Eletricidade

A eletricidade manifesta-se nos átomos através das partículas elétrons e prótons. Essas partículas não são a eletricidade mas é a partir das mesmas que a eletricidade aparece.

Assim podemos definir a eletricidade como um fenômeno físico provocado por cargas elétricas. A carga elétrica é uma característica de cada partícula do átomo. Sendo que o átomo possui em seu núcleo os prótons (carga elétrica positiva) e em sua órbita os elétrons (carga elétrica negativa).

Em caso de alguma dúvida referente ao átomo e até para um melhor entendimento da eletricidade seria interessante o acesso ao material já produzido aqui no blog sobre esse tema, acesse o artigo Átomo.

A partir de agora veremos mais detalhes sobre a eletricidade. Veremos como ela pode se manifestar nos corpos, e não mais simplesmente nos átomos.

Veremos como a organização dos átomos nos corpos facilita a manifestação da eletricidade, e como é separado os materiais em dois grandes grupos em relação ao seu comportamento elétrico: condutores e isolantes.

E veremos mais:

• como os elétrons podem se movimentar através da matéria;
• como os materiais são classificados em condutores ou isolantes;
• quais são os materiais condutores, e quais os isolantes;
• que existem materiais intermediários entre condutores e isolantes, chamados semicondutores.

Eletrostática é o estudo dos efeitos da eletricidade acumulada nos corpos, ou seja, a eletricidade parada ou estática.

Eletrodinâmica é o estudo das cargas elétricas em movimento.

Em um futuro breve será criado nesse blog um conteúdo específico sobre eletrostática e eletrodinâmica. Busque no campo de buscas do blog.

Camadas Eletrônicas

Os elétrons ocupam órbitas bem definidas na eletrosfera de um átomo. A área em volta do núcleo do átomo recebe o nome de eletrosfera.

As órbitas ou camadas eletrônicas são o espaço de alocação dos elétrons, uma vez que os mesmos não giram desordenadamente em torno do núcleo, mas sim distribuídos em órbitas ou camadas eletrônicas.

Na figura abaixo temos uma visão das órbitas ou camadas eletrônicas dos átomos, de como elas são organizadas.

Camada eletrônica

Os átomos possuem sete camadas eletrônicas, as quais estão associadas a um número que varia de 1 a 7, chamado de número quântico principal (n), que correspondem a níveis energéticos, sendo que quanto menor o valor n, menor a energia associada.

Na tabela abaixo são apresentadas uma definição das camadas eletrônicas e o número máximo de elétrons que pode ser alocado em cada uma delas.

Camada	Número quântico principal (n)	Número máximo de elétrons
K	1	2
L	2	8
M	3	18
N	4	32
O	5	32
P	6	18
Q	7	8

Tabela camada eletrônica

Na primeira camada (a mais próxima do núcleo) cabem apenas dois elétrons, na segunda oito, na terceira 18, na quarta e na quinta 32, na sexta 18 e na sétima e última camada 8.

Como vimos os átomos possuem 7 camadas eletrônicas e a última camada também recebe o nome de camada de valência.

O átomo alcança sua maior estabilidade quando suas camadas estão completas, ou seja, quando elas contém o número máximo de elétrons que comportam. Quando isso não ocorre, o átomo manifesta afinidade química, ou seja, tende a se aproximar de outros átomos e a reagir com eles, de modo a formar uma molécula.

Para uma análise em eletricidade o que ocorre na última camada, tem especial importância, já que as propriedades físicas e químicas de um material dependem fundamentalmente do número de elétrons da última camada de seus átomos.

A tendência natural dos átomos é ter sua camada de valência completa. Assim para um átomo de oxigênio, que tem 6 elétrons na última camada, a tendência é atrair mais dois elétrons para tê-la completa com 8.

É por este motivo que o átomo de oxigênio tende a agrupar-se com outro átomo de oxigênio para poder compartilhar com ele os elétrons que faltam, formando assim a molécula de oxigênio; ou a unir-se a dois átomos de hidrogênio com a mesma finalidade, formar a molécula de água.

Quando possui a camada de valência completa, um átomo não se une a outros, sendo, portanto, inerte (sem atividade). É o caso dos átomos de gases como o hélio, neônio, xenônio e outros.

Quando a camada de valência não é completa, o átomo não só adquire afinidade química, mas também, ao se juntar a outros átomos, possibilita uma certa mobilidade dos elétrons através do material.

Ligações Atômicas

O comportamento dos elétrons de um material depende da forma como, nele, os átomos se unem; ou seja, depende de como ocorrem as ligações atômicas.

Materiais que possuem estrutura cristalina permite que todos os elétrons disponíveis sejam compartilhados. Nesses materiais os elétrons podem mover-se com grande liberdade entre os átomos. Como possuem cargas, os elétrons agem como transportadores de eletricidade, por isso dizemos que esses materiais são condutores de eletricidade.

O outro tipo de material é aquele cuja estrutura faz com que os elétrons fiquem presos a átomos determinados. Como não têm mobilidade, os elétrons não podem conduzir a eletricidade. Os materiais que possuem essa característica são conhecidos como isolantes.

Condutores e Isolantes

Na natureza, encontramos materiais em que os elétrons dispõem de todos os graus possíveis de mobilidade. Isso significa que não podemos dizer que existam apenas condutores perfeitos e isolantes perfeitos.

Entre os materiais ditos condutores, isto é, materiais em que os elétrons podem se movimentar livremente, e os isolantes, aqueles em que não há movimento algum, encontramos materiais com todos os graus possíveis de liberdade para os elétrons. Entre os condutores e os isolantes, temos, num grau intermediário, os materiais denominados semicondutores.

Na tabela abaixo temos uma lista de alguns desses materiais com suas respectivas classificações.

Condutores	Semicondutores	Isolantes
Prata	Germânio	Plástico
Cobre		Vidro
Ouro	Silício	Ar
Alumínnio		Vácuo

Lista materiais

Nos semicondutores, os elétrons se movimentam, mas encontram alguma dificuldade. Estes materiais são especialmente importantes para a eletrônica, devido a suas propriedades. Fazendo uma busca aqui no blog você poderá encontrar um artigo específico sobre semicondutores.

No grupo dos materiais condutores por ordem de qualidade temos:

• Prata
• Cobre
• Ouro
• Alumínio
• Latão
• Zinco
• Ferro

Dentre os isolantes, destacamos os seguintes:

• Ar
• Vidro
• Mica
• Borracha
• Plástico
• Papel
• Cerâmica

Referências: Tecset Eletrônica
Texto: Tecset Eletrônica
Imagens: Tecset Eletrônica