Defeitos Cristalinos (
)
Qual é o efeito de defeitos pontuais (como lacunas ou intersticiais) na condutividade elétrica de um metal?
Qual é o efeito de defeitos pontuais (como lacunas ou intersticiais) na condutividade elétrica de um metal?
Passo 1
O enunciado pergunta qual é o efeito de defeitos pontuais (como lacunas ou intersticiais) na condutividade elétrica de um metal. O conteúdo envolvido é a teoria da condução em metais (modelo de Drude) e o papel do espalhamento de elétrons por diferentes imperfeições cristalinas. Para resolver, vamos usar a expressão da condutividade em função do tempo de relaxação dos elétrons e a regra de Matthiessen.
Passo 2
No modelo clássico de Drude, a condutividade elétrica
de um metal é dada por
onde
é a densidade de elétrons livres,
a carga do elétron,
sua massa efetiva e
o tempo médio entre colisões (tempo de relaxação). A resistividade
é o inverso de
:
Passo 3
Os defeitos pontuais atuam como centros adicionais de espalhamento de elétrons, perturbando localmente o potencial periódico do cristal. Na prática isso significa que o tempo de relaxação total
diminui, pois
pela regra de Matthiessen. A contribuição
é finita e reduz o valor global de
.
Passo 4
Como
é diretamente proporcional a
, a redução de
provocada pelos defeitos pontuais leva a uma diminuição de
(e, portanto, a um aumento de
). Em outras palavras, lacunas e átomos intersticiais tornam o metal menos condutor.
Resposta
Defeitos pontuais reduzem a condutividade elétrica (aumentam a resistividade) do metal, pois funcionam como centros de espalhamento que diminuem o tempo de relaxação dos elétrons.