Tendo como base a teoria de bandas, faça o que se pede
a) Explique a condutividade elétrica dos metais.
b) Explique o porquê de a condutividade dos metais diminuir com a temperatura.
c) Explique o porquê da condutividade dos semicondutores aumentar com a temperatura.
a) Explique a condutividade elétrica dos metais.
b) Explique o porquê de a condutividade dos metais diminuir com a temperatura.
c) Explique o porquê da condutividade dos semicondutores aumentar com a temperatura.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um exercício sobre teoria de bandas e quer entender três pontos principais: como os metais conduzem eletricidade, por que a condutividade dos metais diminui com o aumento da temperatura, e por que a condutividade dos semicondutores aumenta quando esquentam. Para resolver isso, vamos precisar entender o básico da teoria de bandas, como os elétrons se comportam nos metais e nos semicondutores, e como a temperatura influencia esse comportamento.
Passo 2
a) Explicando a condutividade elétrica dos metais
Nos metais, os elétrons estão organizados em bandas de energia. A banda de valência está cheia de elétrons, e logo acima dela, existe a banda de condução, que está parcialmente cheia. Essa configuração permite que os elétrons possam se mover facilmente quando uma corrente elétrica é aplicada. Na teoria de bandas, a ausência de uma lacuna de energia (gap) entre as bandas de valência e de condução nos metais facilita a movimentação dos elétrons, tornando os metais bons condutores de eletricidade.
Passo 3
b) Por que a condutividade dos metais diminui com a temperatura
À medida que a temperatura aumenta nos metais, os átomos vibram mais intensamente. Essas vibrações criam distrações ou instabilidades na estrutura cristalina, o que dificulta o movimento dos elétrons na banda de condução. Com os elétrons encontrando mais obstáculos para se moverem livremente, a resistência elétrica aumenta, e consequentemente, a condutividade elétrica diminui.
Passo 4
c) Por que a condutividade dos semicondutores aumenta com a temperatura
Nos semicondutores, existe uma lacuna de energia (gap) entre a banda de valência e a banda de condução. Em temperaturas mais baixas, poucos elétrons têm energia suficiente para pular essa lacuna. Mas quando a temperatura aumenta, mais elétrons ganham energia térmica suficiente para atravessar a lacuna e entrar na banda de condução. Isso aumenta o número de elétrons livres disponíveis para conduzir eletricidade, fazendo com que a condutividade elétrica dos semicondutores aumente com a temperatura.
Resposta
Resumindo, nos metais, a presença de uma banda de condução parcialmente cheia permite uma fácil movimentação dos elétrons, tornando-os bons condutores. Porém, com o aumento da temperatura, as vibrações atômicas dificultam esse movimento, reduzindo a condutividade. Já nos semicondutores, o aumento da temperatura fornece energia suficiente para que mais elétrons ultrapassem a lacuna de energia, aumentando assim a condutividade elétrica.