Hur kan silver leda så bra?

Svar av Torbjörn Carlberg, professor i materialteknik, Mittuniversitetet

Elektronerna runt en atom är ordnade i olika energi­nivåer som ibland kallas skal. Det stämmer att det är elektronerna i det yttersta skalet, de så kallade valenselektronerna, som står för ledningsegenskaperna, och det stämmer att aluminium har fler valenselektroner än silver. Ändå är silver en mycket bättre ledare. Det beror på att det inte är antalet valenselektroner som är avgörande för lednings­förmågan, utan atomernas elektronstruktur.

När strömmen slås på i en metalledning lyfts en liten del av valenselektronerna till en högre energinivå där de blir fria att röra sig. Hur bra metallen leder ström beror på hur lätt detta lyft sker, vilket i sin tur beror på hur tätt nivåerna ligger i det yttersta skalet och hur många nivåer som finns tillgängliga. God ledningsförmåga är en av de egenskaper som definierar metaller. Deras valenselektroner kan alltså lätt lyftas till högre energinivåer. Ledningsförmågan varierar dock mellan olika metaller och här skiljer de så kallade ädelmetallerna koppar, silver och guld ut sig med ledningsförmågor som är tre till fyra gånger högre än för andra metaller. Ädelmetallerna återfinns i en och samma grupp i periodiska systemet, grupp 11, där alla tre endast har en valenselektron, men trots det har elementen i den gruppen alltså den mest gynnsamma elektronstrukturen för god ledningsförmåga.