Explicamos o que é condutividade elétrica e com base no que ela varia. Condução elétrica de metais, água e solo.
O que é condutividade elétrica?
A condutividade elétrica é a capacidade da matéria de permitir o fluxo de corrente elétrica através de suas partículas . Essa capacidade depende diretamente da estrutura atômica e molecular do material, bem como de outros fatores físicos, como a temperatura em que se encontra ou o estado em que se encontra ( líquido , sólido , gasoso ).
A condutividade elétrica é o oposto da resistividade , ou seja, a resistência à passagem da eletricidade nos materiais . Existem então bons materiais e maus materiais condutores elétricos, na medida em que são mais ou menos resistentes.
O símbolo para representar a condutividade é a letra grega sigma ( σ ) e sua unidade de medida é o siemens por metro (S / m) ou -1 ⋅ m -1 . Para o seu cálculo, também são levadas em consideração as noções de campo elétrico (E) e densidade de corrente de condução (J), conforme segue:
J = σE, de onde: σ = J / E
A condutividade varia dependendo do estado da matéria . Em meios líquidos, por exemplo, dependerá da presença de sais dissolvidos nos mesmos que geram íons carregados positiva ou negativamente, e são os eletrólitos responsáveis pela condução da corrente elétrica quando o líquido é submetido a um campo elétrico.
Em vez disso, os sólidos têm um movimento de estrutura muito mais apertado e menos atômico , de modo que a condutividade depende da valência das bandas compartilhadas dos elétrons da nuvem e da banda de condução, que varia a natureza atômica da matéria: os metais são bons condutores elétricos e não metais , em por outro lado, boa resistência (ou isolantes, como o plástico ).
Veja também: Condutividade térmica
Condutividade da água
A água geralmente é um bom condutor elétrico. Porém, essa capacidade depende de sua margem de Sólidos Totais Dissolvidos (TDS) , uma vez que a presença de sais e minerais na água forma os íons eletrolíticos que permitem a passagem da corrente elétrica. Prova disso é que a água destilada , que elimina (por destilação e outros métodos) todos os íons nela dissolvidos, não conduz eletricidade.
Desta forma, a condutividade da água salgada é maior do que a da água doce . O aumento da taxa de condutividade pode ser registrado à medida que íons dissolvidos são adicionados ao líquido, até atingir um limite de concentração iônica em que se formam pares de íons, positivo com negativo, que cancelam sua carga e impedem a condutividade. Aumente mais.
Condutividade do solo
Os solos geralmente têm condutividade elétrica diferente, dependendo de vários fatores, como a irrigação com água ou a quantidade de sais presentes. Como no caso da água, os solos mais salinos serão melhores condutores elétricos do que os menos salinos , e essa distinção é freqüentemente determinada pela quantidade de água que eles recebem (já que a água pode “lavar” os sais do solo).
Este nível de salinidade é frequentemente confundido com a sodicidade do solo (presença de sódio), quando na realidade salinidade se refere à abundância dos cátions de sódio (Na + ), potássio (K + ), cálcio (Ca 2 + ) e magnésio (Mg 2+ ), junto com os cátions de cloro (Cl – ), sulfato (SO 4 2- ), bicarbonato (HCO 3 – ) e carbonato (CO 3 2- ).
Assim, em muitos casos, técnicas como a lavagem (para solos muito salinos) ou a injeção de outros elementos neutralizantes (como o enxofre) são utilizadas para os muito básicos. Isso geralmente pode ser determinado por testes de condução elétrica.
Condutividade de metal
Os metais são geralmente excelentes condutores elétricos . Isso ocorre porque os átomos desse tipo de material se combinam formando ligações metálicas . Nos metais, os elétrons permanecem ao redor do metal como uma nuvem, movendo-se em torno de núcleos atômicos fortemente unidos, e são eles que permitem o fluxo elétrico.
Ao aplicar o metal a um campo elétrico, os elétrons fluem livremente de uma extremidade do metal para a outra, como também acontece com o calor , do qual também são bons transmissores. É por isso que o cobre e outros metais são usados em linhas de transmissão e dispositivos eletrônicos. A figura a seguir representa esquematicamente o fluxo de elétrons (em vermelho) quando um campo elétrico é aplicado a um metal:
