¿Qué es una banda de conducción?
Utilizado en la mecánica cuántica, la banda de conducción del término se refiere a un área de orbitales combinados, o una banda, para electrones en una molécula. A diferencia de la banda de valencia, la banda de conducción rara vez contiene electrones. En los estados excitados, los electrones se moverán hacia la banda de conducción momentáneamente antes de liberar su energía y volver a volver a orbitales de electrones más bajos. Comprender el comportamiento de los electrones con respecto a esta banda es útil para comprender la forma en que se comportan varias sustancias. En la mecánica cuántica, el concepto de la banda de conducción se aborda en la teoría de la banda.
Los átomos están dispuestos con protones - partículas cargadas positivamente - y neutrones - partículas neutrales - agrupadas en el centro. Los electrones, pequeñas moléculas cargadas negativamente, orbitan el grupo central, similar a la forma en que los planetas en el sistema solar orbitan el sol. Al igual que los planetas, los electrones han establecido órbitas. Sin embargo, a diferencia de los planetas, los electrones pueden moverse a un orbe diferenteEs si ganan suficiente energía.
En general, los electrones se encuentran en los orbitales inferiores de un átomo. Los electrones siempre llenarán el orbital más bajo primero, solo moverse hacia el siguiente cuando se llene el primero. Esta colocación natural se llama estado fundamental del átomo.
Los electrones de valencia de un átomo, o los que generalmente se encuentran en la banda más externa de los orbitales de estado fundamental, son capaces de compartirse con otros átomos. En enlaces covalentes, los electrones de valencia de múltiples átomos comparten sus orbitales. Los orbitales originales de los electrones de valencia se desenganchan, creando una banda de valencia en la molécula.
Cuando los electrones ganan energía, o alcanzan un estado excitado, pueden moverse a orbitales más altos, que se encuentran en la banda de conducción. Los electrones deben tener suficiente energía para saltar sobre un área no electrónica, o brecha de banda, para llegar a la banda de conducción. Dado que los electrones finalmente prefieren estar en estado fundamental, una vez que yoEn la banda de conducción, liberan energía en forma de fotones ligeros y vuelven a sus orbitales de banda de valencia. El tiempo total que un electrón está en la banda de conducción es inferior a un segundo.
La capacidad de los electrones para alcanzar la banda de conducción determina la conductividad eléctrica de un objeto. Diferentes sustancias tienen diferentes tamaños de brecha de banda, por lo que algunas sustancias requieren menos energía para mover electrones entre los orbitales. Por ejemplo, los conductores tienen una brecha de banda pequeña, por lo que los electrones no requieren mucha energía para saltar esta brecha mínima y alcanzar la banda de conducción. Es por eso que los conductores son ideales para realizar electricidad. Por el contrario, los aisladores tienen una brecha de banda muy grande, por lo que requieren significativamente más energía para que los electrones salgan y, por lo tanto, no realicen bien electricidad.