Explicamos o que é a condutividade elétrica e com base no que ela varia. Condução elétrica de metais, água e solo.
O que é condutividade elétrica?
A condutividade elétrica é a capacidade da matéria de permitir o fluxo de corrente elétrica através de suas partículas. Essa capacidade depende diretamente da estrutura atômica e molecular do material, bem como de outros fatores físicos, como a temperatura em que se encontra ou o estado em que se encontra (líquido, sólido, gasoso).
A condutividade elétrica é o oposto de resistividade, ou seja, a resistência à passagem de eletricidade nos materiais. Existem então bons materiais e maus condutores elétricos, na medida em que são mais ou menos resistentes.
O símbolo para representar a condutividade é a letra grega sigma (p) y sua unidade de medida é o siemens por metro (S/m) ou 𝛀-1⋅m-1. Para o seu cálculo, as noções de campo elétrico (E) e densidade de corrente de condução (J) também costumam ser levadas em consideração, como segue:
J = σE, portanto: σ = J/E
condutividade varia dependendo do estado em que a matéria é encontrada. Em meios líquidos, por exemplo, vai depender da presença de sais dissolvidos neles que geram íons carregados positiva ou negativamente, e são os eletrólitos responsáveis pela condução da corrente elétrica quando o líquido é submetido a um campo elétrico.
Por outro lado, os sólidos apresentam uma estrutura atômica muito mais fechada e com menos movimento, então a condutividade vai depender da nuvem de elétrons compartilhada pelas bandas de valência e banda de condução, que varia de acordo com a natureza atômica da matéria: metais são bons condutores elétricos e os não-metais, por outro lado, são bons resistores (ou isolantes, como o plástico).
Veja também: Condutividade térmica
condutividade da água
A água em linhas gerais é um bom condutor elétrico. No entanto, essa habilidade depende da sua faixa de sólidos dissolvidos totais (TDS), já que a presença de sais e minerais na água forma os íons eletrolíticos que permitem a passagem da corrente elétrica. Prova disso é que a água destilada, da qual são retirados (através de destilação e outros métodos) todos os íons nela dissolvidos, e não conduz eletricidade.
Desta maneira, A condutividade da água salgada é maior do que a da água doce.. O aumento da taxa de condutividade pode ser registrado à medida que íons dissolvidos são adicionados ao líquido, até atingir um teto de concentração iônica em que se formam pares de íons, positivo com negativo, que anulam sua carga e impedem a condutividade.
condutividade do solo
Os solos, em geral, possuem diferentes condutividades elétricas, dependendo de vários fatores como a irrigação da água ou a quantidade de sais que apresentam. Como no caso da água, solos mais salinos serão melhores condutores elétricos do que os menos salinose essa distinção geralmente é determinada pela quantidade de água que recebem (já que a água pode “lavar” os sais do solo).
Este nível de salinidade frequentemente confundido com a sodicidade do solo (a presença de sódio), quando na realidade a salinidade se refere à abundância de cátions de sódio (Na+), potássio (K+), cálcio (aprox.2+) e magnésio (Mg2+), juntamente com cátions de cloro (Cl–), sulfato (SO42-), bicarbonato (HCO3–) e carbonato (CO32-).
Assim, em muitos casos são utilizadas técnicas como a lavagem (para solos muito salinos) ou a injeção de outros elementos neutralizantes (como o enxofre) para os muito básicos. Muitas vezes, isso pode ser determinado por meio de testes de condução elétrica.
condutividade de metais
Os metais são, em geral, excelentes condutores elétricos.. Isso porque os átomos desse tipo de material se combinam formando ligações metálicas. Nos metais, os elétrons permanecem ao redor do metal como uma nuvem, movendo-se ao redor dos núcleos atômicos fortemente ligados, e são eles que permitem o fluxo elétrico.
Ao aplicar o metal a um campo elétrico, os elétrons fluem livremente de uma extremidade do metal à outra, como também ocorre com o calor, do qual também são bons transmissores. É por isso que cobre e outros metais são usados em linhas de energia e dispositivos eletrônicos. A figura a seguir representa esquematicamente o fluxo de elétrons (em vermelho) quando um campo elétrico é aplicado a um metal:
