فلزات مختلف خواص متفاوتی دارند. برخی از آن‌ها منحصر به فردتر از بقیه هستند اما بیشتر آن‌ها فلز خاصی را تعریف می‌کنند که آن را برای کاربردهای خاص ایده آل می‌کند. امروز در مورد رسانایی صحبت خواهیم کرد. رسانایی بسیار مهم است، به ویژه در دنیای مدرن که جامعه ما به شدت به برق متکی است.
بیشتر فلزات الکتریسیته و گرما را هدایت می‌کنند، اما برخی از آن‌ها بسیار بهتر از بقیه هستند. “رسانایی” مقدار جریان الکتریکی یا گرمایی را که می‌تواند از یک ماده عبور کند، اندازه‌گیری می‌کند.
از دیدگاه اتمی، رساناترین مواد دارای یک الکترون بسیار فعال در لایه بیرونی اتم (الکترون ظرفیت) هستند. پیوند فلزی نیروی الکترون‌هایی است که دائماً در حال حرکت هستند و اتم را کنار هم نگه می‌دارند. این مسئول خواص هدایت الکتریکی و حرارتی بالا، درخشندگی و چکش خواری است. ترکیب این ویژگی‌ها، رساناترین فلزات را مشخص می‌کند.
فهرست مطالب
رساناترین فلزات دنیا
کدام فلز بهترین رسانای الکتریکی است؟ همه فلزات دارای رسانایی یکسان نیستند – در اینجا پنج مورد از رساناترین آن‌ها معرفی می‌شوند:
نقره
نقره (Ag) رساناترین فلز روی زمین است که تنها یک الکترون ظرفیت دارد. از آنجایی که از بسیاری فلزات گران‌تر است، معمولاً در تجهیزات تخصصی، جواهرات و به عنوان یک دارایی برای سرمایه‌گذاری استفاده می‌شود. همچنین در رایانه‌ها، عکاسی، آینه‌ها، کارد و چنگال، فیلترهای آب و پنل‌های خورشیدی نیز یافت می‌شود.
مس
مس (Cu) تنها یک الکترون ظرفیت دارد اما رسانایی کمتری نسبت به نقره دارد. ارزان‌تر از نقره است و اغلب در سیم کشی، آبکاری، لوازم خانگی و بسته بندی هسته‌های الکترومغناطیسی یافت می‌شود. مس به راحتی ماشینکاری شده و به دلیل مقاومت طبیعی در برابر خوردگی و خواص ضد میکروبی آن، معمولاً در کاربردهای دریایی استفاده می‌شود. این فلز نرم و چکش خوار است که به مرور زمان با قرار گرفتن در معرض رطوبت یک پتینه تشکیل می‌دهد.
طلا
طلا (Au) بیشتر به دلیل استفاده از آن در جواهرات و به عنوان یک کالای با ارزش و بسیار قابل معامله به عنوان پوششی در برابر اقتصاد ضعیف شناخته شده است. این فلز به خودی خود نرم و چکش خوار است و در الکترونیک و همچنین تزئینات روی ظروف شیشه‌ای استفاده می‌شود. زمانی از تزریق طلا برای درمان آرتریت روماتوئید استفاده می‌شد، اما به دلیل نگرانی در مورد سطح سمیت، دیگر استفاده نمی‌شود. درست مانند مس و نقره، طلا نیز تنها یک الکترون ظرفیت دارد و رسانایی خوبی از خود نشان می‌دهد.
آلومینیوم
آلومینیوم (Al) یک فلز سبک اما قوی است که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد و بعد از آهن، رتبه دوم استفاده را دارد. اگرچه سه الکترون ظرفیت دارد، اما به عنوان یک رسانای خوب عمل می‌کند. ریخته گری‌های مختلف، سازه‌ها و محصولات تجاری از این ماده استفاده می‌کنند. آلومینیوم همچنین در بسته‌بندی و پوشش خطوط انتقال فشار قوی استفاده می‌شود. این فلز یک سطح اکسیدی را تشکیل می‌دهد که در طول زمان از نظر الکتریکی مقاوم است و ممکن است باعث گرم شدن بیش از حد اتصال شود. آلومینیوم به شدت بازیافت می‌شود.
روی
روی (Zn) یک فلز خاکستری آبی است که در دمای اتاق شکننده است اما در دمای 100 درجه سانتی‌گراد چکش خوار می‌شود. رسانای متوسط الکتریسیته است. ریخته‌گری، آهن گالوانیزه و همچنین رنگدانه در رنگ و لوازم آرایشی همگی از این ماده استفاده می‌کنند. صنعت زیبایی از مقادیر کمی به عنوان مکمل سلامتی برای پیری زودرس استفاده می‌کند. روی مانند آلومینیوم بسیار قابل بازیافت است.
رسانایی فلزات، با ایجاد امکان انتقال جریان الکتریکی، به بشر کمک کرده است که از تکنولوژی‌های الکتریکی، الکترونیکی و انرژی الکتریکی بهره‌برداری نماید، که از آن‌ها برای رشد صنعتی، توسعه ارتباطات، نورپردازی، حمل و نقل پیشرفته و انواع وسایل الکترونیکی روزمره استفاده می‌شود.
تعیین رسانایی فلز
عوامل مختلفی بر رسانایی فلز تأثیر می‌گذارند که عبارتند از:
- ناخالصی‌های موجود در مواد که میتوانند مانع جریان الکترون و کاهش رسانایی شوند.
- تغییرات دما باعث تغییر اتصال می‌شود. گرما اتم‌ها را تحریک می‌کند، رسانایی را کاهش داده و مقاومت را افزایش می‌دهد. این یک رابطه خطی است تا زمانی که به دمای پایین برسید.
- فرکانس بر رسانایی تأثیر می‌گذارد زیرا فرکانس‌های بالاتر باعث می‌شود جریان در اطراف هادی جریان یابد.
- در صورت وجود فازهای مواد مختلف، فازهای ماده/ساختار کریستالی می‌تواند بر رسانایی تأثیر بگذارد. همچنین بستگی به نحوه پردازش مواد نیز دارد.
- میدان‌های الکترومغناطیسی زمانی ایجاد می‌شوند که الکتریسیته از مواد عبور کند. این میدان‌ها عمود بر جریان الکتریکی هستند و مقاومت مغناطیسی ایجاد می‌کنند و جریان الکتریکی را کاهش میدهند.
آیا همه فلزات رسانای الکتریسیته هستند؟
خیر، همه فلزات رسانای الکتریسیته نیستند. در واقع، رسانایی الکتریسیته یک ویژگی مهم است که در بسیاری از فلزات وجود دارد، اما تمامی فلزات آن را ندارند. فلزاتی که قابلیت رسانایی الکتریسیته دارند، به عنوان فلزات رسانا شناخته می‌شوند. این فلزات دارای الکترون‌های آزاد هستند که میتوانند به راحتی جابجا شوند و جریان الکتریکی را ایجاد کنند. الکترونها در فلزات رسانا میتوانند به طور آزاد در ساختار بلوری فلز جابجا شوند که این ویژگی باعث می‌شود این فلزات بتوانند جریان الکتریکی را به خوبی انتقال دهند. به عنوان مثال، فلزاتی همچون مس، آلومینیوم، آهن، نقره، طلا و نیکل از جمله فلزات رسانا هستند.
از طرفی، فلزاتی نیز وجود دارند که رسانایی الکتریسیته کمتری دارند یا به عنوان عایق‌ها شناخته می‌شوند. این فلزات دارای الکترون‌های آزاد کمتری هستند و نمی‌توانند جریان الکتریکی را به همان اندازه فلزات رسانا، انجام دهند. به عنوان مثال، روی و سرب از جمله فلزاتی هستند که رسانایی الکتریسیته آن‌ها کمتر از فلزات رسانا است.
پرسش و پاسخ
منظور از فلزات رسانا چیست؟
مواد رسانا موادی هستند که میتوانند الکتریسیته را به میزان کم یا زیاد هدایت کنند. این نوع مواد به الکترونها اجازه میدهند که آزادانه و سیال از نقطهای به نقطه دیگر در صورت اتصال به یک منبع برق، جریان پیدا کنند.
کدام فلز رسانایی بالایی دارد؟
نقره رساناترین فلز است که به لطف ساختار کریستالی منحصر به فرد و الکترون تک ظرفیتی خود، گرما و الکتریسیته را به طور موثر هدایت می‌کند.
آیا فولاد ضد زنگ الکتریسیته را هدایت می کند؟
فولاد ضد زنگ مانند تمام فلزات رسانای نسبتا خوبی برای الکتریسیته است.
کدام فلز رسانا نیست؟
بیسموت، فلزی است که رسانا نمیباشد.
مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 31 تیر 1402
