Wie erkennt man, welche Materialien gute Stromleiter sind?

Ich stelle keine Frage wie "Ist das Holz leitfähig?". Nein. Ich frage, welche Eigenschaften sie haben müssen, um gute Dirigenten zu sein. Theoretisch meine ich.

Antworten (2)

Um ein guter Leiter zu sein, brauchen sie einen Weg für den Elektronenfluss. Und die Elektronen müssen möglichst schwach an den Kern gebunden sein.

Die Valenzelektronen der meisten Metalle sind in einem "Meer" delokalisiert. Diese Meereselektronen sind schwach gebunden und können sich leicht von hier nach dort bewegen. Ein äußeres Elektron kann hier leicht injiziert werden und sich mit den anderen vermischen, wodurch die aktuelle Kettenreaktion gestartet wird. Das macht alle Metalle zu guten Leitern. Von diesen ist Quecksilber der schlechteste Leiter (hat damit zu tun, dass das Meer unwirksam ist - nicht sicher; werde es nachschlagen und sehen)

Graphit ist ein guter Leiter, da die ungepaarten Elektronen in der Schichtstruktur delokalisiert sind. Ein äußeres Elektron kann sich wieder der delokalisierten Wolke anschließen und die aktuelle Kettenreaktion starten – allerdings entlang der Schicht. Stromfluss senkrecht zu den Blechen ist härter.

Halbleiter haben nicht gerade ein Elektronenmeer – alle Elektronen werden verbraucht, um schwache Bindungen zu bilden. Diese Elektronen können verschoben werden, wodurch Strom entsteht. Wir können den Halbleiter auch dotieren – das ändert die Elektronendichte und es passieren interessante Dinge.

Elektrolytlösungen enthalten Ionen. Anstatt dass sich Elektronen bewegen, bewegen sich diese Ionen und verursachen Strom.

Bei Isolatoren/schlechten Leitern sind alle Elektronen im Kern gebunden oder werden zur Bildung starker Bindungen verwendet.

Ich denke das deckt alle Fälle ab...

Ein Fall, der in der Antwort von Manishearth nicht behandelt wird, ist Plasma, dh ionisiertes Gas, in dem sich Ladungsträger (normalerweise Elektronen) frei bewegen können, außer wenn sie mit Ionen kollidieren. Bei hohen Temperaturen werden diese Elektron-Ionen-Kollisionen seltener, was bedeutet, dass die elektrische Leitfähigkeit mit der Temperatur wächst. Aber selbst bei mäßigen Temperaturen sind Plasmen im Allgemeinen sehr gute Leiter. Beispielsweise ist die elektrische Leitfähigkeit von Wasserstoffplasma bei 1 eV (etwa 10.000 K) etwa gleich der von Kupfer.