Teoria De Bandas

Teoría de bandas de los metales, aislantes, semiconductores y superconductores.
Introducción: Los conocimientos actuales que disponemos sobre el átomo nos permiten afirmar que los electrones ocupan ciertos niveles de energía. En cada nivel podemos encontrar un número máximo de electrones, consecuencia del principio de exclusión de Pauli. Cuando se unen multitud de átomos, para formar un sólido,los niveles energéticos individuales de cada átomo se ven alterados como consecuencia de la interacción con los otros átomos.
En esas condiciones no tiene sentido tratar los átomos individualmente, sino que hay que considerar el conjunto de todos ellos. Para ese conjunto, los niveles energéticos individuales desaparecen y forman lo que se denomina una “Banda de Energía”.

* Teoría debandas

Se describe la estructura electrónica de un material como una estructura de bandas electrónicas. La teoría se basa en el hecho de que en una molécula los orbitales de un átomo se solapan produciendo un número discreto de orbitales moleculares. Conformación de las bandas de energía.
Cuando una gran cantidad de átomos se unen, el número de orbitales es tan grande y la diferencia deenergía entre cada uno de ellos tan pequeña que se puede considerar como si los niveles de energía conjunta formaran bandas continuas más que niveles discretos de energía como ocurre en los átomos aislados. Sin embargo, debido a que algunos intervalos de energía no contienen orbitales, independiente del número de átomos agregados, se crean ciertas brechas energéticas entre las diferentes bandas.Dentro de una banda los niveles de energía son tan numerosos que tienden a considerarse continuos si se cumplen dos hechos:

1. La separación entre niveles de energía en un sólido es comparable con la energía que los electrones constantemente intercambian en fotones
2. Dicha energía es comparable con la incertidumbre energética debido al principio de incertidumbre de Heisenberg, paraperiodos relativamente largos de tiempo.

Principio de incertidumbre de Heisenberg

Establece que es imposible conocer simultáneamente la posición y la velocidad del electrón, y por tanto es imposible determinar su trayectoria. Cuanto mayor sea la exactitud con que se conozca la posición, mayor será el error en la velocidad, y viceversa. Solamente es posible determinar la probabilidad de queel electrón se encuentre en una región determinada
Composición:
La configuracion electronica del Mg es (Ne)3s2, de manera que cada atomo tiene 2 e- de valencia en orbital 3s. por teoria del orbital molecular, la interacción entre dos orbitales atómicos conduce a la formación de un “orbital molecular de enlace” y otro de “antienlace”. Debido al gran numero de átomos de Mg que encontraremos enun pequeño trozo del mismo, tambien habrá una gran cantidad de orbitales.
Estos orbitales moleculares tienen energías tan parecidas que quedan mejor descritas como una “banda”, a lo que contituyen la banda de valencia, ver figura 1. En la parte superior estaran los orbitales deslocalizados y vacios por el solapamiento de orbitales 3p, dando lugar a la banda de conducción.
FIGURA 1Clasificación:

1. La banda de valencia:

Está ocupada por los electrones de valencia de los átomos, es decir, aquellos electrones que se encuentran en la última capa o nivel energético de los átomos. Los electrones de valencia son los que forman los enlaces entre los átomos, pero no intervienen en la conducción eléctrica.

2. La banda de conducción:

Está ocupada por loselectrones libres, es decir, aquellos que se han desligado de sus átomos y pueden moverse fácilmente. Estos electrones son los responsables de conducir la corriente eléctrica.
En consecuencia, para que un material sea buen conductor de la corriente eléctrica debe tener electrones en la banda de conducción. Cuando la banda esté vacía, el material se comportará como un aislante.

Entre la...