Anónimo
Teoría de bandas
Tengo una consulta se refiere a explicar por medio de la teoría de bandas porque un metal es opaco a la luz visible y porque los aislantes como el diamante son transaprente, así mismo de acuerdo a estas respuestas pueda yo resolver la otra pregunta que se refiere a porque los semiconductores son opacos a la luz visible pero transaparentes a al IR.
1 respuesta
Respuesta de leviatanxxi
3
Para que puedas sacar conclusiones, vamos a basar la respuesta en tres conceptos, que luego se pueden relacionar:
1. Qué es la teoría de bandas
2. Como encajan en esta teoría los conductores, aislantes y semiconductores
3. Qué características tienes los medios transparentes y opacos.
1. Según la tería de bandas, cuando tenemos uniones de muchos átomos hay también gran cantidad de orbitales de valencia. Además, la diferencia de energía entre estos orbitales es tan pequeña que podemos pensar que están agrupados en zonas o bandas de energía bandas de valencia), en lugar de formar los teóricos niveles individuales.
Aún así, entre las bandas quedarían huecos de "vacío de energía", correspondiente a aquellos niveles de energía que no están presentes entre los orbitales de valencia que tenemos. No debemos caer en el punto de vista clásico de la energía continua. Una cosa es que se formen bandas de energía y otra muy distinta que la energí asea continua, como defendían los clásicos.
2. Un material es conductor cuando sus electrones tienen gran movilidad. Si queremos más exactitud, debemos entrar a hablar de aquellos electrones que no quedan recluidos en orbitales completos, ni tampoco en orbitales de valencia, es decir, aquellos electrones que quedan con capacidad de desplazarse entre los niveles de valencia. A estos electrones se les llama electrones de conducción, porque son los responsables de que un material pueda conducir o no corriente, en función de que estos electrones tengan más o menos movilidad, respectivamente.
De esta forma, si los electrones de conducción tienen mucha movilidad, el material es conductor. Esto ocuure cuando esos electrones, agrupados en bandas de conducción, están muy próximos a las bandas de valencia. Eso permite que los electrones salten de unas bandas a otras, lo que se traduce en gran conductividad eléctrica.
En el caso de que los electrones de valencia y los de conducción estén más separados, no podrán intercambiar sus posiciones, por tanto estaremos frente aun aislante.
Lógicamente, si tenemos una situación intermedia, tendremos un semiconductor.
3. Para que un material sea transparente a una radiación de determinada longitud de onda, entre los niveles de energía de dicho material no debe haber ninguna diferencia que se corresponda con la longitud de onda de la radiación utilizada.
¿Qué tenemos ahora si unimos los tres conceptos? Vamos a verlo en el caso del metal.
El metal es un sólido con gran número de átomos, por tanto con elevadísima cantidad de orbitales de valencia, que se agruparán en bandas de valencia. Las diferencias de energía entre estas bandas serán mínimas, y ninguna se corresponde con la longitud de onda de la radiación visible, por lo que la luz "no puede atravesar estas bandas de energía" y no podremos observarla. Tenemos un objeto opaco.
Sin embargo, hay materiales en los que sus bandas de energía no tienen una diferencia de energía correspondiente a la longitud de onda del visible, pero sí que tienen diferencias de energía menores que las correspondientes a la radiaciópn visible (correspondientes por ejemplo al IR), por lo que no permitirán el paso de la luz visible, pero sí el paso de IR.
¿Lo hemos resuelto?
1. Qué es la teoría de bandas
2. Como encajan en esta teoría los conductores, aislantes y semiconductores
3. Qué características tienes los medios transparentes y opacos.
1. Según la tería de bandas, cuando tenemos uniones de muchos átomos hay también gran cantidad de orbitales de valencia. Además, la diferencia de energía entre estos orbitales es tan pequeña que podemos pensar que están agrupados en zonas o bandas de energía bandas de valencia), en lugar de formar los teóricos niveles individuales.
Aún así, entre las bandas quedarían huecos de "vacío de energía", correspondiente a aquellos niveles de energía que no están presentes entre los orbitales de valencia que tenemos. No debemos caer en el punto de vista clásico de la energía continua. Una cosa es que se formen bandas de energía y otra muy distinta que la energí asea continua, como defendían los clásicos.
2. Un material es conductor cuando sus electrones tienen gran movilidad. Si queremos más exactitud, debemos entrar a hablar de aquellos electrones que no quedan recluidos en orbitales completos, ni tampoco en orbitales de valencia, es decir, aquellos electrones que quedan con capacidad de desplazarse entre los niveles de valencia. A estos electrones se les llama electrones de conducción, porque son los responsables de que un material pueda conducir o no corriente, en función de que estos electrones tengan más o menos movilidad, respectivamente.
De esta forma, si los electrones de conducción tienen mucha movilidad, el material es conductor. Esto ocuure cuando esos electrones, agrupados en bandas de conducción, están muy próximos a las bandas de valencia. Eso permite que los electrones salten de unas bandas a otras, lo que se traduce en gran conductividad eléctrica.
En el caso de que los electrones de valencia y los de conducción estén más separados, no podrán intercambiar sus posiciones, por tanto estaremos frente aun aislante.
Lógicamente, si tenemos una situación intermedia, tendremos un semiconductor.
3. Para que un material sea transparente a una radiación de determinada longitud de onda, entre los niveles de energía de dicho material no debe haber ninguna diferencia que se corresponda con la longitud de onda de la radiación utilizada.
¿Qué tenemos ahora si unimos los tres conceptos? Vamos a verlo en el caso del metal.
El metal es un sólido con gran número de átomos, por tanto con elevadísima cantidad de orbitales de valencia, que se agruparán en bandas de valencia. Las diferencias de energía entre estas bandas serán mínimas, y ninguna se corresponde con la longitud de onda de la radiación visible, por lo que la luz "no puede atravesar estas bandas de energía" y no podremos observarla. Tenemos un objeto opaco.
Sin embargo, hay materiales en los que sus bandas de energía no tienen una diferencia de energía correspondiente a la longitud de onda del visible, pero sí que tienen diferencias de energía menores que las correspondientes a la radiaciópn visible (correspondientes por ejemplo al IR), por lo que no permitirán el paso de la luz visible, pero sí el paso de IR.
¿Lo hemos resuelto?