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Lunes 24 de Noviembre de 2014
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Conductores, Aisladores y Semiconductores

(15/11/06 - Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por María Cristina Chaler)

¿Cómo se comportan las sustancias frente a la electricidad?

Las que permiten fácilmente el paso de la electricidad a través de ellas son llamadas conductoras. Tal es el caso de los metales, y esto se debe a su íntima estructura.

Como aclaramos en notas anteriores, el modelo metálico se describe como núcleos positivos sumergidos en un mar electrónico. Los electrones no pertenecen a ningún núcleo en especial, sino que fluyen a través de los mismos. Esa libertad electrónica permite que los metales se comporten como conductores.

El agua salada o el agua de la canilla también conducen la electricidad, por eso resulta tan peligroso manipular artefactos eléctricos con las manos húmedas o en lugares donde hay agua.

Recordemos que las sales son compuestos iónicos formado por cationes (grupos atómicos +) y aniones (grupos atómicos -), que al estar disueltas en agua se mueven en el interior de la misma facilitando el pasaje de corriente eléctrica.

El grafito es una sustancia formada por átomos de carbono, que en su estructura consta de gigantescas moléculas que forman láminas dispuestas paralelamente entre sí. Dentro de cada lámina los átomos se enlazan compartiendo sus electrones (covalente) ocupando los vértices de un hexágono y formando una gran red, semejante a un panal. Así, cada átomo de carbono está rodeado por tres átomos más y comparte con ellos un par electrónico. Recordemos que el carbono posee cuatro electrones en su último nivel y debe compartir cuatro para alcanzar el estado ideal, por lo que en este caso, al estar rodeado de tres átomos, el cuarto electrón queda sin preferencia con respecto a los núcleos y no se le atribuirá a ninguno en particular. De este modo, fluirá a través de ellos y el material será conductor.

El grafito es una sustancia blanda, de color gris oscuro y presenta un brillo característico que le da la movilidad electrónica de su estructura. Se usa para construir electrodos industriales.

Toda sustancia que posea movilidad de cargas eléctricas en su interior puede conducir la electricidad.

En posición opuesta a las sustancias anteriormente descriptas, encontramos a los aisladores, sustancias que no poseen en su estructura movilidad electrónica, ni movimiento alguno de cargas eléctricas, por lo que la electricidad no fluye a través de ellas.

Son sustancias aisladoras el vidrio, la porcelana, el caucho, al plástico, la madera. Pero ¡cuidado! todos ellos al estar secos, porque cuando se humedecen el agua los hace conductores.
Tanto unas sustancias como otras son de gran utilidad para el hombre, las primeras sirven para la conducción eléctrica, cuando necesitamos que esto ocurra, y las otras aíslan las zonas eléctricamente peligrosas.

Entre estos dos tipos de sustancias están los semiconductores, que poseen propiedades intermedias y se usan fundamentalmente en electrónica. Son no metales como el Silicio (Si) y el Germanio (Ge), que pertenecen al grupo IVA (grupo del carbono) de la tabla periódica. Conducen en forma bastante imperfecta la electricidad, pues tienen los electrones fuertemente aferrados al núcleo, pero al aumentar la temperatura éstos adquieren energía, se movilizan y la sustancia aumenta su capacidad de conducir (conductividad).

Tecnológicamente se hace un truco que consiste en agregarle impurezas controladas del grupo VA (P_ fósforo, As_ arsénico, Sb_ antimonio). Como estos elementos poseen 5(cinco) electrones, en su último nivel compartirán fuertemente 4(cuatro) de ellos, quedando uno a disposición de todos los núcleos, por lo tanto, con alta movilidad, lo que mejora muchísimo la conductividad del material. Este tipo de semiconductor se clasifica como n (negativo) porque le sobran electrones.

También hay otro truco tecnológico que es impurificarlos con elementos del grupo 3A (Al_ aluminio, Ga_ galio, In _ indio). Como estos elementos poseen 3 (tres) electrones que comparten en el último nivel, el cuarto electrón deja una especie de hueco y por lo tanto esta falta favorece a la conducción eléctrica, ya que los electrones circulan por el material para ocupar esos huecos. Estos se llaman semiconductores p (positivos), pues la escasez de electrones es considerada positiva.

Los semiconductores son utilizados ampliamente para la fabricación de productos electrónicos, como transistores y circuitos integrados, y forman parte del gran adelanto tecnológico de estos últimos años.

El hombre descubre y con su ingenio utiliza lo que la naturaleza le da y lo adapta para el logro de su confort y comodidad. La tecnología es la aplicación de los conocimientos científicos con el fin de generar adelanto y progreso que mejoren la calidad de vida de la humanidad.

Todo esto debe manejarse con el respeto y cautela, de modo que el avance tecnológico no perjudique el sutil equilibrio de la naturaleza. Si lo alteramos, para restablecerlo ella generará fuerzas que a veces pueden resultar perjudiciales en lugar de beneficiosas.

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