¿Por qué la plata es un mejor conductor que el platino?

La situación es mucho más complicada de lo que describiste. Al calcular la conductancia de un metal, primero debe evaluar los estados de energía permitidos de los electrones en el material a granel, lo que se hace colocando los núcleos en un patrón regular (dependiendo de la estructura cristalina). Por lo general, se utilizan varias aproximaciones, que pueden o no incluir la interacción entre los electrones. Luego cuenta el número de estados a una energía dada y obtiene la llamada densidad de estados. Luego comienzas a poner los electrones en estos estados de energía permitidos, hasta que se suman todos los electrones que pertenecen a ese elemento. Y solo entonces sabrás si algo es un conductor. Para los aisladores, existe una brecha de energía entre el estado más ocupado y el más bajo desocupado, es decir no hay estados justo por encima de la energía del estado más lleno (la llamada energía de Fermi). Para los metales, no hay.

Soy consciente de que esto puede ser difícil de seguir si no está familiarizado con estos términos, pero es solo para mostrar que a partir de un esquema de un solo átomo no se pueden concluir las propiedades electrónicas del material a granel.

En cuanto a por qué hay un mercado para los cables de platino, hay un mercado para cualquier cosa que la gente compre, tenga sentido o no.

Parece que ninguna de las respuestas hasta ahora ha abordado la verdadera razón por la que la plata es mejor conductora que el platino.

La razón es la dispersión de electrones. El modelo más simple de conductividad en la física del estado sólido se denomina modelo Drude . Esta es una descripción microscópica de lo que sucede con los electrones cuando aplicas un campo eléctrico para que se muevan. El modelo de Drude explica la ley de resistencia de Ohm, entre otras cosas, y funciona sorprendentemente bien para todos los conductores simples (y algunos no tan simples).

La suposición básica del modelo de Drude es que los electrones se dispersan de las cosas a medida que se mueven en el material. Básicamente, dispersan los iones de la red cristalina y pueden generar vibraciones de red (calor). Cada material tiene un tiempo de dispersión característico determinado por los detalles de la estructura cristalina, la temperatura y otras cosas. En los metales, los electrones se dispersan una vez cada$10^{-14}$segundos (!).

En última instancia, los electrones en el platino se dispersan más rápidamente que los de la plata (en un factor de dos más o menos). Según el modelo de Drude, esto significa que el platino tiene una conductividad más baja.

Sin embargo, como se mencionó anteriormente, el platino tiene una gran ventaja práctica: es un metal noble y no se oxida (a diferencia de la plata). Pero el oro también es noble y es mejor conductor que el platino. La única razón por la que se me ocurre por qué no prefieres el oro para los cables de audio es que es suave. Pero los cables de platino son probablemente un truco.

Agregaré mis dos centavos a las otras respuestas desde la perspectiva del audio que, con suerte, aclararían el problema del "cable de platino".

En primer lugar, existe la creencia en el campo del audio de que un conductor ideal, además de ser altamente conductor, estable y razonablemente inerte químicamente, también tendría un electrón s en la órbita superior con todas las órbitas inferiores llenas. Que yo sepa, solo hay 3 metales que cumplen este criterio: cobre, plata y oro, con los 3 colocados uno debajo del otro en la tabla periódica.

En segundo lugar, los conectores chapados en platino son extremadamente raros. Solo conozco un par de marcas importantes en el mundo que usan platino para enchapar. El platino generalmente se aplica solo sobre la plata, ya sea que la plata sea el metal base o que el metal base se recubra primero con una capa inferior de plata.

Existe una idea errónea generalizada de que la plata se oxida. Esto es incorrecto. El disolvente no se oxida a temperatura ambiente. También existe una idea errónea igualmente grande de que el óxido de plata es un buen conductor, por lo que los conectores de plata empañados no hacen una gran diferencia. Es cierto que el óxido de plata es conductor, pero el deslustre que se desarrolla fácilmente en los conectores plateados no es óxido de plata, porque la plata no se oxida. En cambio, es sulfuro de plata, de color marrón a marrón muy oscuro (a diferencia del negro puro del óxido de plata). El sulfuro de plata no es un conductor, sino un semiconductor. Por lo tanto, la idea de que el deslustre plateado no afecta la conexión es un mal mito.

La plata reacciona agresivamente con el sulfuro de hidrógeno, un gas que se encuentra naturalmente en el gas natural y que también proviene de la cocción de huevos (incluso frescos) y del escape de los automóviles. Si no tiene ninguna de estas tres fuentes en su área (poco probable), entonces sus conectores plateados permanecerán brillantes por mucho más tiempo. El platino no se deslustra ni se oxida a ninguna temperatura (p. ej., bujías revestidas de platino), por lo que puede proteger la plata del azufre del aire.

Es un concepto erróneo enorme y muy difundido que la elección del metal para el revestimiento tiene algo que ver con su conductividad. El espesor típico del revestimiento está entre$0.3\mu m$y$11\mu m$, más o menos, además tiene un área sustancial de conexión. Por lo tanto, la contribución a la resistencia de un cable delgado de varios pies de largo es absolutamente insignificante.

La elección del metal para el enchapado se basa en las propiedades antideslustre, la resistencia al desgaste, la conductividad razonable (por lo general, al menos el 15 % de cobre), la adhesión al metal base y la comercialización de metales nobles.

El enchapado en oro típico se realiza sobre una capa de níquel y, por lo tanto, esencialmente es solo un enchapado de níquel con un poco de protección adicional contra la oxidación. Rara vez se usa oro sobre cobre, porque el oro se disuelve en cobre. Esto hace un recubrimiento delgado (menos de$1\mu m$) no tiene sentido, mientras que un baño de oro grueso es caro. Los resultados de las pruebas muestran que un baño de oro de menos de$3\mu m$no protege bien de los ambientes hostiles. El oro tampoco es muy duradero para conexiones frecuentes, especialmente como revestimiento delgado.

Uno de los metales más populares para el enchapado de alta gama en la actualidad es el rodio. Se puede aplicar directamente sobre cobre o plata, tiene una conductividad razonable (como el platino) y no se desgasta (también como el platino).