Perkara atom

Konduktor dan penebat

Cara ikatan atom mempengaruhi sifat elektrik bahan yang mereka bentuk. Contohnya, dalam bahan yang disatukan oleh ikatan logam, elektron terapung longgar di antara ion logam. Elektron ini akan bebas bergerak jika daya elektrik dikenakan. Contohnya, jika wayar tembaga dipasang di kutub bateri, elektron akan mengalir di dalam wayar. Oleh itu, arus elektrik mengalir, dan tembaga dikatakan sebagai konduktor.

Aliran elektron di dalam konduktor tidak begitu sederhana. Elektron bebas akan dipercepat untuk sementara waktu tetapi kemudian bertabrakan dengan ion. Dalam proses perlanggaran, sebahagian tenaga yang diperoleh oleh elektron akan dipindahkan ke ion. Akibatnya, ion akan bergerak lebih cepat, dan pemerhati akan melihat kenaikan suhu wayar. Penukaran tenaga elektrik ini dari pergerakan elektron menjadi tenaga haba disebut rintangan elektrik. Dalam bahan rintangan tinggi, wayar memanas dengan cepat semasa arus elektrik mengalir. Dalam bahan rintangan rendah, seperti wayar tembaga, sebahagian besar tenaga tetap bersama elektron yang bergerak, jadi bahan tersebut mampu menggerakkan tenaga elektrik dari satu titik ke titik yang lain. Kekonduksiannya yang sangat baik, bersama dengan kos yang rendah, mengapa tembaga biasanya digunakan dalam pendawaian elektrik.

Keadaan yang bertentangan tepat terdapat pada bahan, seperti plastik dan seramik, di mana elektron semuanya terkunci ke ikatan ionik atau kovalen. Apabila jenis bahan ini diletakkan di antara kutub bateri, arus tidak mengalir — tidak ada elektron yang bebas bergerak. Bahan sedemikian dipanggil penebat.

Sifat magnet

Sifat magnet bahan juga berkaitan dengan tingkah laku elektron dalam atom. Elektron dalam orbit boleh dianggap sebagai gelung arus elektrik miniatur. Menurut undang-undang elektromagnetisme, gelung seperti itu akan membuat medan magnet. Setiap elektron di orbit sekitar nukleus menghasilkan medan magnetnya sendiri, dan jumlah medan ini, bersama dengan medan intrinsik elektron dan nukleus, menentukan medan magnet atom. Kecuali semua medan ini dibatalkan, atom boleh dianggap sebagai magnet kecil.

Dalam kebanyakan bahan, magnet atom ini menunjukkan arah secara rawak, supaya bahan itu sendiri tidak magnet. Dalam beberapa kes — misalnya, ketika magnet atom berorientasi secara rawak diletakkan di medan magnet luaran yang kuat — mereka beratur, memperkuat medan luaran dalam prosesnya. Fenomena ini dikenali sebagai paramagnetism. Dalam beberapa logam, seperti besi, daya interatomik sedemikian rupa sehingga magnet atom berbaris di atas kawasan beberapa ribu atom. Kawasan ini dipanggil domain. Dalam besi biasa domain berorientasikan secara rawak, jadi bahannya tidak magnet. Sekiranya besi dimasukkan ke medan magnet yang kuat, domain akan berbaris, dan mereka akan tetap berbaris walaupun medan luaran dikeluarkan. Akibatnya, besi itu akan memperoleh medan magnet yang kuat. Fenomena ini dikenali sebagai ferromagnetism. Magnet kekal dibuat dengan cara ini.