¿Qué elemento es el mejor conductor de electricidad?

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En términos de la capacidad para conducir la electricidad, los materiales se pueden dividir a grandes rasgos en materiales conductores, semiconductores y aislantes o dieléctricos. Como su nombre lo indica, un conductor eléctrico es cualquier material que sea capaz de conducir electricidad cuando se conecta a una diferencia de potencial o cuando se somete a la acción de un campo eléctrico.

La capacidad de conducir la electricidad es una propiedad característica de los metales. De hecho, la gran mayoría de los mejores conductores son elementos metálicos. Sin embargo, un alótropo muy especial del carbono es capaz de competir incluso con el metal más conductivo de toda la tabla periódica.

¿Cómo se mide la capacidad de un material para conducir la electricidad?

La capacidad de un material para conducir la electricidad se mide por medio de la conductividad eléctrica. Esta es una propiedad intensiva de la materia que representa la conductancia de un conductor de longitud y sección transversal unitaria. Al ser una propiedad intensiva, no depende de las dimensiones o de la forma del conductor sino solo del material del que está hecho. Por esta razón, si deseamos comparar los elementos en función de su capacidad para conducir la electricidad, basta con comparar sus conductividades.

Dependiendo de la conductividad de un material, este puede clasificarse como conductor, semiconductor y aislante. La siguiente tabla muestra los rangos de conductividad para cada tipo de material:

Tipo de materialRango típico de conductividad (S/m)
Conductor102 – 108
Semiconductor10-6 – 10-4
Aislante10-19 – 10-11

Sabiendo qué valores de conductividad caracterizan a los conductores, la siguiente tabla muestra una lista ordenada de las conductividades de los 50 elementos de la tabla periódica que mejor conducen la electricidad. Estos valores corresponden a la conductividad de los elementos en volumen, es decir, en cantidades macroscópicas.

ElementoSímbolo químicoConductividad eléctrica (σ.m/S) a 20°C (293K)Tipo de Material
PlataAg6,30.107Conductor
CobreCu5,96.107Conductor
OroAu4,52.107Conductor
AluminioAl3,77.107Conductor
CalcioCa2,98.107Conductor
BerilioBe2,81.107Conductor
RodioRh2,33.107Conductor
MagnesioMg2,28.107Conductor
IridioIr2,13.107Conductor
SodioNa2,10.107Conductor
TungstenoW1,89.107Conductor
MolibdenoMo1,87.107Conductor
CobaltoCo1,79.107Conductor
ZincZn1,69.107Conductor
CadmioCd1,47.107Conductor
NíquelNi1,44.107Conductor
RutenioRu1,41.107Conductor
PotasioK1,39.107Conductor
IndioIn1,25.107Conductor
OsmioOs1,23.107Conductor
LitioLi1,08.107Conductor
HierroFe1,04.107Conductor
PlatinoPt9,52.106Conductor
PaladioPd9,49.106Conductor
EstañoSn8,70.106Conductor
CromoCr8,00.106Conductor
RubidioRb7,81.106Conductor
TantalioTa7,63.106Conductor
EstroncioSr7,58.106Conductor
GalioGa7,35.106Conductor
TorioTh6,80.106Conductor
TalioTl6,67.106Conductor
NiobioNb6,58.106Conductor
RenioRe5,81.106Conductor
ProtactinioPa5,65.106Conductor
VanadioV5,08.106Conductor
CesioCs4,88.106Conductor
PlomoPb4,81.106Conductor
Iterbio (290–300 K)Yb4,00.106Conductor
UranioU3,57.106Conductor
HafnioHf3,02.106Conductor
BarioBa3,01.106Conductor
AntimonioSb2,56.106Conductor
TitanioTi2,56.106Conductor
PolonioPo2,50.106Conductor
CirconioZr2,38.106Conductor
Escandio (290–300 K)Sc1,78.106Conductor
Lutecio (290–300 K)Lu1,72.106Conductor
Itrio (290–300 K)Y1,68.106Conductor
Lantano (290–300 K)La1,63.106Conductor

Como podemos observar, el elemento que mejor conduce la electricidad es la plata (Ag) y posee una conductividad de 6,30.107 S/m. Esto quiere decir que un bloque de plata pura con una sección transversal de 1 m2 y una longitud de 1 m tendrá una conductividad de 6,30.107 siemens o A/V. Esto, a su vez, quiere decir que, si aplicamos una diferencia de potencial eléctrico constante de 1 V entre las dos caras del conductor, se generará una corriente eléctrica de 6,30.107 amperios.

La conductividad expresada de esta manera es difícil de visualizar, ya que no es común contar con un bloque de 1 m3 de plata pura y usarlo como conductor eléctrico. En su lugar, es más conveniente expresar la conductividad en términos de S.m/mm2. En estas unidades, la conductividad de la plata es de 63,0 S.m/mm2. Esto implica que, si aplicamos un voltaje de 1 V en los extremos de un conductor de plata de 1 m de longitud y que posee un área de sección transversal de 1 mm2, se generará una corriente de 63,0 amperios.

La plata, el cobre, el oro y el aluminio como conductores eléctricos

Un cálculo simple a partir de los datps de la tabla anterior revela que la plata posee una conductividad 5,7% mayor que la del cobre, 39,4% mayor que la del oro y 67,1% mayor que la del aluminio. Sin embargo, estos tres elementos se utilizan con mucha mayor frecuencia en aplicaciones eléctricas que la plata. De hecho, la plata pocas veces se utiliza como conductor eléctrico a pesar de tratarse del elemento que mejor conduce la electricidad.

Las razones detrás de esto son simples. Por un lado, el cobre es un metal mucho más económico que la plata, mientras que es tan solo un poco menos conductivo. Por esta razón, tiene mucho más sentido utilizar cobre en aparatos electrónicos y en el cableado de edificaciones en lugar de plata, ya que el aumento en la conductividad no justifica el impresionante aumento en el precio.

Esto es aún más cierto en el caso del aluminio, el cual se utiliza incluso con mayor frecuencia y en mayor cantidad que el cobre, en especial en líneas de alta tensión de kilómetros de longitud. El aluminio es mucho más barato y fácil de producir que el cobre y además es más ligero y resistente a la corrosión. Si comparamos un conductor de cobre con uno de aluminio con el doble del área de la sección transversal, la conductancia del conductor de aluminio es más del doble que la del de cobre (conduce mejor la electricidad), su precio sigue siendo menor (aproximadamente un 40% más barato) y, además, es un 40% más liviano. Todas estas características hacen que el aluminio, a pesar de ocupar el cuarto lugar en conductividad, sea más conveniente como conductor que la plata y el cobre en muchas aplicaciones.

Por otro lado, el oro es un metal precioso mucho más costoso que la plata, es peor conductor eléctrico y es mucho más denso o pesado. Cabe preguntarnos entonces ¿por qué se utiliza el oro con mayor frecuencia como conductor eléctrico que la plata? La razón tiene que ver con las propiedades químicas del oro. Además de ser un metal precioso, el oro también es un metal noble muy resistente a la corrosión. Esto lo hace el material perfecto para la fabricación de contactos eléctricos en aplicaciones tales como equipos de computación, dispositivos móviles, etc. La plata, en cambio, adquiere rápidamente una pátina en su superficie al entrar en contacto con el aire, debido a la oxidación de los átomos de la superficie. Esto reduce su conductividad haciendo que este metal no sea adecuado para este tipo de aplicaciones.

El grafeno es mejor conductor que la plata

Si hablamos de conductividad de los elementos puros, hay un elemento que le gana a todos los demás y, curiosamente, no es la plata. Se trata del carbono. Sin embargo, no hablamos de cualquier carbono como el que podríamos encontrar de forma natural, sino de una forma muy especial de carbono llamada grafeno.

El grafeno es un alótropo del carbono muy particular. Se trata de un enrejado hexagonal de átomos de carbono con hibridación sp2 de un átomo de espesor. Consiste en una sola de las capas de átomos de carbono que conforman al alótropo grafito. Al ser de solo un átomo de espesor, este tipo de material se denomina cristal bidimensional y posee propiedades físicas únicas, entre ellas, la mayor conductividad eléctrica conocida.

En algunos laboratorios han reportado conductividades del orden de 8,0.107 S/m para el grafeno, lo cual es un 27% mayor que la conductividad de la plata, convirtiendo al grafeno, y por lo tanto al carbono, en el elemento que mejor conduce la electricidad.

A pesar de lo anterior, el hecho de que esta conductividad corresponda a muestras nanométricas de material en lugar de volúmenes macroscópicos del elemento, puede resultar poco adecuado comparar esta conductividad con la de los demás metales, las cuales se midieron para cada elemento en muestras macroscópicas. En esta escala, puede que alguna forma nueva de otro elemento resulte un mejor conductor incluso que el grafeno. Por esta razón, por los momentos, podemos dejarle la medalla de oro a la plata.

Referencias

10 Materiales Conductores De Electricidad. (2022). Cables y Conductores Eléctricos. https://cablesyconductores.com/materiales-conductores-de-electricidad/

Global, B. (2022, 12 enero). Can graphene-based conductors compete with copper in electrical conductivity? Bosch Global. https://www.bosch.com/stories/can-graphene-compete-with-copper-in-electrical-conductivity/

Orendain, S. (2020, 11 agosto). ¿Cuál es el mejor conductor de electricidad? Circuitos Listos. https://circuitoslistos.com/cual-es-el-mejor-conductor-de-electricidad/

Pastor, J. (2014, 7 febrero). El grafeno conduce la electricidad aún mejor de lo que apuntaba la teoría. Xataka. https://www.xataka.com/investigacion/el-grafeno-conduce-la-electricidad-aun-mejor-de-lo-que-apuntaba-la-teoria

Rizwan, A. (2021, 3 septiembre). Why Silver is a Good Conductor of Electricity? Biomadam. https://www.biomadam.com/why-silver-is-good-conductor-of-electricity

Silver is the best conductor of heat and electricity.(a) True(b) False. (2020, 14 agosto). Vedantu. https://www.vedantu.com/question-answer/silver-is-the-best-conductor-of-heat-and-class-10-chemistry-cbse-5f363d6ff224761096d481fb

Why is silver the best conductor of electricity? (2016, 16 noviembre). Physics Stack Exchange. https://physics.stackexchange.com/questions/293019/why-is-silver-the-best-conductor-of-electricity

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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