Enlace metlico, semiconductores y aislantes

Propiedades de los metalesA temperatura ambiente todos son slidos excepto el mercurio que es un lquido.

Generalmente son maleables ( pueden ser reducidos a lminas) y dctiles (estirados en hilos).

Lustre metlico

Buenos conductores del calor (sensacin de fro) y de la electricidad

Existen dos modelos que explican algunas de las propiedades de los metales y la naturaleza del enlace metlico: i) Modelo del mar de electrones

ii) Teora de las bandas

Modelo del mar de electronesDescribe a un slido metlico como una red de iones positivos inmersa en un mar de e- de valencia.

Los electrones son mviles, no se encuentran en una regin especfica sino que actun como un mar que fluye moviendose entre los iones: e- DESLOCALIZADOS.

Estos e- de valencia deslocalizados actan como un pegamento electrosttico que mantiene a los cationes metlicos unidos.

Modelo del Mar de electrones (electron-sea model)Propiedades de los metales:a) Maleabilidad y ductibilidad- Cationes metlicos ordenados en capas- Frente a una fuerza externa: deslizamiento entre capas- Electrones se ajustan a la nueva distribucin de cationes

Conduccin de la electricidadSi un metal esta en contacto con un flujo de corriente (e-) esta corriente se conduce por el mar de e-, el flujo sigue su camino a travs del metal y sale de este sin haber modificado su estructura

Conductividad trmicaEl calor es captado por los e- y esta energa es transferida a travs de la estructura del metal por la interaccin entre los electrones mviles.Segn este modelo, en general la fuerza del enlace metlico y la intensidad de las propiedades de los metales dependern del nmero de e- de valencia del metal.

A mayor cantidad de e- el pegamento electrosttico ser mas fuerte y las propiedades variarn.

Teora de Bandas: Conductividad elctrica en Metales

Los orbitales llenos que se solapan forman la banda de valencia (BV)

Los orbitales vacos que se encuentran en la parte superior de los niveles de energa se solapan para formar la banda de conduccin (BC)A medida que aadimos mas tomos la separacin entre los orbitales moleculares sucesivos se reduce, estos orbitales se solapan y se forman bandas.

Sustancias con una conductividad intermedia entre los metales y los aislantes.

Su brecha energtica es mayor que en los metales pero inferior que la de los aislantes. Semiconductores

La capacidad de un semiconductor para conducir la corriente elctrica se puede incrementar aadiendo pequeas cantidades de ciertas impurezas al elemento: DOPADODopaje tipo n:Consideremos al tomo de silicio(Si) 1s22s22p63s23p2Si aadimos trazas de fsforo (P, elemento del grupo 5A) a la red del Si .La config. elect. del P es: 1s22s22p63s23p3n=carga negativa

Si aadimos trazas de boro (B, elemento del grupo 3A) a la red del Si los tomos de B sustituyen a los de Si. (Si): 1s22s22p63s23p2 (B ) : 1s22s22p1

Hay 3e- de valencia de B , 3 en los enlaces a 3 tomos de Si y a un tomo de Si le falta 1 e- para formar el 4to enlace B-Si .

Dopaje tipo pP=carga positiva

En un semiconductor con tomos aceptores ( por ejemplo Al en Si), el nivel aceptor se encuentra justo por encima de la banda de valencia. Los electrones son promovidos fcilmente al nivel aceptor dejando agujeros positivos ( ) en la banda de valencia. El semiconductor es de tipo-p. En un semiconductor con tomos dadores (por ejemplo P en Si), el nivel dador se encuentra justo por debajo de la banda de conduccin. Los electrones ( ) son promocionados fcilmente a la banda de conduccin. El semiconductor es de tipo-n.