Teoria De Bandas

MAR DE ELECTRONES
Para explicar las propiedades características de los metales (su alta conductividad eléctrica y térmica, ductilidad y maleabilidad, ...) se ha elaborado un modelo de enlace metálico conocido como modelo de la nube o del mar de electrones:

Los elementos con un enlace metálico están compartiendo un gran número de electrones de valencia, formando un mar de electrones rodeandoun enrejado gigante de cationes. Los metales tienen puntos de fusión más altos por lo que se deduce que hay enlaces más fuertes entre los distintos átomos. La vinculación metálica es no polar, apenas hay (para los metales elementales puros) o muy poco (para las aleaciones) diferencia de electronegatividad entre los átomos que participan en la interacción de la vinculación, y los electronesimplicados en que es la interacción a través de la estructura cristalina del metal. El enlace metálico explica muchas características físicas de metales, tales como fuerza, maleabilidad, ductilidad, conducción del calor y de la electricidad, y lustre. La vinculación metálica es la atracción electrostática entre los átomos del metal o los iones y electrones deslocalizados. Esta es la razón por la cual seexplica un deslizamiento de capas, dando por resultado su característica maleabilidad y ductilidad. Los átomos del metal tienen por lo menos un electrón de la valencia, no comparten estos electrones con los átomos vecinos, ni pierden electrones para formar los iones. En lugar los niveles de energía externos de los átomos del metal se traslapan. Son como enlaces covalentes.

Los átomos de losmetales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1, 2 ó 3. Éstos átomos pierden fácilmente esos electrones (electrones de valencia) y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+, Mg2+. Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse através de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve.

TEORIA DE BANDAS
Una banda de energía es un conjunto grande de orbitales cuyas energías son muy similares. El valor promedio de esta energía es igual a la energía del orbital correspondiente en átomo individual. Dentro de cadabanda, los electrones llenan los orbitales de mas baja energía de manera análoga a como se llenan los orbitales en los átomos. A energías bajas los electrones de valencia de los átomos ocupan lo que se conoce como banda de valencia [figura 5.15b], la cual esta llena parcialmente. Un aumento ligero en la energía del átomo puede hacer que un electrón se excite y pase a la banda de conducción dondeexisten orbitales con mayor energía pero que no contienen electrones. La presencia de estos orbitales vacíos, en la que pueden entrar electrones, permite a estos tener movilidad y conducir una corriente eléctrica. Esta capacidad de los electrones de valencia de una red metálica para moverse fácilmente hacia bandas de conducción vacías permite explicar porque los metales conducen el calor y el porquéde su brillo metálico. La teoría de las bandas de energía también explica por qué algunos metales son aislantes y no conducen la electricidad. En un aislante las bandas de energía no se traslapan; mas bien existe una brecha grande entre ellas [figura 5.15a]. Hay muy pocos electrones con la energía para saltar la gran brecha desde una banda de menor energía llena hasta una banda de mayor energíavacía, por lo que no fluye una corriente cuando se aplica un campo eléctrico externo. En los semiconductores hay brechas de energía muy angostas entre las bandas de energía totalmente ocupadas y las bandas de energía vacias [figura 5.15c]. a temperaturas muy bajas, los electrones permanecen en la banda de menor energía que se encuentra llena y los semiconductores no son buenos conductores.a...