Este documento describe tres tipos de sólidos: sólidos covalentes como el diamante, sólidos metálicos como el cobre, y la teoría de bandas para explicar las propiedades de los sólidos. Los sólidos covalentes tienen enlaces fuertes que los hacen muy duros y resistentes al calor. Los sólidos metálicos contienen electrones libres que permiten una alta conductividad. La teoría de bandas explica cómo los electrones en los sólidos forman bandas de energía, y la energía de
Si se considera un solo átomo de hidrógeno, lo más probable es que este se encuentre en su estado fundamental, es decir, en su nivel de energía más bajo (–13.6 eV), que es el correspondiente al orbital 1s. El comportamiento del electrón vendría caracterizado por la función de onda 1s o, dicho de manera menos rigurosa aunque más intuitiva, el electrón se encontraría en un orbital 1s. Si al átomo se le proporciona una energía igual a la diferencia de energía entre los estado 1s y 2s (–3.40 – (–13.6) = ) 10.2 eV, el electrón pasará al orbital 2s (o bien al 2p, ya que ambos tienen la misma energía). Se dice que el átomo ha pasado a un estado excitado. Pero enseguida volverá al estado fundamental devolviendo la energía que se le dio; el átomo se relaja. Esto puede hacerlo emitiendo un fotón de 10.2 eV.
Principios de quimica y estructura ena3 - ejercicio 04 configuracion elect...Triplenlace Química
Escribir las configuraciones electrónicas para los estados fundamentales de N, Ar, Fe, y Fe2+. ¿Cuántos electrones desapareados habrá en cada una de estas partículas aisladas?
Si se considera un solo átomo de hidrógeno, lo más probable es que este se encuentre en su estado fundamental, es decir, en su nivel de energía más bajo (–13.6 eV), que es el correspondiente al orbital 1s. El comportamiento del electrón vendría caracterizado por la función de onda 1s o, dicho de manera menos rigurosa aunque más intuitiva, el electrón se encontraría en un orbital 1s. Si al átomo se le proporciona una energía igual a la diferencia de energía entre los estado 1s y 2s (–3.40 – (–13.6) = ) 10.2 eV, el electrón pasará al orbital 2s (o bien al 2p, ya que ambos tienen la misma energía). Se dice que el átomo ha pasado a un estado excitado. Pero enseguida volverá al estado fundamental devolviendo la energía que se le dio; el átomo se relaja. Esto puede hacerlo emitiendo un fotón de 10.2 eV.
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Escribir las configuraciones electrónicas para los estados fundamentales de N, Ar, Fe, y Fe2+. ¿Cuántos electrones desapareados habrá en cada una de estas partículas aisladas?
Modelos Atómicos y Estructura de La Materia.pdfJose499161
Información útil para estudiantes de secundaria, la cual les servirá para comprender la composición de la materia y en que consisten los diferentes modelos de su estructura.
Catalogo Cajas Fuertes BTV Amado Salvador Distribuidor OficialAMADO SALVADOR
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Catalogo General Electrodomesticos Teka Distribuidor Oficial Amado Salvador V...AMADO SALVADOR
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Termos eléctricos: Los termos eléctricos, como el modelo VELIS TECH DRY (sustito de los modelos Duo de Fleck), ofrecen diseño moderno y conectividad WIFI. Son ideales para hogares donde se necesita agua caliente de forma rápida y eficiente.
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1. Asignatura: Física Moderna
ii) Sólidos Covalentes
Caso típico: carbono sólido, diamante
C: Z ≡ 6, 1s2 2s2 2p2
Cada átomo de C se enlaza con 4 átomos de C vecinos cercanos:
energía cohesiva ∼ 7,37 eV
La estructura base del carbono es tetrahédrica
Propiedades generales: → Muy duros
→ Altas Ts de fusion
→ Buenos aislantes T y I
iii) Sólidos Metálicos
Caso típico: Cu
- Poseen electrones libres {1 o 2 por átomo}
− −
- El modelo básico es de gas de es : es moviéndose en torno de núcleos
metálicos +s
- Los enlaces metálicos son débiles frente a los iónicos y covalentes,
entre 1 – 3 eV, y se basa en fuerzas coulombianas e- - p+
Lic. Percy Víctor Cañote Fajardo
2. Asignatura: Física Moderna
Propiedades Generales: → Son brillantes debido a la reflexión en el VIS
→ Gran conductividad electrónica y T
→ Forman aleaciones de importancia tecnológica:
Tenasidad, ductibilidad, anticorrosividad,
conductividad, etc.
5,4) Teoría de Bandas
Ejemplo: Na, 1s2 2s2 2p6 3s1 , Z ≡11
- 2 átomos de Na
Juntos
E Separados
3s 3s 3s
Na1 Na2 Na1 - Na2
r
- 6 átomos de Na
E
3s
r
Lic. Percy Víctor Cañote Fajardo
3. Asignatura: Física Moderna
- Núcleos átomos de Na formando un sólido
3s
El ancho de banda no depende del número de átomos, pero si de la
interacción de vecinos cercanos. El número de niveles en la banda depende
del número total de átomo interactuantes, N átomos producirán N niveles.
−
Cada banda podrá contener hasta 2(2l + 1) N es .
Diagrama esquemático de las bandas de energía para un sólido de sodio,
3s N
3s1
2p 6N
2p6
2s 2N
2s2
1s
2N 1s2
SOLIDO ATOMO
Lic. Percy Víctor Cañote Fajardo
4. Asignatura: Física Moderna
5,5) Modelo de es− libres en metales
−
Retomamos el modelo de gas de es {modelo de Drude - Lorentz}
introduciendo los conceptos asociados al principio de exclusión de W Pauli
−
y que los es deben ser tratados como fermiones, esto es, partículas de
SPIN fraccionando (1/2) descritos por la estadística de FERMI – DIRAC
{estadística cuántica}
Según la estadística de FD, la probabilidad de encontrar a un e - con energía
E, esta dada por la función de distribución FD,
1
f ( E) ≡ ( E − EF ) / kBT
e +1
Donde EF es la energía de Fermi.
Para esta función la temperatura T ≡ 0 K es crucial, es decir, para T ≡ 0 K
indica que todos los estados con E < EF están ocupados, mientras que para
temperaturas T > 0 K empiezan a ocuparse estados con E > EF, ver los
siguientes graficos,
f f
1 1
T≡0K T>0K
1/2
E E
0 EF 0 EF
Como veremos la importancia de la EF es tal que permite describir
materiales, por ejemplo, dependerá de la concentración atómica así como
de la T,
≠ EF ( T ) : Metáles sólidos ra
EF (1 : )
≡ EF ( T ) : semiconductores
Lic. Percy Víctor Cañote Fajardo
5. Asignatura: Física Moderna
De igual forma, en base a la EF para metales que va de 1,6 a 14 eV, la TF va
de 1,8 a 16 x 104 K y la vF de 0,8 a 2,2 x 106 m/s (∼ 10-2 c!)
Si nuestro modelo nos conduce a imaginar al e - confinado a una caja de
lado L, las funciones de O que lo describen, por extensión del caso
unidimensional, tendrían la forma,
z
L
e- L
y
L
x
ψ ( r ) ≡ ψ ( x, y, z ) ≡ Asen ( k x x ) sen ( k y y ) sen ( k z z )
r
h 2π 2 2
2 { x
Con E ≡ n + n y + nz2 }
2
2mL
Donde nx , n y y nz son números cuánticos energéticos como lo era n
unidimensional. Por lo tanto, los estados energéticos estarán caracterizados
por estos 3 números cuánticos mas el número de SPIN, ms,
Ee− ≡ Ee− ( nx , n y , nz , ms )
Para efectos se determinan una expresión que nos permita calcular la EF,
definimos la función de densidad de estados, g(E), que determina el número
de estados por unidad de volumen y energía (estados / VE), de tal forma
que el número de estados electrónicos por unidad de volumen y por unidad
de energía, esta dado por,
8 2π m3/ 2 1/ 2
g ( E) ≡ 3 E
h
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6. Asignatura: Física Moderna
−
Por lo tanto, el número de es a la temperatura T, en dichas condiciones,
esta dado por,
N ( E) ≡ f ( E) g ( E)
Ahora, si n es el número total de electrones por unidad de volumen (n:
−
concentración volumétrica de es libres), se debe cumplir que,
∞ ∞ 8 2π m3/ 2 E1/ 2 dE
n ≡ ∫ N ( E ) dE ≡ ∫ 3 ( E − EF ) / k B T
0 0
h e
+1
En T ≡ 0 K, tenemos,
EF 8 2π m3/ 2 1/ 2
1, 0 ≤ E ≤ EF
n≡∫ E dE ← f ( E)
0, E > EF
3
0
h
2
h2 3 3 2 / 3
EF ≡ n
8m π
La velocidad de Fermi, vF, definida por la siguiente expresión,
1/ 2
2E
vF ≡ F
m
y la TF por,
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7. Asignatura: Física Moderna
EF
TF ≡
kB
La EF cumple un rol importante cuando se describen los materiales, en
metales vinculada al llenado parcial de bandas, en aislantes y
semiconductores, por lo general, se encuentra en la banda prohibida, pero
debido a su movilidad con la temperatura, para estos últimos, permitirá
controlar los procesos de conducción en ellos.
Lic. Percy Víctor Cañote Fajardo