apuntes quimica estado solido
ENLACE en sólidos
MODELO DE BANDAS de SÓLIDOS:
Metales, semiconductores, aislantes
Propiedades magnéticas
ENLACE EN SÓLIDOS:
NO MOLECULARES (enlace fuerte):
IÓNICO: NaCl, MgO, etc.
COVALENTES: C (d), SiO2,
METÁLICO: Na, Fe, Cu3Au, etc
MOLECULARES (enlace débil):
Enlace de hidrógeno: H2O, HF
Van der Waals: Ar, CO2, etc
Es muy común enlace mixto:iónico-covalente;
Iónico-metálico; iónico-covalente-VdW, etc.
ENLACE EN SÓLIDOS,
IÓNICO: cationes y aniones ordenados
electrones localizados
COVALENTES: solapamiento de orbitales,
Orbitales enlazantes y antienlazantes,
electrones localizados
METÁLICO: solapamiento de orbitales,
electrones deslocalizados
Es muy común enlace mixto: iónico-covalente;
Iónico-metálico; iónico-covalente-VdW,etc.
TIPOS DE SÓLIDOS
C.N.Rao, J. Gopalakrishnam-New directions in solid state chemistry,
Cambridge Univ. Press 1ª Ed.(1986)
BANDAS de ENERGÍA
Representación esquemática de Orbitales Moleculares y de una
Banda de energia→ Sólido→ Molécula gigante
0 representa el nivel correspondiente de orbitales atómicos; los
números, los O M ( ó número de atomos del sistema)
El solapamiento deNA orbitales genera bandas
El solapamiento de orbitales y anchura de las bandas depende de la distancia interatómica-
E. G. Ríos, Química Inorgánica,ed. Reverté, 1ª ed (1978)
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA de SÓLIDOS: Modelo clásico y cuántico del
electron libre-modelo de BANDAS
Bandas de energía a partir de la
Interacción de N átomos en un cristal
Representación de la energía en funcióndel vector
de onda para una red periódica lineal, en las dos
primeras zonas de Brillouin
CONDUCTORES, AISLANTES y SEMICONDUCTORES
Mediante el modelo de bandas —comportamiento eléctrico de sólidos cristalinos
Conductor
aislante
Formación de electrones de conducción y
huecos según el modelo de bandas
σ=nZeµ
Smart-Moore,
3rd ed-pág.184
ESTRUCTURA DE BANDAS de SÓLIDOSMETAL-Be
Aislante
SEMICONDUCTORES
Esquema del Solapamiento de Orbitales en ÓXIDOS
MO : M, metal de transición
TiO: metálico
NiO: semiconductor
La Banda d se forma para cationes pequeños
carga menor, aniones electropositivos (polarizables)
TiO metálico, TiO2 aislante, GAP= 3.2 eV,
Cu2O, MoO2 semiconductores; CuO, MoO3 aislantes
Cr2O3 mal conductor; MoO3; WO3 buenos conductoresNiO,mal conductor ; NiS, NiSe, NiTe buenos conductores
Campo de simetría octaédrica, Oh
Diagrama de OM para una Unidad Octaédrica {MO6}
Transition Metal Oxides, structure, properties, and Synthesis of ceramic Oxides
Second Ed, Willey-VCH, 1998- by C. N. R. Rao - B. Raveau
Orbitales Moleculares obtenidos de CLOA del metal d y del oxígeno p
para una Unidad Octaédrica {MO6}
(noenlace)
(no enlace)
MnO, FeO,
CoO, NiO
TiO, VO
Bandas: metal
Niveles aislados: aislantes
Diagrama de bandas para sólidos iónicos: NaCl
BV corresponde fundamentalmente a niveles aniónicos
BC corresponde a niveles catiónicos
El “band gap” es muy elevado. Para NaCl ~ 8eV
Cristaloquímica de Materiales, C.Pico-M.L.Lopez-M.L.Veiga,ed. Sintesis (2007)
Diagrama de bandas parasólidos iónicos: KCl
BANDAS de ENERGÍA
Representación esquemática de la disposición de BANDAS de ENERGÏA en
METALES (a), SEMICONDUCTORES (b), AISLADORES (c)
E. G. Ríos, Química Inorgánica,ed. Reverté, 1ª ed (1978)
Comportamiento magnético
Diamagnetismo
Paramagnetismo
Ferromagnetismo
Antiferromagnetismo
Ferrimagnetismo
Spin-glass
Dependencia de la Susceptibilidad magnéticafrente a la temperatura:
Ordenamiento magnético ocurre a las temperaturas de Curie y de Néel
(la region debajo de Tc representa magnetización expontánea)
Paramagnética
χ=C/T
χ=C/(T+θ)
θ
C
constante de Curie
θ
constante de Weiss
TC
TN
temperatura de Curie
temperatura de Neel
Relación estructura electrónica-propiedades magnéticas
Óxidos MO (M=Ti-Ni)
Estructura tipo...
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