QUIMICA Enlace metálico Teoría de bandas

Summary

El video explica la conductividad eléctrica de los sólidos, dividiéndolos en tres tipos: aislantes, conductores y semiconductores. Utilizando la teoría de bandas, se describe cómo los electrones en los sólidos interactúan a través de orbitales atómicos combinados que forman bandas energéticas. En los metales, las bandas de valencia y conducción se solapan, permitiendo la conducción eléctrica. En los semiconductores, las bandas están separadas pero cercanas, lo que permite la conducción bajo ciertas condiciones, como el aumento de temperatura. En los aislantes, la separación entre las bandas es tan grande que no se produce conducción eléctrica.

Takeaways

• 😀 Los sólidos se dividen en tres tipos según su conductividad eléctrica: aislantes, conductores y semiconductores.
• 😀 Los sólidos aislantes, como el diamante, no pueden conducir electricidad.
• 😀 Los sólidos conductores, como los metales, conducen electricidad con facilidad debido a la movilidad de los electrones.
• 😀 Los semiconductores, como el silicio, conducen electricidad solo bajo ciertas condiciones, dependiendo del entorno.
• 😀 La conductividad eléctrica no se puede explicar solo con la teoría del mar de electrones, se necesita la teoría de bandas.
• 😀 La teoría de bandas describe cómo los orbitales atómicos de los átomos se combinan para formar orbitales moleculares muy cercanos en energía.
• 😀 En el caso del litio, los orbitales atómicos 2s y 2p se combinan para formar las bandas de valencia y conducción.
• 😀 La banda de valencia está formada por orbitales atómicos 2s, mientras que la banda de conducción está formada por orbitales 2p.
• 😀 Los metales tienen bandas de valencia y de conducción que se solapan, lo que facilita el movimiento de los electrones y la conductividad.
• 😀 En los semiconductores, las bandas de valencia y conducción están separadas por una pequeña brecha energética, lo que permite que la conducción se active con un pequeño aporte energético.
• 😀 Los aislantes tienen una gran diferencia energética entre las bandas de valencia y conducción, lo que impide que los electrones se muevan y no pueden conducir electricidad.

Q & A

¿Cuáles son los tres tipos de sólidos en función de su conductividad eléctrica?

Los tres tipos de sólidos son los aislantes, los conductores y los semiconductores.

¿Por qué los aislantes no pueden conducir la electricidad?

Los aislantes, como el diamante, no pueden conducir electricidad porque la banda de conducción está muy separada de la banda de valencia, lo que impide el movimiento de electrones.

¿Qué caracteriza a los sólidos conductores como los metales?

Los metales son sólidos conductores porque sus bandas de valencia y de conducción se superponen, lo que permite a los electrones moverse libremente y facilitar la conducción eléctrica.

¿Qué es la semiconductividad y cómo se explica?

La semiconductividad se refiere a la capacidad de algunos materiales, como el silicio y el galio, para conducir electricidad solo bajo ciertas condiciones, como un aumento de temperatura o un aporte de energía externa. Esta propiedad se explica a través de la teoría de bandas.

¿Qué nos dice la teoría de bandas sobre la conductividad eléctrica de los materiales?

La teoría de bandas explica que los electrones se distribuyen en bandas de energía formadas por la combinación de los orbitales atómicos de los átomos que componen el sólido. La capacidad de conducción depende de la cercanía o superposición de la banda de valencia y la banda de conducción.

¿Cómo se explica la conductividad en el caso del litio según la teoría de bandas?

En el caso del litio, los orbitales atómicos 2s y 2p se combinan para formar bandas de valencia y de conducción. La banda de valencia está semillena, lo que permite que los electrones se muevan fácilmente, facilitando la conducción eléctrica.

¿Qué diferencia existe entre los orbitales atómicos y los orbitales moleculares según la teoría de bandas?

Los orbitales atómicos son los orbitales de los átomos individuales, mientras que los orbitales moleculares resultan de la combinación de estos orbitales atómicos de los diferentes átomos, formando bandas de energía en las que los electrones pueden moverse.

¿Por qué los metales, como el litio, son buenos conductores de electricidad?

Los metales son buenos conductores porque la banda de valencia y la banda de conducción se solapan, lo que permite que los electrones se desplacen libremente entre ambas bandas, facilitando la conducción eléctrica.

¿Cómo se comportan las bandas de valencia y de conducción en los semiconductores?

En los semiconductores, la banda de valencia y la banda de conducción están separadas por una pequeña brecha de energía. Esto permite que, con una pequeña energía adicional, los electrones puedan saltar de la banda de valencia a la de conducción, permitiendo la conducción eléctrica bajo ciertas condiciones.

¿Por qué los aislantes no pueden conducir electricidad, aunque sus bandas de valencia y de conducción estén separadas?

Aunque en los aislantes las bandas de valencia y de conducción están separadas, la brecha energética es tan grande que los electrones no pueden saltar de una banda a la otra, lo que impide la conducción eléctrica.