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ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS SÓLIDOS - Coggle Diagram
ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS SÓLIDOS
EL ESTADO SÓLIDO Y LA RED CRISTALINA
¿Qué es un solido?
Según el diccionario de la Real Academia Española
Definen al sólido como un cuerpo cuyas moléculas tienen entre si mayor cohesión que las de los líquidos, es decir que son firmes, macizos, densos y fuertes.
Para el físico
El solido es equivalente al cristalino, es decir con cuerpos homogéneos y que exhiben formas geométricas con caras y ángulos bien definidos microscópicamente.
para el científico
Un solido no se podría aplicar por igual a un trozo de madera, a un cristal de sal de cocina, a un pedazo de granito, a una lámina de vidrio o a una nuez de coco, lo consideran solidos diferentes.
Forma o estructura externa que exhiben los cristales
Se fundamenta en átomos o moléculas que construyen la substancia, la cual adopta en el estado sólido una estructura regular y periódica, como una pared de ladrillos.
LA DUALIDAD PARTICULA-ONDA
¿Qué es?
Es el concepto fundamental de la física cuántica, además de él se basa la física microscópica moderna, es apropiado pensar en la dualidad como una fusión al complementarse mutuamente para describir los fenómenos de la realidad física que nos rodea.
¿De donde vino esta teoría?
A principios del siglo XX Albert Einstein propuso la naturaleza cuántica de la luz mediante el efecto fotoeléctrico, el decía que la luz estaba formada por pequeños paquetes conocidos como fotones por lo que las ondas electromagnéticas se comportaban como partículas.
Newton en 1700 decía que la luz era un grupo diminuto de partículas que viajan en línea recta y era reflejada por los objetos.
Maxwell en 1864 mencionaba que la Luz es una onda electromagnética.
¿La luz se comporta como onda o partícula?
Numerosos experimentos que se han hecho a lo largo de los años por diferentes físicos comprobaron que la luz no solo se comportaba como una partícula o como una onda sino que es de naturaleza dual (Onda y Partícula).
LA RESISTIVIDAD ELECTRICA DE LOS SOLIDOS
Se puede discutir las propiedades eléctricas de los metales y aisladores, comenzando por las propiedades eléctricas de los metales, los cuales tienen su origen en su microestructura cristalina y en su estructura electrónica asociada.
enfocándose más en el modelo clásico, conocido también como modelo corpuscular, el cual considera que los metales son sólidos cristalinos y ordenados, en los que los átomos están vibrando alrededor de ciertas posiciones espaciales, unidos por un gran colectivo de electrones de valencia que constituyen el gas electrónico.
PROPIEDADES OPTICAS DE LOS SOLIDOS
Este caso se refiere al comportamiento de los sólidos frente a la radiación electromagnética en las zonas del espectro como ultravioleta, visible, infrarroja y microonda.
los aisladores son transparentes a la luz visible estos son buenos transmisores pero cuando la longitud de onda es más corta que el valor de longitud de onda de corte pueden llegar a ser opacos a estas radiaciones.
Los metales y semimetales absorben la radiación electromagnética en todas las zonas del espectro, los semiconductores son opacas a la radiación visible y ultravioleta aunque aparentemente dan la impresión de ser metálicos.
En estos casos la absorción de la Luz se toma como un proceso de colisión y se considera en este caso como paquetes cuantizados de energía, al incidir la luz sobre un sólido u otro tipo de material, los fotones chocan con los electrones y son absorbidos por estos mismos..
IMPURESAS EN SEMICONDUCTORES
Los elementos semiconductores no son muy buenos conductores de electricidad ya que necesita bastante energía para su conducción y a medida de que esta temperatura disminuye el número de portadores decrece rápidamente
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SEMICONDUCTORES INTRINSECOS:
En estos semiconductores cuando un electrón es excitado, la banda de conducción deja detrás un agujero en la banda de valencia estos forman enlaces covalentes. Los semiconductores puros más utilizados son el silicio y el germanio, ambos se caracterizan por tener en su ultima orbita del átomo 4 electrones.
SEMICONDUCTORES EXTRINSECOS:
Para mejorar las propiedades de un semiconductor se le somete a un proceso de impurificación este consiste en introducir átomos de otros elementos con el fin de mejorar su conductividad.
TIPO P: Si se agregue una impureza trivalente en el semiconductor, se forman tres enlaces covalentes con tres átomos vecinos, quedando un cuarto átomo de silicio con un electrón sin enlazar, provocando un hueco en la red .
TIPO N: Cuando un elemento con cinco electrones de valencia entra en la red cristalina del elemento semiconductor, se completan los cuatro electrones de valencia que se precisan para llegar al equilibrio y queda libre un quinto electrón que le hace mucho mejor conductor.
LEY DE BRAGG
¿De que nos sirve?
Esta nos permite estudiar las direcciones en las que la difracción de rayos X sobre la superficie de un cristal produce interferencias constructivas, dado que permite predecir los ángulos en los que los rayos X son difractados por un material con estructura atómica periódica.
¿Quién fue su autor?
William Lawrence Bragg
¿En que año se demostró?
1913
LOS ELECTRONES EN EL SOLIDO
¿Cómo se comportan?
En tales casos el electrón se mueve como si estuviera libre con una velocidad, a la cual asociamos el vector de onda.
Cuando los átomos se unen para formar un sólido los electrones mas externos de cada átomo interactúan tan intensamente con los de sus vecinos mas próximos que su estado se ve modificado respecto al que tendrían en el átomo aislado.
La difracción de Bragg produce ondas estacionarias y causa que se formen una estructura electrónica del material, mejor conocida como estructura de bandas en el espectro electrónico, la cual es por ello que un material pueda ser definido como un conductor, semiconductor o un aislante.
LOS ESTADOS DE LA MATERIA Y SU ESTUDIO EN LA FÍSICA CONTEMPORÁNEA
En el siglo XIX
se consideraba la diferencia entre los estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso como una base fundamental para desarrollar diversos aspectos de la física y así se desarrollaron varias teorías.
A finales del siglo XX
hubo un enorme progreso con el esfuerzo mundial en pro del avance de técnicas experimentales en cuanto a un entendimiento de las Ciencias de la Materia además consigo llegó una reestructuración general de la ciencia y de la tecnología
¿Qué beneficios trajo la unión de la física y de la química?
Un entendimiento más profundo de la complejidad de la naturaleza y mejor comprensión de las propiedades básicas de la materia que han permitido la creación de nuevos materiales permitiendo que el límite entre la física y la química sea casi imposible de distinguir.
