Các nguyên tố kim loại dẫn điện: Hiểu vì sao và top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất

Có một sự kỳ diệu ngầm trị trong thế giới của các nguyên tố kim loại - khả năng dẫn điện tuyệt vời. Từ bạc sang đồng, vàng đến nhôm, những loại kim loại này không chỉ làm cho cuộc sống của chúng ta tiện nghi hơn, mà còn mở ra những cánh cửa mới trong lĩnh vực công nghiệp và công nghệ. Nhưng tại sao chúng lại có khả năng dẫn điện tốt và liệu có loại kim loại nào vượt trội hơn những loại khác? Hãy cùng tìm hiểu về độ dẫn điện của kim loại và khám phá top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất trong bài viết dưới đây.

Tại sao các nguyên tố kim loại có thể dẫn điện

Trước khi tìm hiểu về những kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất, trước tiên chúng ta cần hiểu tại sao chúng lại có khả năng dẫn điện nhé! Như chúng ta đã biết, các nguyên tử bên trong kim loại tạo thành một cấu trúc mạng mà qua đó, các electron ở bên ngoài có thể tự do di chuyển một cách dễ dàng.

Thay vì xoay quanh các nguyên tử tương ứng, electron sẽ xoay quanh hạt nhân dương của những ion kim loại tương tác. Sau đó, chúng sẽ tự do di chuyển làm cho kim loại có khả năng dẫn điện tốt.

Tìm hiểu về độ dẫn điện của kim loại

Tìm hiểu về độ dẫn điện của kim loại

Trước khi nói về những kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất hãy cùng tìm hiểu về độ dẫn điện của kim loại. Độ dẫn điện của kim loại (EC) cho biết mức độ truyền tải dòng điện cũng như khả năng dẫn điện của từng kim loại.

Một kim loại có số lượng hay mật độ electron càng lớn thì độ dẫn điện của kim loại đó càng cao.

Ý nghĩa độ dẫn điện của kim loại:

• Giúp dễ dàng kiểm tra độ dẫn điện của các thiết bị điện tử, hạn chế rò rỉ khi làm việc quá công suất.
• Giúp kiểm tra độ tinh khiết của vật liệu.
• Giúp lựa chọn được kim loại phù hợp nhất với yêu cầu và tính chất riêng của công việc.

Top 10 kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất theo thứ tự giảm dần

Top 10 kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất hiện nay là những loại nào? Hãy cùng điểm danh ngay dưới đây.

1. Kim loại Bạc (Ag)

Chắc chắn rằng bạc chính là kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất trong tất cả các kim loại. Bạc có màu trắng, tính mềm, dẻo dễ uốn cong và có khả năng dẫn điện rất tốt. Tuy nhiên giá thành của bạc lại khá cao nên không được sử dụng phổ biến.

Bạc có khả năng dẫn điện tốt nhất

2. Kim loại Đồng (Cu)

Đồng cũng là kim loại có tính mềm dẻo, dễ uốn cong và cũng là kim loại đang được sử dụng làm vật liệu dẫn điện phổ biến nhất hiện nay. Tuy nhiên nếu có chứa tạp chất thì độ dẫn điện của đồng sẽ giảm rất nhiều.

3. Kim loại Vàng (Au)

Vàng là một kim loại chuyển tiếp, với tính mềm, dễ uốn cong và dát mỏng. Vì vậy vàng cũng có khả năng dẫn điện rất tốt. Nhưng vàng cũng có giá thành rất cao nên chưa được sử dụng để làm thiết bị dẫn điện.

4. Kim loại Nhôm (Al)

Kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất chắc chắn không thể không thể đến nhôm. Là một kim loại rất phổ biến và nhôm cũng đang được sử dụng làm dây dẫn điện.

5. Kim loại Natri (Na)

Natri là một kim loại nhưng lại khá mềm, có thể cắt được bằng dao. Tuy rằng có khả năng dẫn điện nhưng lại không phù hợp để làm các thiết bị truyền điện

6. Kim loại Wolfram (W)

Ngược lại với natri, wolfram là kim loại cứng, giòn, rất khó gia công và không phù hợp để làm thiết bị dẫn điện mặc dù là một kim loại dẫn điện tốt và thường được sử dụng để làm dây tóc bóng đèn.

Wolfram được sử dụng để chế tạo dây tóc bóng đèn

7. Kim loại Đồng thau (CuZn)

Đây là một hợp kim giữa kẽm và đồng, có màu vàng lấp lánh, có thể nói đây là một hợp chất kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất. Nhưng nó thường được sử dụng làm vật liệu để hàn, hoặc đầu đạn súng, nhạc cụ, thậm chí là cả trang sức giá trị thấp.

8. Kim loại Sắt (Fe)

Sắt là một kim loại phổ biến và lâu đời nhất trên Trái Đất, đặc trưng của sắt cứng, chắc chắn và được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống như chế tạo các công cụ lao động, đồ gia dụng, vật liệu xây dựng,...

9. Kim loại Crom (Cr)

Crom thuộc kim loại rất hiếm gặp. Crom có đặc tính giòn, cứng, chống trầy xước tốt và rất khó nóng chảy. Được sử dụng như chất xúc tác không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp như đánh bóng bề mặt, khuôn để đúc gạch nung,...

10. Kim loại Chì (Pb)

Chì là kim loại mềm nhưng có trọng lượng lớn và rất độc hại. Chì thường được sử dụng để chế tạo ắc quy, tấm chắn chất phóng xạ,...Nó cũng là thành phần phổ biến của son môi, nhưng nếu lượng chì quá cao sẽ rất nguy hiểm.

Kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất là gì thì có lẽ bây giờ bạn đã tự tin trả lời câu hỏi này rồi phải không và đây cũng là 10 kim loại có khả năng dẫn điện tốt nhất trong tất cả các kim loại và phi kim.

Định nghĩa độ dẫn điện

Độ dẫn điện là một thông số thể hiện mức độ truyền tải dòng điện hay chính là khả năng dẫn điện của một chất. Nó phụ thuộc vào các hạt mang điện tích (các ion). Các ion này có thể mang điện tích âm (-) hoặc điện tích dương (+). 

Theo định luật Ohm về sự dẫn điện "Dòng điện tỷ lệ với điện trường tương ứng và tham số tỷ lệ chính là độ dẫn điện" và nó được biểu thị như sau:

Mật độ dòng điện = Cường độ điện trường x độ dẫn điện

Độ dẫn điện cũng là nghịch đảo của điện trở và cả hai giá trị này đều là những giá trị vô hướng. Đơn vị của độ dẫn điện thường là milliSiemans trên một centimet (mS/cm), riêng tại Mỹ thì % IACS (International Annealed Copper Standard). Đối với các đường điện cao thế, độ dẫn điện của dây trần thường được đưa ra bằng % IACS.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện của kim loại

Độ dẫn điện của kim loại chịu ảnh hưởng bởi một số yếu tố sau:

- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao sẽ làm giảm khả năng dẫn điện của kim loại vì các electron tự do đang di chuyển hỗn loạn sẽ di chuyển thành dòng khi được kết nối với nguồn điện. Khi nhiệt độ tăng, sự dao động của các cation tăng lên làm tăng trở kháng dòng electron tự do trong kim loại. Một số chất dẫn điện tốt ở nhiệt độ cực thấp sẽ biến thành chất siêu dẫn.

- Tạp chất: Kim loại có khả năng dẫn điện kém khi có nhiều tạp chất được thêm vào,

- Hình dáng và kích thước: Nguyên liệu dày sẽ có khả năng dẫn điện tốt hơn nguyên liệu mỏng cùng độ dài và kích thước. Nếu 2 miếng nguyên liệu có độ dày giống nhau thì miếng dài sẽ dẫn điện kém hơn miếng ngắn.

Mỗi kim loại có độ dẫn điện khác nhau, chủ yếu là do mật độ electron tự do của chúng không giống nhau.

Bạc (AG)

Trong số các kim loại dẫn điện, bạc là kim loại dẫn điện tốt nhất. Bạc có tính chất mềm dẻo, dễ uốn cong, do đó dễ dàng thay đổi hình dạng. Bạc có màu trắng.

Trong cuộc sống, bạc có nhiều ứng dụng. Trước đây, bạc được sử dụng để đúc tiền, ... Còn hiện nay, bạc được sử dụng để làm trang sức, tráng gương, làm chén đũa, que hàn, ...

Mặc dù là kim loại dẫn điện tốt nhất, nhưng bạc không được sử dụng làm chất dẫn điện vì có giá thành cao.

Đồng (Cu)

Ngay sau bạc, đồng (cu) là kim loại dẫn điện thứ hai. Đồng có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt tốt. Nó có số nguyên tử là 29 và có tính chất dễ uốn cong. Đồng là một kim loại xuất hiện từ rất sớm trong tự nhiên, đã được con người khai thác và sử dụng dưới dạng thô sơ. Ở Việt Nam, nghề đúc đồng từ lâu đã trở thành một phần của văn hóa, tạo ra những di vật mang giá trị lịch sử vượt thời gian.

Không chỉ có khả năng dẫn điện tốt, đồng còn có giá thành phù hợp, vì vậy được sử dụng phổ biến trong việc dẫn điện và dẫn nhiệt. Đồng được sử dụng để chế tạo dây điện, đúc tượng, cuộn dây từ nam châm, động cơ điện, ...

Nhiều đồ gia dụng và mỹ nghệ cũng được sản xuất từ đồng như: đồ thờ cúng, bát đĩa, que hàn, ...

Vàng (Au)

Tương tự như đồng, vàng cũng là kim loại dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt. Hơn nữa, nó còn khá kháng oxy hóa và có tính chất chống ăn mòn cao.

Tuy nhiên, từng loại vàng sẽ có cách sử dụng khác nhau. Vàng nguyên chất mềm nên thường được kết hợp với bạc, đồng để làm cứng. Vàng và hợp kim của nó được sử dụng rộng rãi nhất trong việc làm trang sức và trao đổi tiền tệ.

Không phải tất cả các kim loại có khả năng dẫn điện tốt đều được sử dụng làm chất dẫn điện. Do đồng có giá trị cao nên thường được sử dụng làm trang sức.

Nhôm (Al)

Trong số các kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay, nhôm chỉ đứng ở vị trí thứ tư. Nhôm có tính chất dẻo, dễ nóng chảy ở nhiệt độ cao. Điều này làm cho nhôm dễ sử dụng trong quá trình sản xuất. Đặc biệt, nhôm là kim loại có khả năng chống ăn mòn rất tốt.

Nhôm và hợp kim của nó đóng vai trò rất quan trọng trong ngành công nghiệp hàng không và vũ trụ và là vật liệu cấu trúc. Bạn có thể thấy nhôm được sử dụng rộng rãi nhất để làm vách ngăn xây dựng, tấm lợp mái nhà, cột, trụ nhà, ...

Ngoài ra, nhôm còn được sử dụng quan trọng trong các lĩnh vực khác như: chế tạo chi tiết trong các phương tiện vận tải, xử lý nước, xây dựng, hàng tiêu dùng có độ bền cao như đồ ngủ, đồ nấu nướng, đường dây truyền điện, máy móc, ...

Natri (Na)

Natri có nguyên tố hóa học với khối lượng nguyên tử là 23, số nguyên tử là 11, ký hiệu là Na. Đây là một kim loại mềm, có màu bạc, khi bị oxy hóa thì chuyển sang màu trắng xám.

Natri được sử dụng rộng rãi trong đời sống con người, đặc biệt là là thành phần quan trọng trong sản xuất este và các hợp chất hữu cơ. Ngoài ra, Na cũng là thành phần của muối ăn NaCl, được sử dụng trong làm xà phòng, làm mịn bề mặt kim loại, làm tinh khiết kim loại nóng chảy, đèn hơi, ... Trong các phản ứng nguyên tử, natri là chất lỏng dẫn nhiệt cho lò ...

Wolfram (W)

Giảm dần tính chất dẫn điện khi xuống từ wolfram. Đây không phải là kim loại dẫn điện tốt nhất. Kim loại này được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Wolfram là một kim loại có tính chất đặc trưng như cứng, giòn, nặng và đặc biệt có khả năng chống axit, kiềm và oxi hóa tốt.

Wolfram tinh khiết được sử dụng phổ biến nhất trong ngành điện. Nó được sử dụng chủ yếu để làm dây tungsten của bóng đèn và tấm bia bắn phá của thiết bị điện tử.

Ngoài ra, nó có tính trơ và dẫn điện tốt, do đó còn được sử dụng để chế tạo kính hiển vi và điện cực.

Đồng thau (CuZn37)

Đồng thau là một hợp kim từ đồng và kẽm. Nó có khả năng dẫn điện thấp hơn so với đồng.

Một đặc điểm nổi bật làm cho đồng thau có giá trị là màu sắc tự nhiên đẹp. Nó thường được sử dụng để chế tạo đồ trang sức có giá trị cao. Ngoài ra, nó còn được sử dụng nhiều trong một số lĩnh vực chế tạo vật liệu hàn, nhạc cụ và đồ trang trí nghệ thuật.

Sắt (Fe)

Sắt có ký hiệu là Fe, đây là kim loại dẫn điện tốt thứ tám trong số các kim loại hiện nay. Kim loại này đã phổ biến từ rất lâu, nó cứng và chắc chắn, có tính chất giữ hình dạng.

Có thể nói rằng, đến hiện tại, sắt là kim loại được sử dụng phổ biến nhất trong cuộc sống con người. Hầu như ở mọi lĩnh vực và ngành nghề, sự ứng dụng của sắt là cần thiết. Nó được dùng để chế tạo các dụng cụ lao động như xẻng, cuốc, gậy, ... chế tạo đồ gia dụng như bàn, tủ, giường, cầu thang, ... Đặc biệt trong ngành sản xuất ô tô hoặc kiến trúc, không có kim loại nào có thể thay thế được sắt về độ cứng và chắc chắn cho công trình hoặc sản phẩm.

Crôm

Mặc dầu thuộc cùng nhóm kim loại, mỗi nguyên tố đều có những đặc tính riêng. Crôm là một kim loại có khả năng chống trầy xước cao, giòn, cứng và khó nóng chảy. Do đó, Crom thường được sử dụng trong việc chế tạo những vật dụng có thể sử dụng trong thời gian dài. Mặc dù Crôm hiếm khi gặp trong đời sống hàng ngày, nhưng nó lại là một trong những chất xúc tác không thể thiếu trong ngành công nghiệp, như đánh bóng bề mặt, tạo tính không rỉ cho dao, kéo, tạo màu sắc rực rỡ cho sơn, nhuộm, khuôn đúc gạch nung, chất phụ trợ trong thức ăn đói và là phụ gia quan trọng của xăng.

Trên đây là danh sách top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất mà chúng ta đã tìm hiểu. Việc hiểu về độ dẫn điện của kim loại không chỉ cung cấp cho chúng ta những kiến thức hữu ích về vật liệu, mà còn giúp chúng ta áp dụng lợi thế này vào nhiều lĩnh vực khác nhau. Kim loại dẫn điện không chỉ là một phần quan trọng của công nghệ và điện tử, mà nó còn có thể mở ra những cơ hội mới cho sự phát triển và ứng dụng trong tương lai.