Grade 12
  1. Estado sólido  1.1. Classificação dos sólidos  1.2. Rede Cristalina e Célula Unitária  1.3. Eficiência de Empacotamento  1.4. Densidade da célula unitária  1.5. Imperfeições em sólidos (defeitos pontuais e de linha)  1.6. Propriedades Elétricas dos Sólidos (Condutores, Isoladores e Semicondutores)  1.7. Propriedades Magnéticas dos Sólidos (Materiais Diamagnéticos, Paramagnéticos e Ferromagnéticos)
  2. Solução  2.1. Tipos de Soluções (Homogêneas e Heterogêneas)  2.2. Expressando a concentração de soluções (percentual de massa, percentual de volume, molaridade, molalidade, normalidade, fração molar)  2.3. Solubilidade de sólidos e gases em líquidos (Lei de Henry)  2.4. Lei de Raoult e Soluções Ideais e Não Ideais  2.5. Propriedades do Síndrome  2.6. Massa molar anômala e fator de Van't Hoff
  3. Eletroquímica  3.1. Células eletroquímicas (células galvânicas e eletrolíticas)  3.2. Célula galvânica e força eletromotriz da célula  3.3. Potencial de eletrodo padrão e série eletroquímica  3.4. Equação de Nernst e suas aplicações  3.5. Condutividade e células eletrolíticas (condutividade específica, molar e equivalente)  3.6. Lei de Kohlrausch e suas aplicações  3.7. Baterias (células primárias e secundárias)  3.8. Corrosão e sua prevenção
  4. Cinética química  4.1. Taxa de reação química  4.2. Fatores que afetam a taxa de reação (concentração, temperatura, catalisador, área de superfície)  4.3. Ordem e molecularidade da reação  4.4. Integrated Rate Equations (Zero, First and Second Order)  4.5. Meia-vida de uma reação  4.6. Teoria das colisões e energia de ativação  4.7. Equação de Arrhenius e suas aplicações
  5. Química de superfícies  5.1. Adsorção e seus tipos (Físicosorção e Quimissorção)  5.2. Catalisadores e seus tipos (homogêneos e heterogêneos)  5.3. Colóides e suas propriedades (efeito Tyndall, movimento Browniano, coagulação)  5.4. Emulsões e géis  5.5. Aplicações dos Colóides
  6. Princípios gerais e processos de separação de elementos  6.1. Presença de metais e minerais  6.2. Concentração de minérios (separação por gravidade, flotação espumante, separação magnética)  6.3. Extração de metais brutos (torrefação, calcinação, redução)  6.4. Princípios termodinâmicos e eletroquímicos da metalurgia  6.5. Refinação de metais
  7. Elementos do bloco p  7.1. Elementos do Grupo 15 (nitrogênio e fósforo)  7.2. Elementos do Grupo 16 (Oxigênio, Enxofre e seus Compostos)  7.3. Elementos do Grupo 17 (Halogênios e seus Compostos)  7.4. Elementos do Grupo 18  7.5. Propriedades e Tendências nos Elementos do Bloco p  7.6. Compostos importantes de elementos do bloco p (amônia, fosfina, ácido sulfúrico, ácido clorídrico)  7.7. Compostos Inter-halogênios e suas aplicações
  8. Elementos do bloco d e bloco f  8.1. Propriedades Gerais dos Metais de Transição  8.2. Propriedades dos Metais de Transição Interna (Lantanídeos e Actinídeos)  8.3. Contrações dos lantanídeos e actinídeos  8.4. Química de Coordenação dos Elementos do Bloco d
  9. Compostos de coordenação  9.1. A teoria de Werner e os conceitos modernos  9.2. Número de coordenação e tipo de ligante  9.3. Nomenclatura de Compostos de Coordenação  9.4. Isomerismo (geométrico e óptico) em compostos de coordenação  9.5. Ligação em Compostos de Coordenação (Teoria da Ligação de Valência e Teoria do Campo Cristalino)  9.6. Estabilidade e aplicações de compostos de coordenação na medicina e na indústria
  10. Haloalcanos e haloarenos  10.1. Classificação e nomenclatura de haloalcanos e haloarenos  10.2. Propriedades Físicas e Químicas de Haloalcanos e Haloarenos  10.3. Mecanismo de Reações de Substituição Nucleofílica (SN1 e SN2)  10.4. Usos e efeitos ambientais (depleção do ozônio, CFCs)
  11. Álcool, fenol e éter  11.1. Estrutura e classificação de álcoois, fenóis e éteres  11.2. Preparação e propriedades dos álcoois  11.3. Preparação e propriedades do fenol  11.4. Preparação e propriedades dos éteres  11.5. Reações Químicas e Usos
  12. Aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos  12.1. Estrutura e nomenclatura em aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos  12.2. Preparação e propriedades de aldeídos e cetonas  12.3. Reações químicas em aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos (adição nucleofílica, oxidação e redução)  12.4. Preparação e Propriedades dos Ácidos Carboxílicos  12.5. Reações Químicas e Usos dos Ácidos Carboxílicos
  13. Compostos orgânicos nitrogenados  13.1. Aminas (classificação, estrutura, basicidade)  13.2. Preparação e propriedades das aminas  13.3. Reações de Aminas (Diazotização, Reação de Carbilamina)  13.4. Sais de Diazonio e suas aplicações na indústria de tintas
  14.1. Carboidratos (classificação e propriedades)  14.2. Proteínas (Estrutura e Função)  14.3. Enzimas (Mecanismo e Função)  14.4. Ácidos nucléicos (DNA e RNA)  14.5. Vitaminas e hormônios
  15. Polímero  15.1. Classificação de Polímeros (Adição, Condensação, Copolímeros)  15.2. Tipos de polimerização (radical livre, iônica, condensação)  15.3. Polímeros Importantes e Suas Utilizações  15.4. Polímeros biodegradáveis e não biodegradáveis
  16. Química no Cotidiano  16.1. Drogas e sua classificação (analgésicos, antipiréticos, antibióticos, antiácidos)  16.2. Produtos químicos em alimentos e cosméticos (conservantes, adoçantes artificiais, antioxidantes)  16.3. Agentes de limpeza e detergentes (sabões, detergentes sintéticos, surfactantes)  16.4. Química Ambiental (Poluição, Química Verde, Química Sustentável)

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Propriedades Elétricas dos Sólidos (Condutores, Isoladores e Semicondutores)


Os sólidos são caracterizados por uma estrutura definida onde as partículas estão muito próximas umas das outras. Entre as diversas propriedades dos sólidos, suas propriedades elétricas são de vital importância. Neste artigo, discutiremos as propriedades elétricas de três tipos principais de sólidos: condutores, isoladores e semicondutores. Exploraremos exemplos para entender melhor suas características, os princípios por trás de suas funções e suas aplicações no mundo real.

Condutor

Condutores são materiais que permitem o fluxo livre de carga elétrica, geralmente na forma de elétrons. Os condutores mais comuns são metais como cobre, prata e alumínio. Quando um campo elétrico é aplicado, os elétrons no condutor começam a se mover, produzindo uma corrente elétrica.

Teoria dos condutores

A principal razão pela qual a corrente elétrica flui em condutores é a presença de elétrons livres. Nos condutores metálicos, os elétrons externos estão fracamente ligados ao átomo, formando o que é conhecido como "nuvem de elétrons". Esses elétrons podem se mover livremente através da rede em resposta a um campo elétrico, causando o fluxo de corrente. Isto é explicado pelo modelo de elétrons livres:

Elétrons em metal = elétrons livres ≈ nuvem de elétrons

Visualização de condutores

Considere uma simples ilustração de uma malha de metal em um fio condutor:

Íons metálicos elétrons livres

Exemplos de condutores

  • Cobre (Cu): é conhecido por sua excelente condutividade e é comumente usado em fiação elétrica.
  • Prata (Ag): Possui a mais alta condutividade elétrica de qualquer elemento.
  • Alumínio (Al): Usado em linhas de energia porque é leve e relativamente bom condutor.

Isolador

Isoladores são materiais que impedem ou reduzem substancialmente o fluxo de cargas elétricas. Eles são frequentemente usados para nos proteger de choques elétricos inesperados e para restringir o fluxo de corrente para os caminhos desejados em circuitos elétricos.

O princípio do isolador

Os elétrons nos isoladores estão fortemente ligados aos seus átomos e são incapazes de se mover livremente sob a influência de um campo elétrico. Como resultado, os materiais não conduzem eletricidade de forma eficaz. Isso pode ser atribuído à grande lacuna de energia (>3 eV) entre a banda de valência e a banda de condução:

Lacuna de energia (ΔE) > 3 eV → Isolador

Visualização dos isoladores

Considere uma simples ilustração da estrutura atômica de um isolador:

Átomos

Exemplos de isoladores

  • Borracha: Comumente usada em luvas e botas isolantes para trabalhos elétricos.
  • Vidro: Usado em isoladores para linhas de alta tensão.
  • Plástico: Muitas vezes usado para revestir fios e cabos.

Semicondutores

Semicondutores têm propriedades elétricas que ficam entre condutores e isoladores. Eles têm uma lacuna moderada na banda de energia (~1 eV) e sua condutividade pode ser facilmente manipulada por impurezas (dopagem) ou por condições externas como temperatura ou luz.

Teoria dos semicondutores

Semicondutores têm uma menor lacuna de energia entre as bandas de valência e condução do que os isoladores. No zero absoluto, eles se comportam como isoladores, mas a altas temperaturas ou quando energia é fornecida, os elétrons podem saltar para a banda de condução, permitindo o fluxo de corrente.

Lacuna de energia (ΔE) ≈ 1 eV → Semicondutor

Tipos de semicondutores

Os semicondutores podem ser classificados em dois tipos principais:

  • Semicondutores intrínsecos: Puros, sem impurezas. Exemplo: Silício (Si).
  • Semicondutores extrínsecos: Impurezas são adicionadas para modificar a condutividade. Estes são divididos em:
    • Do tipo N: Os elétrons extras contribuem para a condução. Exemplo: Silício dopado com fósforo.
    • Do tipo P: Os buracos contribuem para a condução. Exemplo: Silício dopado com boro.

Visualização de semicondutores

Considere uma simples ilustração de um semicondutor intrínseco:

Átomo de silício

Exemplos de semicondutores

  • Silício (Si): Amplamente utilizado em dispositivos eletrônicos como computadores e smartphones.
  • Germânio (Ge): Usado em transistores e diodos.
  • Arseniato de gálio (GaAs): Usado em componentes de alta velocidade e optoeletrônicos.

Aplicação

Cada tipo de sólido tem diferentes aplicações dependendo de suas propriedades elétricas:

  • Condutores: Usados em fiação e conexões elétricas.
  • Isoladores: Usados no revestimento de fios elétricos e como isoladores em eletrônicos.
  • Semicondutores: Importantes na fabricação de componentes eletrônicos como transistores, diodos e células solares.

Conclusão

Compreender as propriedades elétricas de condutores, isoladores e semicondutores é fundamental no projeto e aplicação de vários sistemas elétricos e eletrônicos. À medida que a tecnologia avança, esses materiais desempenham um papel vital nas inovações que moldam nosso mundo moderno.


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Propriedades Elétricas dos Sólidos (Condutores, Isoladores e Semicondutores)

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