أنواع المواد حسب التوصيلية الكهربية
(1) المواد العازلة Insulators
- وهي المواد التى لا تسمح بمرور التيار الكهربي خلالها وذلك لعدم أو قلة وجود الكترونات حرة تتحرك فيها وذلك لشدة قوة جذب النواة لالكتروناتها في المدارات الخارجية لذا لا تسطيع الألكترونات التحرر منها.
- المواد العازلة يمكن أن تكون مواد صلبة أو سوائل أو غازات
- المواد الصلبة العازلة مثل: البوليمرات العضوية والخزفيات مثل المطاط - الشمع - الورق - الزجاج - البورسلين.
- المواد السائلة العازلة فهي مركبات غير قطبية مثل زيوت النفط - زيوت السيلكون (الهيدروكربونات الفلورية).
- الغازات لها خاصية عزل ممتازة مع قدرتها على التبريد ويستفاد منها فى تأمين عزل المحولات الكهربية الكبيرة مثل SF6 ,CF4 , CClF3 CClF , CCl4
(2) المواد شبة الموصلة Semiconductors
- أن أشباة الموصلات تقع بين المواد العازلة والموصلة حيث أنها ليست موصلات جيدة ولا عوازل جيدة.
- تعد أشباة الموصلات مواد عازلة عند درجات الحرارة المنخفضة ولكنها تصبح جيدة التوصيل الكهربائي نوعاً ما عند رفع درجة حرارتها.
- لكى يتكمن الألكترون من عبور فجوة الطاقة الصغيرة نسبياً للوصول إلى حزمة التوصيل فأنه يلوزم طاقة حرارية والتى تلعب دوراً مهماً في مساعدة الألكترونات لعبور فجوة الطاقة.
- مثل السيليكون والجرمانيوم
- الروابط التى تربط ذرات السيلكون في بلورة السيلكون هي روابط تساهمية حيث ان كل ذرة سيلكون تحاط بأربع ذرات وتشارك هذة الألطترونات الاربعة في ملئ الغلاف الخارجي للذرة الوسيطة وذلك بإلكترون من كل منها .
- حيث أن السيلكون يصبح عازلاً في درجات الحرارة المنخفضة بالرغم من تكافؤه الرباعي ، وبارتفاع درجة الحرارة فأن هذه الطاقة الحرارية تكفي لتحطيم الرابطة التساهمية وانطلاق أحد الكترونات الرابطة التساهمية من مكانه تاركاُ فجوة.
(3) المواد الموصلة للكهرباء Conductors
- وهي المواد التى تسمح بمرور التيار الكهربي خلالها وذلك لكثرة وجود الالكترونات الحرة التى تتحرك فيها في المدارات الخارجية.
- المواد الموصلة مثل الفلزات حيث تمتاز الرابطة الفلزية ببحر من الألكترونات المتحركة.
التوصيلية الكهربية ونوع الروابط
- لعلك أدركت الآن بعد قراءة المقدمة أن التوصيلية الكهربية تعتمد على مدى تحرر الألكترونات من الذرات.
(1) التوصيلية الكهربية فى المركبات ذات الروابط الأيونية
لا تستطيع المركبات الأيونية الصلبة توصيل الكهرباء
- تعتمد المقدرة على التوصيل الكهربائي -وهي خاصية فيزيائية- على توافر جسيمات مشحونة حرة الحركة.
- فالأيونات جسيمات مشحونة فإذا كانت حرة الحركة فإنها تجعل المركب الكيميائي يوصل الكهرباء.
- ولأن الأيونات مقيدة الحركة في حالة المادة الصلبة بسبب قوى الجذب الكبيرة، لذا لا تستطيع المواد الأيونية الصلبة توصيل الكهرباء.
المركبات الأيونية السائلة جيدة التوصيل للكهرباء
- عندما ينصهر المركب الأيوني الصلب ويصبح سائلاً أو عند ذوبانه فى محلول الأيونات التي كانت مقيدة في أماكنها قادرةً الآن على الحركة بحرية، ولها القدرة على توصيل التيار الكهربي .
- لذا تكون المركبات الأيونية جيدة التوصيل عندما تكون في صورة محلول أو سائل. ويسمى المركب الأيوني الذي يوصل محلوله التيار الكهربائي باسم الإلكتروليت.
(2) التوصيلية الكهربية في المركبات ذات الروابط التساهمية
- المركبات التساهمية القطبية كجزئيات هي جسيمات متعادلة كهربائياً ولذلك فهي في أحسن حالتها مركبات ضعيفة التوصيل الكهربي فهي مواد إلكتروليتية مثل كلوريد الهيدروجين السائل النقي والماء النقي والأمونيا وحمض الخليك ومعظم المركبات العضوية،
- بينما محاليل هذة المركبات في الماء فهي موصلة للتيار الكهربائي . ومن جهة أخري أذا أذيبت هذة المركبات النقية فى البنزين فأن محاليلها لا توصل التيار الكهربائي.
(3) التوصيلية الكهربية في المركبات ذات الروابط الفلزية.
- عندما تكون ذرات الفلز قريبة من بعضها في الحالة الصلبة ، فأن كل ذرة فلز تميل لفقد إلكترون أو أكثر من إلكترونات التكافؤ في الغلاف الخارجي.
- لكن تمتاز هذه الالكترونات بأنها حرة الحركة في بلورة الفلز.
- مما يؤدي إلى تخلل إلكترونات التكافؤ ( التى تكون على شكل سحابة ) بين الأيونات الموجبة للفلز.
- تقوم هذه السحابة بتقليل قوى التنافر بين أيونات الفلز فتربطها معاً وتتكون الرابطة الفلزية في نموذج يدعى البحر الالكتروني The sea of electrons
- هذا البحر الألكتروني يجعل التوصيلية الكهربية عالية جداُ