estructura amorfa

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Concepto de en lace químico. La fuerza de atracción que mantiene unidos a los átomos o iones en una molécula o compuesto. Clasificación de los enlaces químicos. Se clasifican en función del tipo de átomos que lo constituyen, dado que los elementos los podemos clasificaren metales y no metales, de igual manera los enlaces se clasifican de la siguiente forma. Enlace iónico: unión metal – no metal. Enlace covalente: unión no metal – no metal. Enlace metálico: unión metal – metal. Regla del octeto. En la formación de enlaces, los átomos ganan, pierden o comparten electrones a modo de lograr una configuración electrónica en su capa de valencia, con ocho electrones. Enlace iónico. Ocurre cuando hay transferencia completa de electrones de un átomo a otro. Por lo que solo puede ocurrir cuando se une un átomo metálico con otro átomo no metálico. Enlace covalente. Se forma cuando los átomos que se combinan comparten electrones, esto se da en las uniones no metal – no metal. El enlace covalente es mas común entre atomos de la misma especie o entre especies semejantes. Enlaces simples y dobles. Simples. Es decir, por cada dos átomos que se combinan hay un par de electrones compartidos (un enlace).

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Page 1: ESTRUCTURA AMORFA

Concepto de en lace químico.

La fuerza de atracción que mantiene unidos a los átomos o iones en una molécula o compuesto.

Clasificación de los enlaces químicos.

Se clasifican en función del tipo de átomos que lo constituyen, dado que los elementos los podemos clasificaren metales y no metales, de igual manera los enlaces se clasifican de la siguiente forma.

Enlace iónico: unión metal – no metal.

Enlace covalente: unión no metal – no metal.

Enlace metálico: unión metal – metal.

Regla del octeto.

En la formación de enlaces, los átomos ganan, pierden o comparten electrones a modo de lograr una configuración electrónica en su capa de valencia, con ocho electrones.

Enlace iónico.

Ocurre cuando hay transferencia completa de electrones de un átomo a otro.

Por lo que solo puede ocurrir cuando se une un átomo metálico con otro átomo no metálico.

Enlace covalente.

Se forma cuando los átomos que se combinan comparten electrones, esto se da en las uniones no metal – no metal.

El enlace covalente es mas común entre atomos de la misma especie o entre especies semejantes.

Enlaces simples y dobles.

Simples.

Es decir, por cada dos átomos que se combinan hay un par de electrones compartidos (un enlace).

Ejemplo:

Dobles:

Sin embargo, algunos atomos solo pueden alcanzar su configuración electrónica estable(octeto) cuando comparten mas de un par de electrones entre ellos.

Si los atomos comparten dos pares de electrones, están unidos por un doble enlace.

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Ejemplo:

Enlace covalente no polar y polar.

Estos átomos son de distintas especie y tiene electronegatividades diferentes, lo que hace que el espacio del átomo mas electro negativo hay una mayor densidad de cargas eléctricas negativas.

No Polar.

Es cuando se forma un polo negativo (momento polar negativo -).

Polar.

Es cuando se forma un polo positivo (momento polar positivo +).

Page 3: ESTRUCTURA AMORFA

ESTRUCTURA AMORFA

 Estructura Amorfa se presenta como un amontonamiento caótico de subestructuras idénticas. La estructura cristalina se presenta en forma de repetición de subestructuras estrictamente periódicas, en las que domina el paralelismo; el cuarzo es el ejemplo más habitual. Por otra parte, en los cristales se distingue un orden a larga distancia, con una organización rigurosamente periódica de las subestructuras, en tanto que en las estructuras amorfas, las subestructuras siguen líneas quebradas al azar y el orden sólo se discierne a corta distancia. 

 

-Descripción de las propiedades de los sólidos amorfos.

 Un sólido amorfo consiste en partículas acomodadas en forma irregular y por ello no tienen el orden que se encuentra en los cristales. Ejemplos de sólidos amorfos son el vidrio y muchos plásticos.

 

a) Modelo microcristalino:

 Los materiales amorfos están constituidos por un elevado número de agregados cristalinos, cada uno de ellos constituido por alrededor de 100 átomos. Estos agregados cristalinos están dispersos en el sólido y se enlazan entre sí mediante una “red” cuya naturaleza hay que especificar. La limitación en el número de átomos en el agregado proviene del hecho de que no se pueden conseguir agregados compactos de mayor tamaño con energía suficientemente pequeña como para estabilizar la estructura.

 

b) Modelo poliédrico:

 De nuevo estamos ante un empaquetamiento de átomos, enlazados según una configuración tetraédrica. Sólo para pequeños números de átomos consigue empaquetamientos perfectos con baja energía; para números elevados de átomos hay que empezar a admitir un cierto grado de frustración. Tampoco es capaz de definir la naturaleza de la “red” en la que los agregados están dispersos. Los aglomerados resultantes en este modelo poseen ejes de rotación de orden de cinco, elemento de simetría prohibido en los cristales.

 

Page 4: ESTRUCTURA AMORFA

c) Modelo de empaquetamiento denso al azar:

Este modelo fue propuesto inicialmente por Bernal para explicar la estructura de los líquidos. Su

interés actual es fundamentalmente histórico. Se trata de ir ensamblando esferas de forma de

forma que la configuración sea lo más compacta posible. En cada etapa vamos añadiendo una

nueva esfera tan cerca como sea posible del centro del agregado correspondiente.

 ESTRUCTURA AMORFA

Cuando las partículas se sitúan en el espacio de forma desordenada.

En cristalografía, rama de la física de los sólidos, tradicionalmente se distinguen dos tipos de estructura: amorfa y cristalina. La estructura amorfa, de la que el vidrio es un ejemplo habitual, se presenta como un amontonamiento caótico de subestructuras idénticas.   

Por otra parte, en los cristales se distingue un orden a larga distancia, con una organización rigurosamente periódica de las subestructuras, en tanto que en las estructuras amorfas, las subestructuras siguen líneas quebradas al azar y el orden sólo se discierne a corta distancia.

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En la difracción también se refleja esta diferencia; la imagen que produce un haz de partículas, fotones, electrones, neutrones, que incide en un cristal amorfo conlleva un punto de impacto central, que corresponde a las partículas no desviadas, rodeado de anillos que corresponden a las distancias medias que son las más frecuentes entre los átomos. Pero, cuando el haz incide en un cristal, la perfecta periodicidad de las estructuras atómicas implica difracciones regulares de las partículas, que tienen lugar en direcciones privilegiadas y características de la estructura del cristal. La imagen se asemeja a una rejilla, en la que se distinguen unos puntos espaciados de forma regular que se llaman reflexiones de Bragg.

  Descripción de las propiedades de los sólidos amorfos.

Un sólido amorfo consiste en partículas acomodadas en forma irregular y por ello no tienen el orden que se encuentra en los cristales. Ejemplos de sólidos amorfos son el vidrio y muchos plásticos.  Los sólidos amorfos difieren de los cristalinos por la manera en que se funden. Si controlamos la temperatura de un sólido cristalino cuando se funde, encontraremos que permanece constante. Los sólidos amorfos no tienen temperatura de fusión bien definida; se suavizan y funden en un rango de temperatura y no tienen “punto de fusión” característico.  Los sólidos amorfos, al igual que los líquidos y gases, son isotrópicos, es decir sus propiedades son iguales en todas las direcciones. Esto se debe a la falta de regularidad en el ordenamiento de las partículas en los sólidos amorfos, lo cual determina que todas las direcciones sean equivalentes.

 

Modelo microcristalino:

Los materiales amorfos están constituidos por un elevado número de agregados cristalinos, cada uno de ellos constituido por alrededor de 100 átomos. Estos agregados cristalinos están dispersos en el sólido y se enlazan entre sí mediante una “red” cuya naturaleza hay que

Page 6: ESTRUCTURA AMORFA

especificar. La limitación en el número de átomos en el agregado proviene del hecho de que no se pueden conseguir agregados compactos de mayor tamaño con energía suficientemente pequeña como para estabilizar la estructura.

 

Modelo poliédrico:

De nuevo estamos ante un empaquetamiento de átomos, enlazados según una configuración tetraédrica. Sólo para pequeños números de átomos consigue empaquetamientos perfectos con baja energía; para números elevados de átomos hay que empezar a admitir un cierto grado de frustración. Tampoco es capaz de definir la naturaleza de la “red” en la que los agregados están dispersos. Los aglomerados resultantes en este modelo poseen ejes de rotación de orden de cinco, elemento de simetría prohibido en los cristales.

Modelo de empaquetamiento denso al azar:

Este modelo fue propuesto inicialmente por Bernal para explicar la estructura de los líquidos. Su interés actual es fundamentalmente histórico. Se trata de ir ensamblando esferas de forma de forma que la configuración sea lo más compacta posible. En cada etapa vamos añadiendo una nueva esfera tan cerca como sea posible del centro del agregado correspondiente. Las cuatro primeras esferas constituirán un tetraedro regular porque este es el poliedro que permite un empaquetamiento más denso, sin embargo a medida que el número de esferas vaya aumentando, la configuración irá perdiendo capacidad puesto que no podemos rellenar completamente el espacio a base de tetraedros regulares. Para determinar la distribución de átomos en un material y por tanto acercarnos al tipo de orden que presento podemos hacer un análisis de rayos X.

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Ejemplo:

La materia mineral está constituida por elementos químicos.

Estos elementos pueden estar ordenados según formas geométricas definidas, estructura cristalina, o pueden estar desordenados, estructura amorfa.

Los minerales con estructura amorfa son poco frecuentes, un ejemplo es el ópalo. La mayoría de los minerales tienen estructura cristalina, aunque ésta no quede reflejada en su estructura macroscópica. Cuando la estructura cristalina es evidente a simple vista hablamos de cristales.

Para que se forme un cristal se requiere: espacio y tiempo suficiente, lo más frecuente es que aún teniendo una estructura interna cristalina su aspecto externo no la refleje.

ESTADO SÓLIDO (CRISTALINO) Un sólido cristalino es aquél que tiene una estructura periódica y ordenada, como consecuencia tienen una forma que no cambia, salvo por la acción de fuerzas externas.

 

Cuando se aumenta la temperatura, los sólidos se funden y cambian al estado líquido. Las moléculas ya no permanecen en posiciones fijas, aunque las interacciones entre ellas sigue siendo suficientemente grande para que el líquido pueda cambiar de forma sin cambiar apreciablemente de volumen, adaptándose al recipiente que lo contiene.

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La mayor parte de los sólidos presentes en la naturaleza son cristalinos aun cuando en ocasiones esa estructura ordenada no se refleje en una forma geométrico regular apreciable a simple vista. Ello es debido a que con frecuencia están formados por un conjunto de pequeños cristales orientados de diferentes maneras, en una estructura policristalina.

Existen 32 clases de cristales según sus características de simetría, que se organizan en 14 tipos de redes tridimensionales, las 14 redes de Bravais.El número de combinaciones posibles de los elementos de simetría es finito.

 

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La posesión de elementos de simetría en común permite agrupar 32 clases cristalinas en 7 grupos, los sistemas cristalinos. estos sistemas quedan definidos por las constantes cristalográficas, es decir, el tamaño característico de las aristas, y el ángulo que forman entre si en las celdas fundamentales de cada tipo de cristal.

 

Los sistemas cristalinos son: Cúbico o isométrico, moniclínico, rómbico, tetragonal, hexagonal y trigonal o romboédrica.  

 

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Cada celda unidad queda determinada por la longitud de sus aristas a,b, y c que se cortan en un punto, y por el valor de sus ángulos que forman dichas aristas. ð, ð, γð Estos valores reciben el nombre de constanstes cristalográficas y varían de una celda a otras....

CONCEPTO Y CARACTERIZACIÓN DE SISTEMAS CRISTALINOS

ESTRUCTURA CRISTALINA 

La celda fundamental o celda unitaria o malla es la distribución de átomos, iones o moléculas más pequeñas, cuya repetición definida origina todo el conjunto cristalino.

En teoría este proceso se podría repetir indefinidamente hasta que se obtuviera el más pequeño conjunto de átomos, ordenados del mismo modo, y con la misma forma de cada uno de los fragmentos mayores. Estaríamos, entonces, ante la celda fundamental del cristal Las formas poliédricas de caras planas, típicas de las sustancias cristalinas, indican que el cristal crece a diferentes velocidades en las distintas direcciones del espacio.

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Un cristal se origina por acumulación de un pequeño conjunto de átomos. En consecuencia, si el crecimiento se produjera a la misma velocidad en todas las direcciones, los cristales serían esféricos.

 

 

LA RED CRISTALINA

La disposición ordenada de los constituyentes químicos en sucesiones a lo largo de los ejes, y los planos del cristal, es decir, en las tres direcciones del espacio, forman una red cristalina. Repetición de la celda inicial en todos los espacios.

 

LOS NODOS

Cada uno de los constituyentes químicos, considerados, como puntos geométrico, recibe el nombre de nudo o nodo. Esto se les ponen en filas y se repite cada cierta distancia característica, denominada periodo.  

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  EL PLANO RETICULAR

Un conjunto de filas paralelas y equidistantes. Los espacios delimitados por los nodos, se denominan mallas. Las redes planas se forman geométricamente con la translación en dos direcciones de los constituyentes químicos que forman el cristal. La intersección de varias filas originaría un nodo. Los constituyentes químicos se sitúan, normalmente, en estas intersecciones, aunque no siempre es así. También ocupan otros lugares como el centro de las caras de la celda fundamental. (pueden aparecer en medio).  

EL RETÍCULO ESPACIAL

La superposición de varios planos reticulares da lugar al retícula espacial

Una línea del retículo corresponden a la arista del cristal

Un plano corresponde a la cara del cristal

El retículo se correspondería con el propio cristal

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LOS ELEMENTOS DE SIMETRÍA

En los cristales, se pueden definir tres clases de elementos de simetría: ejes, planos y centros

Un eje de simetría es una línea que pasa por el centro del cristal, el cristal al dar la vuelta entorno a ella, ocupa 2, 3, 4, ó 6, veces la misma posición.

Si la posición se ocupa dos veces es binario

Si la posición se ocupa tres veces es ternario

Si la posición se ocupa cuatro veces es cuaternario

Si la posición se ocupa seis veces es senario

Un plano de simetría es un plano que divide el cristal en dos partes, cada una de las cuales es la imagen especular de la otra. Un centro de simetría es un punto interior del cristal que divide en dos partes iguales a cualquier segmento, pase por el y enlaza juntos equivalentes.  

ESTADO VÍTREO Los cuerpos en estado vítreo se caracterizan por presentar un aspecto sólido con cierta dureza y rigidez y que ante esfuerzos externos moderados se deforman de manera generalmente elástica.

 

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Sin embargo, al igual que los líquidos, estos cuerpos son ópticamente isótropos, transparentes a la mayor parte del espectro electromagnético de radiación visible. Cuando se estudia su estructura interna a través de medios como la difracción de rayos X , da lugar a bandas de difracción difusas similares a las de los líquidos. Si se calientan, su viscocidad  va disminuyendo paulatinamente, como la mayor parte de los líquidos, hasta alcanzar valores que permiten su deformación bajo la acción de la gravedad, y por ejemplo tomar la forma del recipiente que los contiene como verdaderos líquidos. No obstante, no presentan un punto claramente marcado de transición entre el estado sólido y el líquido o punto de fusión.

 

Page 15: ESTRUCTURA AMORFA

   Todas estas propiedades han llevado a algunos investigadores a definir el estado vítreo no como un estado de la materia distinto, sino simplemente como el de un líquido subenfriado o líquido con una viscosidad tan alta que le confiere aspecto de sólido, sin serlo. Esta hipótesis implica la consideración del estado vítreo como un estado metastable al que una energía de activación suficiente de sus partículas debería conducir a su estado de equilibrio, es decir, el de sólido cristalino.

   

 

Todo parece indicar que los cuerpos en estado vítreo no presentan una ordenación interna determinada, como ocurre con los sólidos cristalinos. Sin embargo en muchos casos se observa un desorden ordenado, es decir, la presencia de grupos ordenados que se distribuyen en el espacio de manera total o parcialmente aleatoria.

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Esto ha conducido a diferentes investigadores a plantear diversas teorías sobre la estructura interna del estado vítreo, tanto de tipo geométrico, basadas tanto en las teorías atómicas como en las de tipo energético.

 

PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DE UN MATERIAL VÍTREO El vidrio común contiene aproximadamente el 70-72% en peso de dióxido de silicio (SiO2).  La materia prima principal es la arena (o "arena de cuarzo) que contiene casi el 100% de sílice cristalina en forma de cuarzo.  A pesar de que se trata de un cuarzo casi puro, todavía se puede contener un poco (<1%) de óxidos de hierro que el color del vidrio, por lo general, esta arena es enriquecido en la fábrica para reducir la cantidad de óxido de hierro de <0,05%. Grandes cristales de cuarzo natural único son el dióxido de silicio puro, y que, a la trituración, se utilizan para las gafas especiales de alta calidad.

 

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La Temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura a la que se da una seudotransición termodinámica en materiales vítreos, por lo que se encuentra en vidrios, polímeros y otros materiales inorgánicos amorfos. Esto quiere decir que, termodinámicamente hablando, no es propiamente una transición. La Tg se puede entender de forma bastante simple cuando se entiende que en esa temperatura el polímero deja de ser rígido y comienza a ablandarse.

 

Se entiende que es un punto intermedio de temperatura entre el estado fundido y el estado rígido del material. El estudio de Tg es más complejo en el caso de polímeros que en de cualquier otro material de moléculas pequeñas.

Por encima de la Tg los enlaces secundarios de las moléculas son mucho más débiles que el movimiento térmico de las mismas, por ello el polímero se torna gomoso y adquiere cierta elasticidad y capacidad de deformación plástica sin fractura. Este comportamiento es específico de polímeros termoplásticos y no ocurre en polímeros termoestables.

Page 18: ESTRUCTURA AMORFA

Este tipo de transición se observa en materiales vítreos, entre un estado líquido (el material fluye) y otro estado aparentemente sólido, este estado aparentemente sólido es un estado de no-equilibrio termodinámico, el material es considerado un líquido subenfriado (que fluye a velocidades extremadamente lentas), con movimientos en sus segmentos prácticamente congelados.

Material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos.

El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).

El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto debido a que el vidrio es un sólido amorfo y no un cristal propiamente dicho.

 

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PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS DE UN MATERIAL VÍTREO El vidrio común contiene aproximadamente el 70-72% en peso de dióxido de silicio (SiO2).  La materia prima principal es la arena (o "arena de cuarzo) que contiene casi el 100% de sílice cristalina en forma de cuarzo.  A pesar de que se trata de un cuarzo casi puro, todavía se puede contener un poco (<1%) de óxidos de hierro que el color del vidrio, por lo general, esta arena es enriquecido en la fábrica para reducir la cantidad de óxido de hierro de <0,05%. Grandes cristales de cuarzo natural único son el dióxido de silicio puro, y que, a la trituración, se utilizan para las gafas especiales de alta calidad.

 

Page 20: ESTRUCTURA AMORFA

La Temperatura de transición vítrea (Tg) es la temperatura a la que se da una seudotransición termodinámica en materiales vítreos, por lo que se encuentra en vidrios, polímeros y otros materiales inorgánicos amorfos. Esto quiere decir que, termodinámicamente hablando, no es propiamente una transición. La Tg se puede entender de forma bastante simple cuando se entiende que en esa temperatura el polímero deja de ser rígido y comienza a ablandarse.

 

Page 21: ESTRUCTURA AMORFA

Se entiende que es un punto intermedio de temperatura entre el estado fundido y el estado rígido del material. El estudio de Tg es más complejo en el caso de polímeros que en de cualquier otro material de moléculas pequeñas.

Por encima de la Tg los enlaces secundarios de las moléculas son mucho más débiles que el movimiento térmico de las mismas, por ello el polímero se torna gomoso y adquiere cierta elasticidad y capacidad de deformación plástica sin fractura. Este comportamiento es específico de polímeros termoplásticos y no ocurre en polímeros termoestables.

Este tipo de transición se observa en materiales vítreos, entre un estado líquido (el material fluye) y otro estado aparentemente sólido, este estado aparentemente sólido es un estado de no-equilibrio termodinámico, el material es considerado un líquido subenfriado (que fluye a velocidades extremadamente lentas), con movimientos en sus segmentos prácticamente congelados.

Page 22: ESTRUCTURA AMORFA

Material inorgánico duro, frágil, transparente y amorfo que se usa para hacer ventanas, lentes, botellas y una gran variedad de productos.

El vidrio se obtiene por fusión a unos 1.500 °C de arena de sílice (SiO2), carbonato de sodio (Na2CO3) y caliza (CaCO3).

El término "cristal" es utilizado muy frecuentemente como sinónimo de vidrio, aunque es incorrecto debido a que el vidrio es un sólido amorfo y no un cristal propiamente dicho.

 

Page 23: ESTRUCTURA AMORFA

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Representación esquemática de las bandas de energía en un sólido.

En física de estado sólido, teoría según la cual se describe la estructura electrónica de un material como una estructura de bandas electrónicas, o simplemente estructura de bandas de energía. 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.

[editar] Configuración de las bandas de energía.

Cuando una gran cantidad de átomos se unen, como en las estructuras sólidas, el número de orbitales de valencia (los niveles de energía más altos) es tan grande y la diferencia de energía entre cada uno de ellos tan pequeña que se puede considerar como si los niveles de energía conjunta formaran bandas continuas más que niveles 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. Si la separación entre niveles de energía en un sólido es comparable con la energía que los electrones constantemente intercambian en fotones;

2. Si dicha energía es comparable con la incertidumbre energética debido al principio de incertidumbre de Heisenberg, para periodos relativamente largos de tiempo.

[editar] Bandas de energía

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La banda de valencia (BV): 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.

La banda de conducción (BC): está ocupada por los electrones 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 haber poca o ninguna separación entre la BC y la BV (que pueden a llegar a solaparse), de manera que los electrones puedan saltar entre las bandas. Cuando la separación entre electrones sea mayor, el material se comportará como un aislante. En ocasiones, la separación entre bandas permite el salto entre las mismas de solo algunos electrones. En estos casos, el material se comportará como un semiconductor. Para que el salto de electrones entre bandas en este caso se produzca deben darse alguna o varias de las siguientes situaciones: que el material se encuentre a altas presiones, a una temperatura elevada o se le añadan impurezas (que aportan más electrones).

Entre la banda de valencia y la de conducción existe una zona denominada banda prohibida o gap, que separa ambas bandas y en la cual no pueden encontrarse los electrones.

4.5.- Las sustancias metálicas

4.5.3.- La teoría de bandas.La teoría de bandas está basada en la mecánica cuántica y procede de la teoría

de los orbitales moleculares (TOM). En esta teoría, se considera el enlace metálico como un caso extremo del enlace covalente, en el que los electrones de valencia son compartidos de forma conjunta y simultánea por todos los cationes. Desaparecen los orbitales atómicos y se forman orbitales moleculares con energías muy parecidas, tan próximas entre ellas que todos en conjunto ocupan lo que se franja de denomina una

“banda de energía”.

Aunque los electrones van llenando los orbitales moleculares en orden creciente de energía, estas son tan próximas que pueden ocupar cualquier posición

dentro de la banda.

La banda ocupada por los orbitales moleculares con los electrones de valencia se llama banda de valencia, mientras que la banda formada por los orbitales

moleculares vacíos se llama banda de conducción. A veces, ambas bandas se solapan energéticamente hablando.

Page 25: ESTRUCTURA AMORFA

Este modelo explica bastante bien el comportamiento eléctrico no solo de las sustancias conductoras sino también de las semiconductoras y las aislantes.

En los metales, sustancias conductoras, la banda de valencia se solapa energéticamente con la banda de conducción que está vacía, disponiendo de orbitales moleculares vacíos que pueden ocupar con un mínimo aporte de energía, es decir, que

los electrones están casi libres pudiendo conducir la corriente eléctrica.

En los semiconductores y en los aislantes, la banda

de valencia no se solapa con la de conducción.

Hay una zona intermedia llamada banda prohibida.

En los semiconductores, como el Silicio o el Germanio, la anchura de la banda

prohibida no es muy grande y los electrones con suficiente energía cinética pueden pasar a la banda de conducción, por esa razón, los semiconductores conducen la electricidad mejor en caliente. Sin embargo, en los aislantes, la banda prohibida es tan ancha que ningún electrón puede saltarla. La banda

de conducción está siempre vacía.

4.5.- Las sustancias metálicas

4.5.4.- Propiedades de lassustancias metálicas.Las propiedades de las sustancias metálicas difieren mucho de unas a otras,

pero vamos a hablar en general de todas ellas:

1. Densidad: El empaquetamiento compacto de los iones en la red cristalina metálica hace que las densidades de los metales sean altas en general, aunque hay mucha diversidad y excepciones, por ejemplo, los metales alcalinos y el plomo son muy blandos, mientras que el osmio y el platino son muy duros. Todos son sólidos excepto el Mercurio, el Cesio y el Francio que son líquidos.

Page 26: ESTRUCTURA AMORFA

2. Puntos de fusión y ebullición: En general el enlace metálico mantiene los iones fuertemente unidos dado que la mayoría poseen puntos de fusión y de ebullición muy altos, aunque hay grandes variaciones, desde el cesio, (29ºC), hasta el platino que es casi infusible.Los puntos de fusión y ebullición dependen en gran medida de dos factores:

a. del tamaño: A medida que el tamaño del ion es mayor, el punto de ebullición disminuye.

b. del número de electrones cedidos por cada átomo: A medida que el número de electrones cedidos por cada átomo sea mayor, el punto de fusión será más alto.

Aquí te damos unos datos para que lo compruebes tú mismo:

Nº de electrones enlazantes1 2 3

Elemento: Temperatura de fusión (ºC)

K : 54 Ca : 851 Sc : 1397

Rb : 39 Sr : 771 Y : 1277

Cs : 29 Ba : 717 La : 887

3. Conductividad eléctrica y térmica: Son buenos conductores eléctricos, ya que los electrones de la nube electrónica se pueden mover con total libertad. Por la misma razón, si los metales se calientan, los electrones adquieren mayor energía cinética que se va trasladando por todo el metal.

4. Propiedades mecánicas: Son dúctiles (se pueden hacer hilos por estiramiento) y maleables (se pueden laminar) debido a la naturaleza de las fuerzas que mantienen unido al sólido, es decir, que siempre que la separación entre los cationes no sea muy grande, la nube electrónica los mantendrá unidos).

5. Brillo: Debido a la movilidad de electrones, son capaces de absorber y después remitir prácticamente todas las longitudes de onda de la luz visible, por eso en general tienen un color negruzco y opaco; el cobre y el oro no remiten una

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parte de la radiación azul que reciben y por eso tienen un color amarillento.