Mana yang Akan Menjadi Isolator Terbaik: Berlian, Emas, Timbal atau Beton?

Berlian, emas, timah, dan beton memiliki karakteristik listrik yang sangat berbeda, termasuk kemampuannya untuk menghantarkan listrik. Dua dari zat ini adalah konduktor listrik dan dua adalah isolator. Emas dan timah, sebagai logam, merupakan isolator yang buruk. Intan dan beton bukan logam dan memiliki sifat insulasi yang baik, tetapi intan akan menjadi isolator yang lebih baik, karena resistivitasnya yang kuat.

Kabel listrik standar terdiri dari konduktor logam yang dikelilingi oleh jaket plastik isolasi; konduktor membawa arus listrik ke mana ia harus pergi, dan isolator dengan aman mencegah listrik mengalir ke kabel lain atau bahan konduktif. Konduktor membawa arus listrik dengan resistansi yang sangat rendah. Isolator, di sisi lain, sangat menahan arus, secara efektif menghalangi aliran listrik. Konduksi tergantung pada elektron yang mengorbit atom dalam suatu zat. Dalam konduktor yang baik, elektron bergerak bebas, sehingga memudahkan arus mengalir. Dalam isolator, elektron lebih dibatasi, sehingga arus listrik bergerak dengan buruk.

Semakin baik isolator, semakin tinggi resistansi. Para ilmuwan mengukur bahan isolasi dalam hal resistivitas -- hambatan dalam ohm dikalikan dengan jarak yang harus ditempuhnya -- dan menggunakan satuan seperti ohm dikali meter. Misalnya, resistivitas kaca, isolator, lebih dari 1 miliar ohm-meter, sedangkan aluminium, konduktor, berukuran 26 miliar ohm-meter.

Salah satu bahan terkeras yang diketahui, berlian juga merupakan isolator listrik yang sangat baik. Dalam berlian, atom karbon - non-logam - dipegang erat dalam formasi kristal tiga dimensi. Resistivitasnya kira-kira 100 kuadriliun ohm-meter, atau 1 diikuti oleh 16 nol.

Beton adalah campuran mineral, termasuk pasir, batu pecah dan kerikil. Semen Portland mengikat campuran bersama-sama untuk membentuk padatan yang kaku. Resistivitas tergantung pada formulasi yang tepat dan bervariasi dari 50 hingga 1.000 ohm-meter. Meskipun beton menghantarkan listrik dengan buruk dibandingkan dengan logam, beton merupakan konduktor yang lebih baik daripada kaca dan bahan lainnya. Campuran beton dengan resistivitas rendah berkontribusi terhadap korosi pada struktur baja yang tertanam atau melekat padanya.

Meskipun senyawa timbal dapat menjadi isolator yang baik, timbal murni adalah logam yang menghantarkan listrik, menjadikannya isolator yang buruk. Resistivitas timbal adalah 22 miliar ohm-meter. Ia digunakan dalam kontak listrik karena, sebagai logam yang relatif lunak, ia mudah berubah bentuk saat dikencangkan dan membuat sambungan yang kokoh. Misalnya, konektor untuk aki mobil biasanya terbuat dari timah. Motor starter mobil menarik arus lebih dari 100 ampere dalam waktu singkat, membutuhkan koneksi yang kuat ke baterai.

Emas adalah isolator yang buruk dan konduktor yang baik, memiliki resistivitas 22,4 miliar ohm-meter. Seperti halnya timbal, emas banyak digunakan untuk membuat kontak elektronik. Tidak seperti banyak logam lain, sangat stabil secara kimiawi dan tahan korosi yang menurunkan jenis konektor listrik lainnya.