Por que os metais de transição como cobre ( Cu ) e prata ( Ag ) são excelentes condutores de eletricidade?
Passo 1
O enunciado pede para entender por que metais de transição como
e
conduzem eletricidade tão bem. O conteúdo envolvido é a estrutura eletrônica dos metais e a teoria de bandas, que mostra como elétrons de valência se comportam num sólido.
Passo 2
Nos metais de transição cada átomo disponibiliza pelo menos um elétron de valência (no caso de
é o elétron 4s
, e de
também 5s
). Esses elétrons ocupam uma banda de condução parcialmente preenchida, isto é, uma faixa de níveis de energia onde podem se deslocar livremente pelo metal formando um “mar de elétrons”. É essa mobilidade de carga que dá origem à alta condutividade elétrica.
Passo 3
Além disso, em
e
as bandas d ficam cheias logo abaixo da banda s de condução. Como não há elétrons d participando diretamente do transporte de carga, o espalhamento (colisões) dos elétrons livres é reduzido, diminuindo a resistividade elétrica.
Passo 4
Outro ponto é a forte sobreposição dos orbitais s entre átomos vizinhos no retículo cristalino, o que alarga a banda de condução e aumenta ainda mais a mobilidade eletrônica. Juntando banda de condução larga, poucos espalhamentos e muitos elétrons livres, temos resistividade muito baixa.
Resposta
Metais de transição como
e
são excelentes condutores porque possuem um elétron de valência que forma uma banda de condução parcialmente preenchida, banda d completamente ocupada (que não contribui para espalhamento) e grande sobreposição de orbitais s no cristal, resultando em muitos elétrons livres e mobilidade alta, isto é, baixa resistividade.