Warum ist Silber ein besserer Leiter als Platin?

Die Situation ist viel komplizierter als Sie beschrieben haben. Bei der Berechnung des Leitwerts eines Metalls müssen Sie zunächst die zulässigen Energiezustände der Elektronen im Volumenmaterial bewerten, indem Sie die Kerne in einem regelmäßigen Muster (abhängig von der Kristallstruktur) platzieren. Üblicherweise werden verschiedene Näherungen verwendet, die die Wechselwirkung zwischen den Elektronen beinhalten können oder nicht. Dann zählt man die Anzahl der Zustände bei gegebener Energie und erhält die sogenannte Zustandsdichte. Dann fangen Sie an, die Elektronen in diese erlaubten Energiezustände zu versetzen, bis alle Elektronen, die zu diesem Element gehören, hinzugefügt sind. Und nur dann weißt du, ob etwas überhaupt ein Dirigent ist. Bei Isolatoren gibt es eine Energielücke zwischen dem höchsten besetzten und dem niedrigsten unbesetzten Zustand, dh es gibt keine Zustände knapp über der Energie des höchsten gefüllten Zustands (der sogenannten Fermi-Energie). Für Metalle gibt es das nicht.

Ich bin mir bewusst, dass dies möglicherweise schwer zu verstehen ist, wenn Sie mit diesen Begriffen nicht vertraut sind, aber es soll nur zeigen, dass Sie aus einer einzelnen Atomskizze nicht auf die elektronischen Eigenschaften des Bulk-Materials schließen können.

Warum es einen Markt für Platinkabel gibt – es gibt einen Markt für alles, was die Leute kaufen, ob es Sinn macht oder nicht.

Es scheint, dass keine der bisherigen Antworten den wahren Grund angesprochen hat, warum Silber ein besserer Leiter als Platin ist.

Der Grund ist Elektronenstreuung. Das einfachste Modell für die Leitfähigkeit in der Festkörperphysik heißt Drude-Modell . Dies ist eine mikroskopische Beschreibung dessen, was mit den Elektronen passiert, wenn Sie ein elektrisches Feld anlegen, um sie in Bewegung zu versetzen. Das Drude-Modell erklärt unter anderem das Ohmsche Widerstandsgesetz und funktioniert überraschend gut für alle einfachen Leiter (und einige nicht so einfache).

Die Grundannahme des Drude-Modells ist, dass Elektronen an Dingen streuen, wenn sie sich im Material bewegen. Sie streuen grundsätzlich Ionen am Kristallgitter und können Gitterschwingungen (Wärme) erzeugen. Jedes Material hat eine charakteristische Streuzeit, die durch die Details der Kristallstruktur, der Temperatur und anderer Dinge bestimmt wird. In Metallen streuen Elektronen alle einmal herum$10^{-14}$Sekunden (!).

Letztendlich streuen Elektronen in Platin schneller als die in Silber (etwa um den Faktor zwei). Nach dem Drude-Modell bedeutet dies, dass Platin eine geringere Leitfähigkeit hat.

Wie oben erwähnt, hat Platin aber einen großen praktischen Vorteil: Es ist ein Edelmetall und oxidiert nicht (anders als Silber). Aber Gold ist auch edel und leitet besser als Platin. Der einzige Grund, warum ich mir vorstellen kann, warum Sie Gold für Audiokabel möglicherweise nicht bevorzugen, ist, dass es weich ist. Aber die Platinkabel sind wohl eine Spielerei.

Ich werde meine zwei Cent zu den anderen Antworten aus der Audioperspektive hinzufügen, die hoffentlich das Problem "Platinkabel" klären würden.

Zunächst einmal glaubt man im Audiobereich, dass ein idealer Leiter, abgesehen davon, dass er sehr leitfähig, stabil und einigermaßen chemisch inert ist, auch ein s-Elektron auf der oberen Umlaufbahn haben würde, wenn alle unteren Umlaufbahnen voll sind. Meines Wissens erfüllen nur 3 Metalle dieses Kriterium: Kupfer, Silber und Gold, wobei alle 3 im Periodensystem direkt untereinander stehen.

Zweitens sind platinierte Stecker äußerst selten. Ich kenne nur ein paar Top-Marken auf der Welt, die Platin für die Beschichtung verwenden. Platin wird normalerweise nur auf Silber aufgebracht, unabhängig davon, ob Silber das Basismetall ist oder das Basismetall zuerst mit einer Silberunterschicht plattiert wird.

Es gibt ein weit verbreitetes Missverständnis, dass Silber oxidiert. Das ist falsch. Solver oxidiert nicht bei Raumtemperatur. Es gibt auch ein ebenso großes Missverständnis, dass Silberoxid ein guter Leiter ist, daher machen angelaufene Silberverbinder keinen großen Unterschied. Es stimmt, dass Silberoxid leitfähig ist, aber der Anlauf, der leicht auf versilberten Steckern entsteht, ist kein Silberoxid, da Silber nicht oxidiert. Stattdessen ist es Silbersulfid, braun bis sehr dunkelbraun (im Gegensatz zu reinem Schwarz für Silberoxid). Silbersulfid ist kein Leiter, sondern ein Halbleiter. Daher ist die Vorstellung, dass das Anlaufen von Silber die Verbindung nicht beeinträchtigt, ein schlechter Mythos.

Silber reagiert aggressiv mit Schwefelwasserstoff, einem Gas, das natürlicherweise im Erdgas vorkommt und auch aus Kocheiern (sogar frischen) und aus dem Autoabgas stammt. Wenn Sie keine dieser drei Quellen in Ihrer Nähe haben (unwahrscheinlich), dann würden Ihre versilberten Steckverbinder viel länger glänzend bleiben. Platin läuft bei keiner Temperatur an oder oxidiert (z. B. platinbeschichtete Zündkerzen), sodass es Silber vor Schwefel in der Luft schützen kann.

Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis, dass die Wahl des Metalls für die Beschichtung etwas mit seiner Leitfähigkeit zu tun hat. Die typische Beschichtungsdicke liegt zwischen$0.3\mu m$und$11\mu m$, geben oder nehmen, plus hat einen erheblichen Bereich der Verbindung. Somit ist der Beitrag zum Widerstand eines dünnen Kabels von mehreren Fuß Länge absolut vernachlässigbar.

Die Wahl des Metalls zum Plattieren basiert auf den Anlaufschutzeigenschaften, der Verschleißfestigkeit, der angemessenen Leitfähigkeit (normalerweise mindestens 15 % Kupfer), der Haftung am Grundmetall und der Vermarktung von Edelmetallen.

Eine typische Vergoldung erfolgt über einer Nickelschicht und ist daher im Wesentlichen nur eine Vernickelung mit etwas zusätzlichem Schutz vor Oxidation. Gold über Kupfer wird selten verwendet, da sich Gold in Kupfer auflöst. Dies macht eine dünne Beschichtung (weniger als$1\mu m$) sinnlos, während eine dicke Vergoldung teuer ist. Testergebnisse zeigen, dass eine Vergoldung von weniger als$3\mu m$schützt nicht gut vor rauen Umgebungen. Gold ist auch nicht sehr haltbar für häufige Verbindungen, insbesondere als dünne Beschichtung.

Eines der beliebtesten Metalle für High-End-Beschichtungen ist heute Rhodium. Es kann direkt auf Kupfer oder Silber aufgetragen werden, hat eine angemessene Leitfähigkeit (wie Platin) und nutzt sich nicht ab (ebenfalls wie Platin).