Condutividade elétrica e térmica dos metais

Imagine que você irá fazer um robô que se movimente a partir da energia elétrica. O que você usaria para conduzir eletricidade: cloreto de sódio, açúcar, plástico ou um metal?
Para responder esta questão é necessário conhecer como cada um destes compostos é formado.
O cloreto de sódio é formado a partir de ligações iônicas, formando um sólido cristalino. Desta forma, não existem elétrons livres no cloreto de sódio, que conduziriam corrente elétrica. Para isto acontecer temos que fundir este sal ou dissolvê-lo em água.

Mas, e os outros materiais?
O açúcar e o plástico são formados a partir de ligações covalentes. Portanto, possui elétrons compartilhados e não conduzem corrente elétrica, nem quando estes materiais são dissolvidos em água, nem quando são fundidos. Neste caso, poderíamos utilizar estes materiais como isolantes, pois eles não possuem eletrólitos.

 Os metais por sua vez, são bons condutores de eletricidade. É por isto que os fios das instalações elétricas que possuímos em nossas casas são feitos de cobre ou de ferro. Você pode reparar que estes fios são revestidos por plásticos, isto porque o plástico, como já mencionamos é um isolante, desta forma, não tomamos choque quando tocamos em um fio, quando este está encapado.

Mas, por que os metais são bons condutores de corrente elétrica? Os elétrons da camada de valência de um átomo metálico apresentam baixa energia de ionização e alta eletropositividade, assim são fracamente atraídos pelo núcleo. Isto faz com que eles sejam facilmente deslocados entre os átomos vizinhos. Podemos então dizer que os elétrons periféricos de um átomo metálico são elétrons livres, o que explica sua boa condutividade elétrica e térmica.

 Mas, como podemos explicar a condutividade elétrica? Simples, quando aplicamos uma diferença de potencial entre dois pontos de um metal, o movimento de elétrons livres, que antes era desordenado, torna-se orientado, estabelecendo-se no metal uma corrente elétrica. Observe a animação ao lado.

 Outra característica importante dos metais é a condutividade térmica. Por exemplo, você já deve ter observado inúmeras vezes que ao colocarmos uma panela feita de um metal qualquer no fogo, em pouco tempo toda a panela está aquecida, menos o cabo que geralmente é feito de plástico. Isto ocorre porque além de conduzir eletricidade, os metais também são capazes de conduzir calor.

 E como podemos explicar a condutividade térmica? Quando aquecemos a extremidade de uma barra metálica, os cátions e elétrons livres desta extremidade adquirem maior energia cinética. Dessa forma, os elétrons livres, ao se deslocarem através da barra, transferem esta energia para as outras partes mais frias da barra. A maior vibração dos cátions também contribui com a transferência de energia térmica (na forma de calor) na barra, devido às colisões entre eles.