Ampliación del enlace metálico

En esta ampliación del enlace metálico vamos a hablar de la teoría de bandas.

En el artículo del enlace químico, se explicaba la formación de un enlace metálico mediante la teoría de la nube electrónica, pero hay hechos, como la semiconductividad de ciertos elementos, que la teoría de la nube electrónica no es capaz de explicar.

La teoría de bandas explica la capacidad de los metales de conducir la corriente eléctrica.

Cuando trillones de átomos forman una estructura metálica esta se denomina banda de energía.

Se genera una banda por cada orbital atómico. Los electrones se colocan en los nuevos orbitales por orden creciente de energía. Existen dos bandas importantes:

• Banda de valencia: Es la última banda completamente ocupada (por los electrones de valencia).
• Banda de conducción: Por la que los electrones se pueden desplazar libremente (estos forman la nube electrónica del metal). El desplazamiento de electrones es posible, bien por ser una banda semillena, o bien por ser una banda vacía pero con una diferencia energética escasa respecto a la banda de valencia. Los electrones situados en niveles inferiores no intervienen en la conducción. Son los llamados electrones nucleares.

Cuándo se aplica un campo eléctrico a un metal, los electrones de esta capa se aceleran en la dirección del campo y se produce un flujo de electrones que origina una corriente eléctrica.

Las bandas de energía pueden tener o no separación entre ellas. La separación energética entre dos bandas se denomina zona de energía prohibida. Es imposible que un electrón tenga ese contenido energético.

Se presentan cuatro tipos de estructura de bandas, que se diferencian por la amplitud de la zona de energía prohibida entre la banda de valencia y la de conducción.

Estos tipos de estructura se corresponden con distintos comportamientos eléctricos:

• Conductores: Se pueden dar dos casos: a) La banda de valencia y la banda de conducción se solapan. b) La banda de valencia y la banda de conducción no se solapan, pero no hay «espacio» entre una banda y otra. En ambos casos, los electrones tienen espacio para moverse libremente y van ocupando «huecos energéticos».
• Semiconductores: No hay conductividad total, pero los elctrones con suficiente energía cinética pueden «saltar» de la banda de valencia a la banda de conducción.
• Aislantes: En ellos la banda de conducción y la banda de valencia están tan separadas que ningún electrón puede saltar de una a otra.

 

Descubrirlaquimica: Aida A. Cañoto López estudiante de química en la USC

Última actualización: 26/01/2014