marco Teórico

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo o medio para conducir la corriente eléctrica, es decir, para permitir el paso a través de las partículas cargadas, bien sean los electrones, los transportadores de carga en conductores metálicos o semimetálicos, o iones, los que transportan la carga en disoluciones de electrolitos. En otras palabras se puede decir que es la capacidad que tienen lo que son las sales inorgánicas en solución (son los electrolitos) para producir una corriente eléctrica. La ley de Fourier afirma que hay una proporcionalidad entre el flujo de energía J (energía por unidad de área y por unidad de tiempo), y el gradiente de temperatura dT/dx. La constante de proporcionalidad K es característica del material y se denomina conductividad térmica. Algunas sustancias se ionizan en forma más completa que otras y por lo mismo conducen mejor la corriente. Cada ácido, base o sal tienen su curva característica de concentración contra conductividad. Son conductores relativamente buenos los ácidos, bases y sales inorgánicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3.

La electricidad

Todos los cuerpos o materias que podemos encontrar en el universo, están constituidos por átomos; éstos a su vez están compuestos por un núcleo, alrededor del cual, giran un número de pequeñas partículas denominadas electrones. El núcleo está formado por dos clases de pequeñas partículas los protones y los neutrones. Los electrones giran alrededor del núcleo unos en órbitas cercanas a él y otros en órbitas más alejadas. Los electrones tienen carga negativa Los protones tienen carga positiva. Los neutrones no tienen carga eléctrica. Quien se encargó de la electricidad fue Michael Faraday, fue el físico y químico británico que se encargó de estudiar el electromagnetismo y la electroquímica. Además fue discípulo del químico Humphrey Davy, y pasó a ser conocido con el descubrimiento de la inducción electromagnética, ya que esto ha permitido la construcción de generadores y motores eléctricos, y de las leyes de la electrólisis; motivo por el cual pasó a ser considerado como el verdadero fundador del electromagnetismo y de la electroquímica.

En los materiales conductores de la electricidad, los electrones más alejados del núcleo, sometidos a condiciones adecuadas, se desprenden con facilidad y pueden circular por el material. La corriente eléctrica es un movimiento de electrones a través de un conductor. Para que se produzca esa corriente de electrones, es necesario que algo los impulse

En la actualidad día a día utilizamos distintos objetos y herramientas, estos de aquí se encuentran hechos de distintos materiales. Los materiales se pueden clasificar en:

• Materiales metálicos

• Materiales polímeros

• Materiales cerámicos

Cada uno de los cuales tienen distintas propiedades debido a su estructura y su composición. Las propiedades de cada uno de los materiales varían de acuerdo a su fuerza de enlace (energía de enlace), disposición atómica y empaquetamiento de átomos en cada sólido. Estas propiedades sirven para el diseño de estructuras y maquinarias en la ingeniería y en el día a día.

Es importante establecer que al mismo tiempo que existen distintos tipos de materiales, existen también para cada uno de ellos, diferentes tipos de propiedades. Las propiedades principalmente frecuentadas en la ingeniería de los materiales son:

• Propiedades eléctricas: basadas en cómo|x reacciona un material ante un campo eléctrico.

• Propiedades mecánicas: basadas en el comportamiento ante un fenómeno externo.

• Propiedades magnéticas: basada en el comportamiento de un material en presencia de un campo magnético.

• Propiedades térmicas: basada en la reacción de un material en durante cambios de temperatura.

• Propiedades ópticas: basadas en el comportamiento de los materiales en presencia de ondas luminosas (luz).

El objetivo de este informe se enfocara en definición y descripción de las propiedades eléctricas de un material en dependencia de si éste es cerámico, metálico o polímero. De la misma manera, se enfocara en la evaluación de cada propiedad para reconocer las aplicaciones en la ingeniería. Principalmente entonces en cuatro propiedades eléctricas más importantes: conductividad y di-electricidad; superconductividad; y, polarización y piezoelectricidad.

Es importante establecer entonces a partir de los tres tipos más referenciales de materiales clasificados de acuerdo a su comportamiento eléctricos: conductores, semiconductores y dieléctricos; los cuales podemos analizar de acuerdo a las propiedades antes mencionadas y vincularlos con la clasificación de acuerdo a su estructura cristalina: metálicos, cerámicos y polímeros. Entonces a continuación se explica brevemente tal clasificación de los materiales:

• CONDUCTORES: Son aquellos con gran número de electrones en la Banda de Conducción, es decir, con gran facilidad para conducir la electricidad (gran conductividad). Todos los metales son conductores, unos mejores que otros.

• SEMICONDUCTORES: Son materiales poco conductores, pero sus electrones pueden saltar fácilmente de la Banda de Valencia a la de Conducción, si se les comunica energía exterior. Algunos ejemplos son: el Silicio, el Germanio, el Arseniuro de Galio; principalmente cerámicos.

• AISLANTES O DIELECTRICOS: Son aquellos cuyos electrones están fuertemente ligados al núcleo y por tanto, son incapaces de desplazarse por el interior y, consecuentemente, conducir. Buenos aislantes son por ejemplo: la mica, la porcelana, el poliéster; en lo que integran una gran cantidad de materiales cerámicos y materiales polímeros.

COMPORTAMIENTO ELECTRICO Y CONDUCTIVIDAD

Las propiedades eléctricas de un material describen su comportamiento eléctrico -que en muchas ocasiones es más crítico que su comportamiento mecánico- y describen también su comportamiento dieléctrico, que es propio de los materiales que impiden el flujo de corriente eléctrica y no solo aquellos que proporcionan aislamiento. Los electrones son aquellos que portan la carga eléctrica (por deficiencia o exceso de los mismos) e intervienen en todo tipo de material sea este conductor, semiconductor o aislante. En los compuestos iónicos, sin embargo, son los iones quienes transportan la mayor parte de la carga. Adicional a esto la facilidad de los portadores (electrones o iones) depende de los enlaces atómicos, las dislocaciones a nivel cristalino, es decir, de su micro-estructura, y de las velocidades de difusión (compuestos iónicos). Para esto es necesario antes especificar que el comportamiento eléctrico de cualquier material, el cual se deriva a partir de propiedades como la conductividad eléctrica. Por eso la conductividad eléctrica abarca un gran rango dependiente del tipo de material. Los electrones son precisamente los portadores de la carga en los materiales conductores (como los metales), semiconductores y muchos aislantes, por ello en la tabla siguiente podemos observar que dependiendo de su tipo y estructura electrónica la conductividad es alta o baja.

Materiales Estructura electrónica Conductividad (ohm-1. cm-1)

Metales alcalinos:

Na 1s22s22p63s1 2.13E+5

K …………3s23p64s1 1.64E+5

Metales alcalinotérreos:

Mg 1s22s22p63s2 2.25E+5

Ca …………3s23p64s2 3.16E+5

Metales del grupo IIIA:

Al 1s22s22p63s23p1 3.77E+5

Ga …………3s23p63d104s24p1 0.66E+5

Metales de transmisión:

Fe …………3d64s2 1.00E+5

Ni …………3d84s2 1.46E+5

Metales del grupo IB:

Cu …………3d104s1 5.98E+5

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