quimitube en twitter quimitube en facebook quimitube en googleplus quimitube en youtube

Enlace metálico: teoría de bandas

En función de su conductividad eléctrica, los sólidos se pueden clasificar en tres grupos: aislantes, conductores y semiconductores. Esta última propiedad, la semiconductividad, no puede ser explicada a partir del modelo del mar de electrones visto hasta ahora para el enlace metálico. Se requiere una teoría más profunda que es la teoría de bandas la cual, además de explicar la semiconductividad, explica también por qué los metales son muy buenos conductores de la electricidad.

Consideremos el metal litio, cuya configuración electrónica es:

Configuración electrónica del litio

Vemos que un átomo de litio presenta un orbital 1s lleno (con 2 electrones) y un orbital 2s semilleno (con 1 electrón). También podemos considerar a efectos prácticos los orbitales 2p, que estarán en la capa de valencia del litio, aunque vacíos.

Pues bien, la Teoría de bandas considera que los orbitales atómicos de valencia de los N átomos del litio que estarán formando enlace metálico, se combinan entre sí para dar unos orbitales moleculares, pertenecientes a todo el cristal y con energías muy semejantes entre sí. Tan cercanos se hallan energéticamente estos orbitales moleculares formados, que decimos que dan lugar a una banda. Se obtienen tantos orbitales moleculares como orbitales atómicos se combinen.

Formación de una banda electrónica en el modelo de bandas para el enlace metálico

(Nota: estrictamente no es del todo correcto, o al menos no es la terminología más precisa, hablar de orbitales moleculares en compuestos sólidos. No obstante, en este curso lo trataremos de este modo por ser sencillo y más intuitivo que el solo concepto de “banda de energía”).

Así, si tenemos N átomos de litio, tendremos N orbitales atómicos 2s que darán lugar a N orbitales moleculares que podemos llamar también 2s por facilidad de comprensión. Estos orbitales estarán muy próximos en energía y darán una banda 2s. Lo mismo sucederá con los orbitales 3N 2p de los N átomos de litio (cada átomo de litio tendrá 3 orbitales 2p, px, py y pz), aunque estén vacíos, dando lugar también a una banda 2p.

A la banda formada por los orbitales 2s semillenos se le llama banda de valencia. A la banda vacía formada por los orbitales 2p, se la llama banda de conducción.

Bandas de valencia y de conducción en el litio

Por tanto, en los metales, hay bandas de valencia, que son bandas en las que se hallan los electrones de valencia y pueden estar llenas o semillenas, dependiendo de la configuración electrónica del metal, y bandas de conducción, que pueden hallarse vacías o parcialmente vacías y facilitan la conducción porque son energéticamente accesibles. De hecho, los metales son conductores porque las bandas de valencia y de conducción se superponen, y esto hace que los electrones se muevan con libertad de una a otra.

En el caso de los semiconductores, las bandas de valencia y de conducción no se superponen, pero la diferencia energética entre ambas es pequeña, por lo que una pequeña aportación energética hará que puedan promocionar electrones a la banda de conducción y, por tanto, conducir la corriente eléctrica.

En los aislantes, por su parte, las dos bandas están tan alejadas que la banda de conducción es inaccesible, motivo por el cual son incapaces de conducir la corriente:

Bandas de valencia y de conducción en un sólido conductor, semiconductor y aislante

Category: Enlace Químico y Teoría de Enlace Químico.

Etiquetas: Enlace metálico.

48 Comentarios

  1. hola!! muy didactico el resumen que realizaste…menos mal q lei antes de ver el video..sino estaba dificil de concentrarme viendot en el video jajaj saludos

    guille01, 1 Año Antes Responder

  2. Muchas Gracias por los videos,la verdad que asi se aclaran muchas cosas..admiro tu forma de expresarte..saludos!!

    Gustavo, 1 Año Antes Responder

    • Gracias Gustavo y bienvenido :) Agradezco que te hayas tomado un tiempo para comentar porque anima mucho a continuar y me alegro mucho de que los vídeos te resulten de ayuda. Un saludo, Carmen.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  3. Muy bueno el video la verdad es que esta muy bien explicado :)
    Un saludo y gracias ! :D

    david, 1 Año Antes Responder

    • Hola David, bienvenido, y gracias por comentar, me alegro de que te sirviera :)

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  4. Muchiiiiiiiiisimas gracias! Tanto por este video como por los demás. Mi nivel de química es nulo y la página me está ayudando mucho. Ahora hasta me veo con posibilidades de aprobar la asignatura!

    Besos

    Vi, 1 Año Antes Responder

    • ¡Hola Vi! Bienvenida :) Me alegro de que te sirvan, verás como sí que apruebas, mucho esfuerzo, un empujoncito de quimitube y nada de desanimarse jejeje. Un abrazo.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  5. gracias por los vídeos…no entendía la química pero ahora si y tengo la esperanza de aprobar.

    karen, 1 Año Antes Responder

    • Hola Karen, verás como sí que apruebas, y hasta con nota :) Espero que la química te empiece a gustar, aunque sea un poquito. Un saludo grande.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  6. Caramba.. pero de verdad muchas muchas gracias!!

    Jesus, 1 Año Antes Responder

  7. Saludos, excelente tarea la que realizan, mucho éxito y gracias por compartir el conocimiento

    Juan Antonio Arízaga, 1 Año Antes Responder

    • Hola Juan Antonio, bienvenido. Muchas gracias por el apoyo y por el comentario, se agradece muchísimo :)

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  8. Es una pasada como te explicas! Sigue subiendo cosas a la página y nos salvaras a muchos de nosotros!! Un saludo :)

    Sara Carnota, 1 Año Antes Responder

    • Hola Sara, ¡gracias! Me encantará salvaros o mejor aún, ayudaros a sacar una notaza jejeje. Pronto subiré cosas nuevas, o eso espero. Un saludo y bienvenida.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  9. sos una genia..!! tengo q rendir un final y con los videos que subis tengo mucha esperanza de aprobar y me esta empezando a gustar la quimica!!!!!!:-)

    julieta, 1 Año Antes Responder

    • Gracias Julieta y bienvenida. Me alegro muchísimo de que te estén yendo bien para aprobar y sobretodo de que te empiece a gustar la química, es muy bonito eso que dices :)

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  10. genial! muchísimas gracias lo entendí al momento hoy rindo el final de química y me estoy comiendo uno a uno tus vídeos!

    Leandro, 1 Año Antes Responder

    • ¡Hola Leandro! Muchísima suerte con tu final, ¡ánimo!

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  11. Hola entendí todo el vídeo pero ¿Como hago para calcular la energía que necesita un electrón para pasar de una banda a otra en un semiconductor o un aislante?

    daniel, 1 Año Antes Responder

  12. Hola, en verdad me ayudo mucho el video para entender esta teoria tengo una expo sobre este tema y me ha sido de grandisima ayuda GRACIAS!!!!1

    Ricardo, 1 Año Antes Responder

    • Me alegro mucho, mucha suerte en tu exposición. Un saludo.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  13. gracias :)

    gabriel, 1 Año Antes Responder

  14. q linda!! que bueno que te des un tiempo para enseñar virtualmente, porque ayudas infinitamente a eliminar muchas dudas, tu método de enseñanza es genial :) gracias .

    Paola, 1 Año Antes Responder

    • Mil gracias Paola, cuánto te agradezco tu comentario :) Un saludo muy grande y bienvenida.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  15. Hola, muy buenos tus videos, pero tengo algunas consultas que espero que me respondas :)
    -En el primer ejemplo que hiciste del Na consideraste al siguiente nivel en la configuración (3p) y este seria una banda de conducción por tener orbitales vacíos. Sin embargo cuando diste el ejemplo del Al, su configuración termina en 3p1 y tu lo consideraste como banda de conducción, pero por qué no se podría considerar al siguiente nivel, osea al 4s2 como banda de conducción con orbitales vacíos?
    - mi otra duda es por qué los orbitales 2s en el Na están próximos de energía y forman una banda ?

    carolina, 1 Año Antes Responder

    • ¡Hola Carolina! Lo que ocurre es que cuando cambiamos de nivel ya suelen estar demasiado alejados energéticamente, por este motivo los orbitales 4s del aluminio están energéticamente muy lejos de los orbitales 3p, y por este motivo no hay conducción en dicho orbitales en este metal. De hecho esto es lo que ocurre en semiconductores y no metales, que los orbitales siguientes están lejos porque son de niveles posteriores. Otra cosa sería la diferencia entre por ejemplo los 3s y los 3p, que no es tan grande. En cuanto a la otra duda, en general siempre es así en los metales y esta es la base de la teoría de bandas, los orbitales de valencia del metal se combinan para formar orbitales moleculares que forman parte de todo el cristal, aunque no te sé explicar exactamente por qué con palabras sencillas. En cuanto a que estén próximos en energía los 2s de los sodios, es razonable porque todos son átomos de sodio idénticos, de forma ideal todos los orbitales 2s de todos los sodios tienen que tener la misma energía.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  16. Muy buena explicación!!!

    Bertha Escárcega Vargas, 1 Año Antes Responder

  17. Hola, la verdad que lamento no haber encontrado estos videos antes, mañana rindo y me estan sirviendo un monton! Muchas gracias, se entiende muy bien como explicas, segui asi. exitos

    Santiago, 1 Año Antes Responder

    • Hola Santiago, bienvenido. Espero que te fuese muy bien tu examen. Un saludo grande.

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  18. muy bueno el aporte! Soy estudiante de ing.quimica en unos dias rindo un parcial de inorganica y este tema lo dan asi nomas y quedan huecos,los cuales estoy tapando con esta data!
    Desde La Plata te mando un abrazo, y muchas gracias!

    andrew, 1 Año Antes Responder

    • Muchísima suerte con tu parcial, me alegro de que te sirvan los contenidos :) Un saludo

      QuimiTube, 1 Año Antes Responder

  19. te hago una consulta, esta teoria de bandas se que explica el brillo de los metales y la variacion de los puntos de fucion, pero no se como explicarlo con mis palabras…no me darias una mano???
    Gracias!!

    andrew, 1 Año Antes Responder

  20. Excelente explicacion. Comparto lo que dicen guille01 y Gustavo. Eres muy buena en esto… se nota. Saludos, y muy bien.

    Manuel, 10 Mess Antes Responder

  21. Me gustaria saber quien o quienes redactaron lo que leí, o si es un autor corporativo (Quimitube, en este caso). Gracias :)

    Manuel, 10 Mess Antes Responder

    • Hola Manuel:

      La misma profesora que imparte las clases en los vídeos redacta todos los contenidos de la web.

      Un saludo

      QuimiTube, 10 Mess Antes Responder

  22. Muchas gracias, le entiendo un poco más, el problema es que mi maestra no me enseño bandas de valencia con los nuemros cuanticos si no, nomas una pasada de este tema y en el examen valia 15 pts… :S pero espero pasar mi segunda oportunidad, gracias por esta pagina, y estas muy bonita :3 cuidate saludos

    Arim, 8 Mess Antes Responder

  23. Hola! muchas gracias por el video. Está fenomenal.
    Hay una cosa que me cuesta entender..
    Como sabes la variación de energia que hay entre la banda de valencia y la de conducción? te tendrían que dar los valores o te vale con hacer un diagrama de orbitales moleculares o sabiendo cuales son más o menos conductores? No entiendo muy bien como sabes cuando están más o menos separadas.
    Muchas gracias y ¡Feliz año!

    carmen, 7 Mess Antes Responder

    • Muchas gracias, me alegra que te sirva.
      Efectivamente no puedes saberlo a priori, si te piden comparar te tendrán que dar los valores de energía de las distintas bandas o sus intervalos para que puedas evaluar cuál será más conductor o cuál menos; tal vez te digan cuál es el más conductor y cuál el menos y te hagan elegir entre una serie de valores, pero en todo caso tú no tienes que saber esos valores, siempre te los tendrán que aportar. Espero que te sirva la respuesta. Feliz año a ti también :)

      QuimiTube, 7 Mess Antes Responder

  24. En un elemento que tenga una banda de conducción totalmente llena de electrones, ¿sería un aislante?

    Rubén, 6 Mess Antes Responder

    • Bueno, si tenemos un elemento con la banda de conducción ocupada no conduciría la corriente. Sin embargo, estrictamente hablando, un aislante es aquel elemento que tiene las dos bandas muy separadas y por tanto que es muy improbable que algún electrón alcance la banda de conducción.

      QuimiTube, 6 Mess Antes Responder

  25. Hola que tal
    felicidades es muy buena explicación acerca de la teoría de las bandas…
    pero solo tengo una duda como puedo saber que entre la banda de valencia y la banda de conducción existe ese espacio o salto energético

    Erik Lopez, 4 Mess Antes Responder

    • Hola Erik, el hecho de que el material no conduzca la electricidad ya te está indicando que existe el salto, aunque no sé si te refieres a cómo determinarlo… Un saludo.

      QuimiTube, 4 Mess Antes Responder


Escribe un comentario