¿Por qué la plata es el mejor conductor de electricidad?

No lo es Los superconductores son los mejores conductores de electricidad.

Sin embargo, la plata (sí, lo sé, estaba siendo un $$) es el mejor conductor metálico. ¿Por qué? No es sencillo. Lo siento. Desearía que fuera fácil, pero no, no lo es. La resistividad surge de la interacción entre los electrones y todas las fuentes de dispersión (es decir, todas las no periodicidades en la red cristalina) como los fonones, otros electrones, los límites de grano, las vacantes y las dislocaciones. Las ecuaciones requeridas para estimar las resistividades están lejos de ser lineales e involucran el cálculo integral del tensor de conductividad que se parece a esto:

[matemáticas] \ sigma_ {i, j} = {{e ^ 2} \ over {4 \ pi ^ 3 \ hslash}} \ int {\ tau _ {\ vec {k}} v_ {i} (\ vec {k }) v_ {j} (\ vec {k}) d \ vec {S} \ over {| \ vec {v} (\ vec {k}) |}} [/ math]

donde [math] \ vec {v} (\ vec {k}) [/ math] es la velocidad del grupo, [math] \ tau [/ math] el tiempo de relajación y [math] \ vec {k} [/ math] el vector en el espacio inverso que termina en la superficie de Fermi (sería la [matemática] \ vec {S} [/ matemática] en la que se está integrando). La forma de la superficie de Fermi es uno de los principales factores que influye en la conductividad.

Calcularlo, especialmente para los metales de transición, no es trivial , por decir lo menos.

Si está interesado en profundizar en lo que significa esa ecuación (y solo está rascando la superficie …), intente leer todo lo siguiente:

  • Principios de la teoría de los sólidos: JM Ziman
  • Introducción a la física del estado sólido: Charles Kittel
  • Y sobre todo La resistividad eléctrica de metales y aleaciones (Cambridge Solid State Science Series): Paul L. Rossiter

Esta no es una respuesta, así que no estoy seguro de que entrará aquí en lugar de los comentarios, pero aquí vamos:

Algunos de los conceptos mencionados por Alessandro se pueden visualizar con el modelo físico clásico de Drude

Metales: el modelo Drude de conducción eléctrica (en particular, vea su animación en esa página). El famoso físico Gamow describe acertadamente esto:

Las sustancias metálicas difieren de todos los demás materiales por el hecho de que las capas externas de sus átomos están unidas de manera bastante floja, y a menudo dejan que uno de sus electrones se libere. Así, el interior de un metal se llena con una gran cantidad de electrones no unidos que viajan sin rumbo como una multitud de personas desplazadas. Cuando un cable de metal se somete a la fuerza eléctrica aplicada en sus extremos opuestos, estos electrones libres se precipitan en la dirección de la fuerza, formando lo que llamamos una corriente eléctrica.

La conductividad de CC sería:
[matemáticas] \ sigma = \ frac {ne ^ 2 \ tau} {m} [/ matemáticas]

dónde :
n es el número de electrones
e, m son la carga elemental y la masa elemental de un electrón (constantes)
[matemáticas] \ tau [/ matemáticas] = tiempo en el que los electrones viajan en promedio en un camino recto

Cuando los electrones cambian de dirección, significa que han chocado con un átomo, otro electrón, o están siendo influenciados por otro campo EM, pero olvidaremos este último bit para esta discusión.
Significa que de alguna manera, en plata, los electrones viajan distancias más largas en línea recta.

¿Por qué sucede eso? Bueno, enumeraré varias razones que pueden pintar la imagen:

  • La plata y el oro son metales de transición que se encuentran en el mismo grupo 11 de la tabla periódica, por lo que comparten algunas características. Por un lado, se encuentran curiosamente a menudo en su estado natural en la naturaleza, lo que sugiere que son químicamente inactivos, de ahí el nombre de ‘metal noble’. Esto por sí solo no explica por qué, ya que Ag tiene el potencial químico más bajo de todos los metales nobles.
  • La plata tiene un s-orbital incompleto que es un anillo periódico más alto que el cobre, que requiere menos energía de activación que el cobre, ya que los saltos de energía son más pequeños cuanto más te alejas del núcleo. Esto por sí solo no explica por qué Au tiene una conductividad electrotérmica más pobre que Ag y Cu
  • Suponiendo que el grupo 11 de la tabla periódica sería el valor óptimo donde se maximizan los electrones libres, en mi interpretación ingenua, es posible que Au tenga el radio promedio de sus átomos más grande que la plata, lo que fomentaría la transmisión de fonones (vibración de la red) , es decir , calor). Los fonones no contribuyen a la corriente transmitida.

El cobre también forma óxido cúprico en la superficie muy rápidamente, y es posible que muchas mediciones de la resistividad del cobre puedan verse sesgadas por este efecto. Un depósito de hasta 1 nm cambiaría las cosas.

Lo siento, no tengo letras después de mi nombre. La respuesta anterior es solo un montón de BS, ecuaciones tontas, criterios irrelevantes y listas de lectura inútiles. ¿Por qué leerías la misma basura que leyó este tipo cuando no puede responder tu pregunta? La razón por la cual la plata tiene las mejores propiedades conductoras eléctricas es doble. Tiene un radio atómico grande, pero ese no puede ser el único factor porque el oro tiene un radio atómico mayor que el cobre, pero el cobre es un mejor conductor que el oro. La respuesta es que la plata tiene la menor fuerza electromagnética neta ejercida sobre su electrón de valencia exterior desde su núcleo. Esto NO se basa solo en el radio atómico como ya se explicó, sino en el número de protones en el núcleo. Use la ley del cuadrado inverso y aplique el número correcto de protones para cada elemento en (Intensidad 1) y la matemática se mostrará mientras el cobre ejerce 0.00708 unidades de emF en su electrón de valencia exterior, ¡la plata ejerce solo 0.00635 unidades! Esto facilita que la plata pierda su electrón de valencia exterior que el cobre. El oro ejerce 0.01147 unidades emF en su electrón de valencia exterior. Es así de simple. Puede calcular todos los elementos, pero la plata es el mejor conductor debido a su único electrón de valencia exterior y al hecho de que ejerce la menor fuerza electromagnética sobre ese electrón debido a su número de protones y su radio atómico.