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Teoría de Bandas: Conductores, aisladores y semiconductores


Conductores y Aisladores
Los metales se caracterizan por su alta conductividad eléctrica. Considérese, por ejemplo, el magnesiometálico. La configuración electrónica del Mg es [Ne]3s2, de modo que cada átomo tiene dos electrones de valencia en el orbital 3s. En un metal los átomos se encuentran empacados muy cerca unos de otros detal forma que los niveles energéticos de cada átomo de magnesio se ven afectados por los de los átomos vecinos, lo cual da lugar a traslape de orbitales. La interacción entre dos orbitales atómicosconduce a la formación de un orbital molecular de enlace y otro de antienlace. Como el número de átomos existente incluso en un pequeño trozo de sodio metálico es demasiado grande, el correspondientenúmero de orbitales moleculares que se forman es también muy grande. Estos orbitales moleculares tienen energías tan parecidas que se describen en forma más adecuada como una "banda". Este conjunto deniveles tan cercanos en energía se conoce como banda de valencia, como se muestra en la figura 1. La parte superior de los niveles energéticos corresponde a los orbitales moleculares deslocalizadosvacíos, que se forman por el traslape de los orbitales 3p. Este conjunto de niveles vacíos cercanos energéticamente se llama banda de conducción.



Figura 1
Se puede imaginar al magnesiometálico como un conjunto de iones positivos inmerso en un mar de electrones de valencia deslocalizados. La gran fuerza de cohesión resultante de la deslocalización es en parte responsable de la fortalezaevidente en la mayoría de los metales. En virtud de que las bandas de valencia y de conducción son adyacentes, se requiere sólo una cantidad despreciable de energía para promover un electrón de valenciaa la banda de conducción, donde adquiere libertad para moverse a través de todo el metal, dado que la banda de conducción carece de electrones. Esta libertad de movimiento explica el hecho de...