Porque é que o cobre conduz: da rede cristalina aos 100% IACS

O metal que se tornou o padrão

Se queres saber quão bem um metal conduz eletricidade, compara-lo com o cobre. Não é uma metáfora. A unidade internacional de condutividade elétrica chama-se International Annealed Copper Standard, IACS para abreviar, e está definida sobre um pedaço de fio de cobre recozido. Tudo o que a indústria mede desde então, do alumínio ao supercondutor, é expresso como uma percentagem desse fiozinho.

Em resumo

• O padrão é fio de cobre recozido de um metro e um grama, com uma densidade de 8,89 gramas por centímetro cúbico e uma resistência de 0,15328 ohm a 20 graus. Isso é 100% IACS por definição.
• O cobre refinado de hoje chega a cerca de 101%: melhor do que o padrão que ele próprio é.
• De todos os metais só a prata conduz melhor, 6,30 contra 5,96 × 10⁷ siemens por metro. O alumínio fica pelos 3,5.
• O cobre recozido conduz melhor do que o cobre trabalhado a frio: 87,5% contra 84,1% IACS medidos.
• Essa diferença está na rede cristalina, e é exatamente por isso que um caldeireiro aquece a peça entre séries de marteladas.

O que acontece dentro da rede

O cobre cristaliza numa rede cúbica em que cada átomo não chega a segurar bem um dos seus eletrões. Esses eletrões soltos movem-se por toda a peça de metal, e é isso que é conduzir: não algo que corre por dentro como água num tubo, mas toda uma nuvem de eletrões que se põe em movimento de uma vez.

Quanto mais ordenada estiver essa rede, mais longe vai um eletrão sem embater em nada. Cada interrupção dessa ordem, uma deslocação no ofício, dispersa eletrões e custa portanto condutividade. O cobre bem recozido tem cerca de 10¹⁰ dessas interrupções por metro quadrado. O cobre muito trabalhado a frio sobe até 10¹⁵: um fator de cem mil.

Porque é que aquecer repara a rede

O trabalho a frio, ou seja laminar, trefilar ou martelar sem calor, enche essa rede de deslocações. O metal fica mais duro e mais rígido, e conduz pior. Se depois o aqueceres acima da temperatura de recristalização, essas deslocações desaparecem: os grãos cristalinos antigos são substituídos por grãos novos e sem tensões, e os eletrões voltam a passar.

Não é teoria mas uma diferença medida. Num estudo sobre cobre eletrolítico, o cobre laminado a frio foi medido em 84,1% IACS; após uma hora de recozimento estava em 87,5%. É precisamente por isso que quase todo o fio de cobre do mundo é recozido depois de trefilado: sem esse passo seria demasiado rígido para dobrar e ainda por cima conduziria pior.

Porque é que isso interessa a uma peça feita à mão

Um jarro ou um copo de cobre não é fresado a partir de um bloco mas levantado a partir de uma chapa: milhares de marteladas que puxam o metal à forma, passo a passo. A cada golpe o cobre endurece, e a certa altura racharia se o artesão continuasse. Por isso aquece a peça, deixa a rede recuperar, e prossegue.

O padrão martelado que vês num produto Kopero existe, portanto, apenas porque o cobre voltou vezes sem conta à brasa pelo meio. Esse mesmo aquecer que mantém o metal trabalhável devolve a rede à ordem em que melhor conduz. Em que diferem os dois acabamentos está em cobre liso ou martelado.

O calor segue o mesmo caminho

Esses mesmos eletrões livres transportam também o calor, e também aí o cobre fica em segundo atrás da prata. Na prática nota-se logo: deita chá quente numa caneca de cobre e a parede aqueceu com ele em poucos segundos, e é por isso que a pegas pela asa. Enche uma garrafa com água fria e é exatamente essa a razão por que em menos de um minuto está fresca na tua mão. O que isso significa no dia a dia está em café e chá numa caneca de cobre.

Porque é que o eletricista enterra cobre

Quando um edifício tem de ser ligado à terra, isso faz-se com cobre. As varetas e as fitas de terra são de cobre ou de aço cobreado, por duas razões ao mesmo tempo: conduz melhor do que quase tudo, e continua a fazê-lo durante anos em solo húmido. De todo o cobre que o mundo consome por ano, a maior parte vai justamente para aplicações elétricas, dos enrolamentos de motor ao cabo do teu carregador.

E a tradição que se apoia nisso

Há tradições que pegam exatamente nessa propriedade. O anel tensor de Slim Spurling e as antenas da eletrocultura não são de cobre por acaso: é o metal que na vida comum faz de condutor, e é isso que essas tradições lhe atribuem. De onde vêm essas histórias está em anéis tensores e Slim Spurling e em eletrocultura. Não lhe associamos alegações de saúde; o que oficialmente pode ser dito na UE sobre o cobre está em as oito alegações oficiais da UE.

Onde o notas

A condutividade nada tem de abstrato quando tens o metal nas mãos. É a caneca que aquece logo, a garrafa que se mantém fresca, a antena que está na terra sem eletricidade nem pilhas. Vê a caneca de cobre, o anel tensor e as antenas de eletrocultura, ou percorre todo o sortido.