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Modelo del mar de electrones y modelo de las bandas de energía para metales

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Transcript of Modelo del mar de electrones y modelo de las bandas de energía para metales

Una vez que los átomos han formado enlaces, ya no tenemos OA, sino OM
Según esta teoría los electrones en la moléculas, también tienen estados de energía permitidos.
Los electrones están asociados a las moléculas enteras y no a un sólo átomo
OM de antienlace (П* ó σ*) NODO: La densidad electrónica es nula entre los núcleos y se concentra en los lados opuestos, quedando excluidos los e- de la región dónde debería formarse el enlace.
OM de enlace, las funciones de onda correspondientes se refuerzan entre los núcleos
orden de enlace = 1/2 (n° electrones de enlace - número de electrones de antienlace)
En un metal (no hay moléculas) a medida que los OA se traslapan, se forman combinaciones de “OM” de enlace y antienlace.
La interacción de todos los orbitales de valencia de cada átomo con los orbitales atómicos adyacentes da origen a un número enorme de “OM” que se extiende por toda la estructura metálica.
La diferencia de energías entre estos orbitales metálicos son tan pequeñas que podemos considerar que los orbitales forman una banda continua de estados energéticos permitidos. A esta banda se la conoce como banda de energía.
(Se trata de bandas de valencia, no participan los electrones internos)
La
principales objeciones al modelo del mar de electrones
, son que los metales debían tener un
calor específico
superior al que realmente tienen.
Además según este modelo la
fuerza de los enlaces
entre los átomos metálicos debería
aumentar
a medida que lo hace el número de electrones de valencia, con el
consecuente incremento en el punto de fusión.
Sin embargo los metales del grupo 6B que están en el medio de sus períodos (Cr. Mo, W) tienen puntos de fusión mayores que el resto.
TEORÍA DE LOS ORBITALES MOLECULARES
Algunas "reglas":
1) Traslape de OA conduce a OM
2) El número de OM es igual al número de OA
3) Máximo 2 e- por orbital
4) Cuando hay más de un orbital, los e- "prefieren"estar desapareados. Regla de Hund
5) Si dos e- están en el mismo orbital tienen diferente espin (apareados) Principio de exclusión de Pauling
Calcualar el orden de enlace para el dihidrógeno
¿Qué orden de enalece le correpondería a la molécula de dihelio?
Conductividad:
La conductividad se relaciona con el llenado incompleto de las bandas.
Por ejemplo el Na metálico tiene la "Banda 3s" parcialmente ocupada (ver configuración electrónica)
Los electrones requieren poca energía para ser promovidos a los estados de energía superiores de las bandas y así poder moverse dentro de la red, por lo que requiere poca energía para producir flujo eléctrico en su interior

Modelo de las bandas de energía para metales
Conductiviad en metales con orbitales llenos como el Mg:

(ver configuración)
Si bien la "banda 3s", llamada
banda de valencia
está llena, existen los orbitales 3p vacíos, que forman una banda denominada
banda de conducción
.
Ésta banda
de conducción,
se solapa con la banda de valencia por lo que existe una franja en la que los electrones se pueden mover requiriendo poca energía.

Si las bandas de conducción y energía no se superponen
Aparece un ΔE (un salto de energía)
Si éste ΔE es pequeño estamos en presencia de semicondutores.
Si el ΔE es grande tendremos materiales aislantes

En
sólidos iónicos o moleculares
, el solapamiento de un gran número de orbitales atómicos conduce a un conjunto de
"
orbitales moleculares
"
que se encuentran muy próximos en energías y que
forman bandas
. Estas bandas se encuentran
separadas entre sí mediante espacios energéticos
.

1 electron volt = 1.60217657 × 10-19 joules
MODELO DEL MAR DE ELECTRONES
Enlaces σ y enlaces π

Cuando la
densidad electrónica
se concentra en la línea que une los núcleos (
eje internuclear
) tenermos un
enlace σ.

La línea que une los núcleos pasa por el centro de la región de traslape

Los
enlaces π
son el resultado del t
raslape de dos orbitales
p
perpendiculares al eje internuclear

Orbitales atómicos
Orbitales atómicos
Orbitales moleculares
¿De qué molécula se trata?
N= número de átomos de uno a infinito
Banda continua
Los estados energéticos que dan origen a las bandas de energía se pueden dividir en los estados de más
baja energía
resultado de las
interacciones enlazantes
metal-metal, y los de
energía mas alta
que son consecuencia de las i
nteracciones antienlazantes
metal-metal.
Los metales del
grupo 6B
tienen la cantidad justa de
electrones
para llenar la
porción
de la
banda
energía producto de las
interacciones enlazantes
metal-metal y dejar vaciós los orbitales de antienlace metal-metal.
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