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Enlace Químico

Molecula de HCN

Geometría según Teoría  RPECV:

 Geometría según Hibridación del HCN:



Es una hibridación del tipo sp. Molécula lineal.

Hay un enlace covalente de tipo σ entre el átomo de carbono y el átomo de  nitrógeno y otro entre el átomo de hidrogeno y el átomo de carbono

Hay dos enlaces de tipo π entre el átomo de carbono y el átomo de nitrógeno.

JUSTIFICACIÓN DE SU GEOMETRÍA:

 

El H—C≡N¦, supone, una distribución del espacio sobre el carbono central, en dos posiciones una para la acumulación de electrones del triple enlace y otra para el par compartido con el H, lo cual implica una distribución electrónica lineal.

La hibridación de los Orbitales Atómicos para el C es sp, similar a la del propino, sustituyendo el C2 por el N, con hibridación sp.

Como la geometría es lineal, el ángulo de enlace H-C-N es de 180º.

POLARIDAD DEL HCN:

HCN (Lineal): a pesar de ser una molécula lineal la polaridad del enlace H—C es distinta de la del enlace C—N y por lo tanto,los momnetos dipolars de los enlaces no se compensan, dando lugar a una molécula polar.

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Geometría de la molécula de HNO2

ESTRUCTURA DE LEWIS.

20120322175802-2012-03-22-1.jpg

 

electrones totales= 18

electrones enlazados= 8

electrones sin enlazar= 10

 

 

TEORÍA DE REPULSIÓN DE LOS PARES DE ELECTRONES DE LA CAPA DE VALENCIA.

Según la TREPCV la estructura más estable es la que nos da las menores repulsiones entre los pares de electrones enlazados y los pares de electrones sin enlazar. De este modo la geometría de esta molécula será angular, con un ángulo de 119,5º puesto que proviene de una distribución electrónica trigonal plana ya que el átomo central (nitrógeno) distribuye sus electrones hacia tres direcciones en el espacio.

 

MODELO DE HIBRIDACIÓN.

Para estudiar su hibridación deberemos realizar primero su configuración eléctronica:

7N: 1s2 2s2 2p3   hibridación → 1s2  + 3 orbitales híbridos sp2 + ppuro

Tras estudiar la configuración, llegaremos a la conclusión de que se produce una hibridación de los orbitales, produciendose 3 orbitales sp2.

Finalmente, el modelo hibridado de la molécula será el siguiente:

20120322181713-hibridacion-hno2.jpg

JUSTIFICACIÓN DE SU POLARIDAD Y GEOMETRÍA.

El momento dipolar del enlace es distinto de 0, ya que los átomos entre los que se establece el enlace no son iguales, por tanto el enlace es polar.

µ molecular = suma µ enlaces, que es distinta de 0, por tanto la molécula es polar.                 

 

Pedro José Baños, María José Vigueras y Sergio Monpeán

 Alumnos de 2ºA Bachillerato


LUJO EN LA VIDA

LUJO EN LA VIDA
  • DEFINICIÓN

Los metales nobles son algunos elementos de transición que se caracterizan por no reaccionar químicamente (o reaccionar muy poco) con otros compuestos químicos, por  lo que son utilizados para  fines tecnológicos o para joyería. Esto quiere decir que tienen  una escasa reactividad, o lo que es lo mismo, son poco susceptibles de corroerse y oxidarse, lo que les proporciona apariencia de inalterabilidad, razón por la cual se les denomina nobles.

También existen metales que sufren ataques químicos cuando son expuestos a atmosferas corrosivas, es decir, son poco reactivos, como la plata, cobre y mercurio que se denominan seminobles.

 

  • PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS 

Los metales nobles más importantes (platino, paladio, iridio, rodio, osmio y rutenio) se encuentran distribuidos a lo largo de todo el planeta. Se emplean mucho en la química  debido a su baja reactividad e incluso por su actividad catalítica. La gran mayoría de los metales nobles pueden ser atacados por aqua regia (una mezcla concentrada de ácidos muy potentes).

 

*A continuación, se muestran las propiedades de los metales mencionados anteriormente:

-Oro: El oro es el metal más conocido, pesado, maleable y dúctil. Es maleable en láminas y puede ser transformado en hilos. Debido a su gran resistencia a la corrosión, se aplica en el recubrimiento de otros materiales. Además de la joyería, el oro se utiliza para fabricar prótesis dentales, acuñar monedas y medallas, trofeos, contactos eléctricos y en los circuitos impresos electrónicos. El polvo de oro se utiliza como refractor de calor en la pintura de algunos vehículos de alto rendimiento. Además de la joyería, el oro se utiliza para fabricar prótesis dentales, acuñar monedas y medallas, trofeos, contactos eléctricos y en los circuitos impresos electrónicos. El polvo de oro se utiliza como refractor de calor en la pintura de algunos vehículos de alto rendimiento.

 

- Plata: La gran reflectividad de la plata, junto con la facilidad en que se puede depositar por electrolisis, hace que este metal sea muy utilizado en los reflectores y en la joyería. También debido a la sensibilidad de los iones de plata a la luz que, junto con su facilidad de reducción, constituye la base de la fotografía. Es inalterable al aire libre, pero reacciona, fácilmente con los alógenos y el azufre. De todos los materiales, la plata es el mejor conductor de calos y de la electricidad.

 

-Platino: El platino, metal precioso de color blanco/gris, brillante. Es muy dúctil y tiene un alto punto de fusión, solo superándolo el oro y la plata y se puede estirar en alambres o planchas muy finas, es blando y se puede rayar con facilidad si previamente no se le ha laminado. Si se alea con oro se vuelve frágil, con paladio se endurece relativamente y con el iridio queda en un término medio. En ocasiones actúa como catalizador en diversas reacciones químicas.

 

-Paladio: Las propiedades del paladio son muy parecidas a las del platino, pero de precio inferior y mayor resistencia. El paladio se utiliza en recubrimientos electrolíticos, en contactos de relés telefónicos, en catalizadores y como filtro de hidrogeno. El paladio, al igual que el platino, forma disoluciones sólidas con muchos metales, los cuales aumentan la dureza. Las aleaciones paladio-plata con distintos porcentajes de cobre, cinc, oro y platino son susceptibles de endurecimiento estructural. Tiene un color blanco entre el platino y la plata. Es algo más duro que el platino y menos dúctil. Es utilizado en joyería para las aleaciones de oro blanco.

 

-Rodio: El rodio es un metal de color blanco parecido al del aluminio, el metal noble con mayor poder reflector y su resistencia a la corrosión es  un poco inferior a la del iridio. Debido a estas propiedades, se aplica, fundamentalmente, en recubrimientos electrolíticos. Como elemento de aleación se añade al platino, para fabricar resistencias destinadas a suministrar elevadas temperaturas. Se puede alear con otros metales con facilidad. Su uso en la joyería se limita a los baños de rodinado que se da al oro blanco o platino.

 

  • APLICACIONES

 

En la actualidad, los metales nobles son muy utilizados por la sociedad.

Especialmente destacan por su uso en la industria de la joyería y es por ello por lo que también reciben el nombre de metales preciosos.

Además, se hacen hilos de oro para la cirugía estética.

Son muy utilizados en la electricidad y electrónica por su alta conductividad.

Y  podemos destacar el uso curativo del nitrato de plata en medicina para acabar con las verrugas.

 

  • ¿DE DÓNDE PROCEDEN LOS METALES NOBLES QUE SE ENCUENTRAN EN LA CORTEZA O EL MANTO SUPERIOR?

En la formación de la Tierra, hace unos 4.500 millones de años,  la elevada temperatura en ella  hizo que los materiales estuvieran en estado líquido. En esas condiciones los materiales más pesados, entre ellos los metales nobles como el oro, se hundirían en el núcleo. Como actualmente los encontramos en la corteza y el manto superior, la hipótesis que tomamos como explicación es que, tras el enfriamiento y solidificación de la corteza, se produjo una lluvia de meteoritos sobre la Tierra, materiales extraterrestres con una proporción notablemente alta de metales pesados, entre ellos el oro o la plata. Como la corteza y el manto superficial de la Tierra ya eran sólidos, no pudieron hundirse en el núcleo.

Esto sugiere que una pequeña parte de los metales y materiales de la superficie terrestre, proceden de meteoritos que han caído sobre ella. En ellos, llegaron una minúscula proporción de metales pesados y preciosos como el oro o la plata.

Este descubrimiento demuestra una hipótesis propuesta por los científicos para explicar la presencia de metales pesados en la superficie de la Tierra.

 

 

WEB-BIBLIOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Metal_noble 

http://arablogs.catedu.es/blog.php?id_blog=1865&month=10&day=03&year=2011 

http://www.slideshare.net/gueste46ee6e4/diapositivas-filmacion-metales-nobles-presentation-651099 

http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/2837315/trabajo-completo-sobre-los-metales-nobles_.html 

http://www.google.es/imgres?q=tabla+periodica+imagenes&hl=es&biw=1280&bih=673&gbv=2&tbm=isch&tbnid=R6TdAx-TbLjojM:&imgrefurl=http://pijamasurf.com/2011/06/anaden-dos-nuevos-elementos-a-la-tabla-periodica/&docid=w4SaYeSqZkTaCM&imgurl=http://pijamasurf.com/wp-content/uploads/2011/06/pantallazo-tabla-periodica.png&w=708&h=461&ei=WRVNT_jnOpO7hAfBv4UB&zoom=1&iact=hc&vpx=625&vpy=384&dur=1083&hovh=130&hovw=200&tx=100&ty=88&sig=100529934005072831354&page=2&tbnh=126&tbnw=193&start=15&ndsp=20&ved=1t:429,r:17,s:15 

EL FUTBOLENO

El futboleno es una nueva forma alotrópica del carbono descubierta recientemente y perteneciente a la familia de los fullerenos. Es una molécula que resulta de la agrupación de sesenta átomos de carbono(C60), que posee una estructura cuasi esférica, muy parecida a la de un balón de futbol, con pentágonos y hexágonos alternados.

Los fullerenos fueron la gran novedad científica de la segunda mitad de los años ochenta; su síntesis se logró en 1985 mediante la evaporación del grafito por medio de un rayo láser. Al alótropo más abundante, el C60, se lo conoce de manera informal como futboleno, aunque formalmente todas estas formas llevan el nombre de fullerenos en honor a Buckminsterfuller, arquitecto inventor de las cúpulas geodésicas, que tienen una estructura similar.

 

Datos técnicos del futboleno:

  • Esta forma alotrópica del carbono presenta geometría similar a la de un balón de fútbol.
  • Es un sólido negro en condiciones normales y presenta una densidad de 1.689 g/cm3.
  • Sus moléculas permanecen unidas por fuerzas débiles intermoleculares por ello es un cristal a temperatura ambiente.
  • Muestra solubilidad en disolventes orgánicos y no en polares como por ejemplo el agua.
  • Es una combinación de 12 pentágonos y 20 hexágonos, donde cada pentágono está rodeado de 5 hexágonos y a su vez cada hexágono comparte sus caras con 3 pentágonos y 3 hexágonos. Además, todos los átomos de carbono son equivalentes porque cada uno de ellos une dos hexágonos y un pentágono. 
  • Tiene capacidad de polimerizar.

 

Aplicaciones 

Las moléculas de C60 pueden enjaular y transportar átomos y hasta otras moléculas (tales como marcadores radioactivos) dentro del cuerpo humano. Por ejemplo, el carburo de lantano (LaC2) que reacciona violentamente con el vapor de agua y el oxígeno, degradándose rápidamente expuesta al aire ambiental, ha sido exitosamente protegido al ser encerrado dentro de la molécula de C60, manteniéndose estable durante más de seis meses.

En el campo de la medicina, algunos elementos tales como el helio (que puede ser detectado en cantidades minúsculas) puede ser utilizado como marcador químico en buckibolas impregnadas. El buckminsterfullereno podría además inhibir al virus del SIDA. La molécula de C60 aparentemente sería capaz de bloquear el sitio activo de una enzima clave para la replicación del virus conocida como proteasa VIH-1; esto impediría la replicación del virus dentro de las células del sistema inmune. Algunos experimentos sugieren que el C60 al cual se le ha añadido metales alcalinos posee propiedades catalíticas similares a las del platino.

La molécula de C60 puede además ligar un gran número de átomos de hidrógeno (mas de uno por cada átomo de carbono) sin alterar su estructura. Esta propiedad sugiere que el C60 podría ser un mejor medio de almacenamiento para el hidrógeno que los hidruros metálicos (actualmente reconocidos como los mejores materiales para tal propósito), pudiéndose convertir en un factor clave para el desarrollo de nuevas baterías e incluso de automóviles no contaminantes propulsados por celdas de combustible más livianas y más eficientes que las clásicas baterías ácidas de plomo.

Las propiedades de absorción ópticas del C60 coinciden con el espectro solar, lo cual favorece el desarrollo de películas basadas en el C60 para aplicaciones fotovoltaicas. Se han reportado eficiencias de conversión superiores al 5,7% en algunas celdas de polímeros de fullereno.

 

 El C60 es un sólido tan blando como el grafito, pero cuando es comprimido a menos del 70% de su volumen, se transforma en una forma superdura de diamante. Así mismo, el grafito y el futboleno conducen la corriente eléctrica, mientras que el diamante no.

 

Es un descubrimiento muy importante, debido a que se ha demostrado que pueden existir más superconductores.La superconductividad, tal como la descubrió H.K.Onnes, es la propiedad que tienen ciertos metales de conducir la corriente eléctrica sin disipación, o sea que la resistencia medida es estrictamente nula.

 

Bibliografía

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/139/htm/sec_10.htm 

http://www.meneame.net/story/futboleno-molecula-sorprendente

http://www.esi2.us.es/IMM2/ec/fullerenos.html

http://www.librosvivos.net/smtc/pagporformulario.asp?idIdioma=ES&TemaClave=1070&pagina=8&est=2 

http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/rincon.htm          

http://www.historiasdelaciencia.com/?p=123

Estructura

  

ESTUDIO DE LA SÍLICE

ESTUDIO DE LA SÍLICE

La sílice, un compuesto formado por oxígeno y silicio, por lo que también se llama comunmente óxido de silicio (IV), o dióxido de silicio, cuya formula semidesarrollada es SiO2. Es un componente presente en la arena y una de las formas en las que aparece en la naturaleza es el cuarzo.

Es al ordenarse espacialmente en una red tridimensional, cuando se cristaliza, cuando forma el cuarzo. Si se encuentra en estado amorfo constituye el ópalo, que suele incluir un porcentaje elevado de agua, y el sílex.

Usos:

El óxido de silicio (IV) se usa, entre otras cosas, para hacer vidrio, cerámicas y cemento.

El gel de sílice es un desecante, es decir, quita la humedad del lugar en que se encuentra. Se encuentra muy generalmente en paquetes nuevos de aparatos ópticos, electrónicos, etc.

Tipo de enlace que presenta:

La sílice es un sólido covalente, con hibridación sp3 en el átomo central ( el Si) para formar una red tridimensional (cuarzo), se encuentra formando parte de una gran red o cristal covalente, formado por enlaces covalentes continuos, este compuesto es insoluble en todos los disolventes, ya que para separar las partículas de la red necesitaríamos romper demasiados enlaces covalentes, es por tanto un mal conductor.

Propiedades:

Las propiedades que se le confieren a la sílice son: Una fuerte red tridimensional de enlaces covalentes, presentan una alta dureza (7 grados escala de Mohs), es rígido y a temperatura ambiente tiene mucha resistencia química, es aislante, poco soluble e incoloro.

Nombre (IUPAC) sistemático: Dióxido de silicio

Otros nombres: Sílice

Fórmula semidesarrollada:  SiO2

Propiedades físicas:

  • Estado de agregación: Sólido
  • Apariencia: Transparente
  • Densidad: 2634 kg/m3; 2,634 g/cm3
  • Masa molar: 60,0843 g/mol
  • Punto de fusión: 1986 K (-271,164 °C)
  • Punto de ebullición: 2503 K (-270,647 °C)
  • Estructura cristalina: Cuarzo, cristobalita o tridimita

Propiedades químicas:

Solubilidad en agua 0,012 g en 100g de agua

Otros aspectos de interés:

      ΔfH0 gas          -305,43 kJ/mol
      ΔfH0líquido  -899,86 kJ/mol
      ΔfH0sólido  -910,86 kJ/mol
      S0gas  228,98 J·mol-1·K-1
      S0sólido  41,46 J·mol-1·K-1

Donde se encuentra:

Lo podemos encontrar en la arena, normalmente como cuarzo.

Se encuentran en diversas cantidades en los vegetales naturales crudos, las plantas y los granos tales como el arroz, la cebada y la avena no refinados.

Formas que presenta:

La sílice la podemos encontrar en la naturaleza de tres maneras:

Cuarzo:

cuarzo

 

Tridimita:

 tridimita

 

 Cristobalita:

cristobalita

Referencias web-bibliográficas:

http://www.profeblog.es/jose/wp-content/uploads/2009/12/Emilio_Marin_SiO2.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_silicio_(IV)

Google imágenes

Wikipedia

 

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Ciclo de Born-Haber del AlF3

Ciclo de Born-Haber del AlF3

Energía reticular (U): es la energía requerida para separar completamente un mol de un compuesto iónico en sus iones gaseosos, muestra la estabilidad de la red cristalina .La energía reticular presenta dimensiones de energía/mol y las mismas unidades que la entalpía estándar.

Energías que intervienen:

Camino directo. El aluminio solido Al(s) y el fluor F(g) se unen para formar un mol de cristal iónico sólido. En el proceso se desprende el calor de formación o entalpia molar de formación (∆Hf) del AlF3.

Camino indirecto. Vaporización de un mol de Al(s): se absorbe la energía molar de sublimación (∆Hs) del Al.

Ionización (EI 1ª,  EI 2ª y EI 3ª) de un mol de átomos de AL: Se absorbe la energía molar de ionización del Al. El aluminio debido a la energía de ionización 1ª pasa a Al+ , con la 2ª energía de ionización pasa de Al+ a Al+2  y con la 3ª pasa de Al2+ a Al3+

Disociación. Se separan las moléculas de Fdando lugar a 2 F.

Se desprende la afinidad electrónica (AE 1º) molar del fluor para transformarlo en F-

Condensación de los iones gaseosos para formar un mol de solido: Se desprende la energía de red (u) del AlF3.

FORMULA: ∆Hf= ES+1ª(EI)+2ª(EI)+3ª(EI)+3/2 ED+AE+AE+∆U

SEMICONDUCTORES

DEFINICIÓN:

Un semiconductor es un elemento que se comporta como un conductor o como aislante dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre. Los semiconductores son materiales que con respecto a la conductividad eléctrica, se hallan entre los materiales aislantes y metales. Los elementos químicos semiconductores de la tabla periódica son: Cadmio (Cd), Aluminio (Al), Galio (Ga), Boro (B), Indio (In), Silicio (Si), Carbono (C), Germanio (Ge), Fósforo (P), Arsénico (As), Antimonio (Sb), Selenio (Se), Teluro (Te) y Azufre (S).
La característica común a todos ellos es que son tetravalentes, es decir, forman 4 enlaces covalentes.

* Podemos distinguir 4 tipos de semiconductores: intrínsecos, extrínsecos, de tipo N, y de tipo P.

PROPIEDADES:

Una propiedad importante en los semiconductores es que posibilita el poder modificar su resistividad de manera controlada entre márgenes muy amplios. La razón primera de este comportamiento diferente reside en su estructura atómica, básicamente en la distancia interatómica de sus átomos en la red así como el tipo de enlace entre ellos.
Así, el enlace atómico depende del número de electrones de valencia de los átomos formantes del enlace y de la electronegatividad de los mismos. Los electrones de la capa externa o electrones de valencia son los que determinan y forman los enlaces y los que en su momento pueden determinar el carácter conductivo o no de él.

En un semiconductor formado por dos elementos químicos diferentes (Arseniuro de Galio) la asimetría conlleva en general una cierta pérdida de carácter covalente puro, en el sentido de desplazar el centro de gravedad de la carga hacia uno u otro átomo. El parámetro que determina este desplazamiento es la electronegatividad de los átomos constituyentes. Cuanto más diferente sea, mayor será el desplazamiento y el enlace será más iónico que covalente.


La estructura cristalina de los semiconductores es en general compleja aunque puede visualizarse mediante superposición de estructuras más sencillas. La estructura más común es la del diamante, común a los semiconductores Si y Ge, y la del Zinc-Blenda que es la del Arseniuro de Galio. En estas redes cristalinas cada átomo se encuentra unido a otros cuatro mediante enlaces covalentes con simetría tetraédrica. Se requiere que posean unas estructuras cristalinas únicas, es decir, que sea monocristal. Dependiendo de cómo se obtengan éste puede presentarse en forma de monocristal, policristal y amorfo.

El comportamiento eléctrico de los materiales semiconductores (resistividad y movilidad) así como su funcionamiento depende de la estructura cristalina del material de base, siendo imprescindible la forma monocristalina cuando se requiere la fabricación de circuitos integrados y dispositivos electroópticos (láser, leds).
En lo referente al transporte de carga en semiconductores el fenómeno de las colisiones de los portadores con otros portadores, núcleos, iónes y vibraciones de la red, disminuye la movilidad. Ello guarda relación con el parametro de la resistividad (o conductividad) definido como la facilidad para la conducción eléctrica, depende intrínsecamente del material en cuestión y no de su geometria. Así pues en los fenómenos detransporte en semiconductores y a diferencia de los metales, la conducción se debe a dos tipos de portadores, huecos y electrones.

JUSTIFICACIÓN DEL ENLACE POR TEORÍA DE BANDAS:
 La teoría de bandas constituye una explicación alternativa del comportamiento de los materiales semiconductores. Se basa en el hecho de que los electrones de un átomo aislado se distribuyen según ciertos niveles energéticos, denominados órbitas u orbitales, en torno al núcleo. Cuando los átomos se unen unos con otros para formar un sólido, se agrupan de manera ordenada formando una red cristalina. En este caso, debido a la proximidad de los átomos entre sí, las órbitas en las que se encuentran los electrones de cada átomo se ven afectadas por la presencia de los átomos vecinos. De hecho, dichas órbitas se solapan entre sí, dando lugar a la aparición de unas zonas o bandas continuas en las que se pueden encontrar los electrones, y que reciben el nombre de bandas de energía.

Para entender el comportamiento de los materiales en relación con su capacidad de conducir, nos interesan las dos últimas bandas, que son:

La banda de valencia: está ocupada por los electrones de valencia de los átomos, es decir, aquellos electrones que se encuentran en la última capa o nivel energético de los átomos. Los electrones de valencia son los que forman los enlaces entre los átomos, pero no intervienen en la conducción eléctrica.
La banda de conducción: está ocupada por los electrones libres, es decir, aquellos que se han desligado de sus átomos y pueden moverse fácilmente. Estos electrones son los responsables de conducir la corriente eléctrica.
En consecuencia, para que un material sea buen conductor de la corriente eléctrica debe tener electrones en la banda de conducción. Cuando la banda esté vacía, el material se comportará como un aislante.

Entre la banda de valencia y la de conducción existe una zona denominada banda prohibida o gap, que separa ambas bandas y en la cual no pueden encontrarse los electrones.

La conducción de la corriente eléctrica según la teoría de bandas

La estructura de bandas de un material permite explicar su capacidad para conducir o no la corriente eléctrica. Según esto podemos distinguir tres casos, representados en las figuras adjuntas.

En los materiales conductores, las bandas se encuentran muy próximas y la banda de conducción está ocupada por electrones libres, desligados de sus átomos, que pueden moverse fácilmente y pasar de unos átomos a otros. Este tipo de estructura de bandas corresponde a materiales que pueden conducir la corriente eléctrica.
Sin embargo, en los materiales aislantes la banda de conducción se encuentra vacía, pues no hay electrones libres, de modo que no pueden conducir la corriente eléctrica. La banda que está ocupada en este caso es la banda de valencia, pero estos electrones no pueden moverse libremente.
Los materiales semiconductores tienen una estructura de bandas semejante a la de los aislantes, es decir, la banda de conducción está vacía (y, en consecuencia, no conducen la corriente eléctrica). Sin embargo, en este caso la banda prohibida es muy estrecha, de forma que la banda de valencia se encuentra muy próxima a la de conducción.
Esta situación permite que, si se comunica una pequeña cantidad de energía al material, algunos electrones de la banda de valencia puedan «saltar» a la de conducción, lo que quiere decir que se desligan de sus átomos y se hacen libres. Al tener ocupada la banda de conducción, el material se comportará como conductor.

ADICION DE DOPANTES, EFECTO PRODUCIDO Y TIPOS

En la producción de semiconductores, se denomina dopaje al proceso intencional de agregar impurezas en un semiconductor extremadamente puro con el fin de cambiar sus propiedades eléctricas. Las impurezas utilizadas dependen del tipo de semiconductores a dopar. A los semiconductores con dopajes ligeros y moderados se los conoce como extrínsecos. Un semiconductor altamente dopado, que actúa más como un conductor que como un semiconductor, es llamado degenerado.

Tipo N

Cuando se introducen sustancias dopantes de tipo pentavalente (5 electrones de valencia), entonces cuatro átomos de las sustancias  dopantes  formarán enlaces covalentes con los átomos de Si, el quinto electrón que no comparte enlaces, es un electrón  de  conducción  el  cual  será  donado a  la banda de  conducción. Entonces diremos que el semiconductor de Si es de tipo N debido a que recibe una  cantidad adicional  de portadores  de  carga negativa  y  la  sustancia  pentavalente (P, As, Sb) se llama donador.

Tipo P

De manera   similar,  si introducen en  la red de Si. Impurezas  de  tipo  trivalente (tres electrones de   valencia), aparece un enlace  covalente  con el resto de los átomos de Si. Sin formar, entonces es un enlace roto o una ausencia del electrón de  valencia para  llevar  enlace. Esta deficiencia de electrón en los enlaces que puede formar el átomo trivalente  provoca que sea aceptado un electrón de los enlaces covalente  de los átomos de Si. Formándose en consecuencia hueco en la banda de valencia. El semiconductor dopado con sustancias triviales se llama de tipo P y dichas sutancias (B, Al, Ga) se denominan aceptores.

BIBLIOGRAFIA:

es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor

www.kalipedia.com/tecnologia/tema/electronica/teoria-bandas....

www.arqhys.com/construccion/semiconductores-propiedades.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)

http://es.scribd.com/doc/49705458/semiconductores

http://usuarios.multimania.es/docentesing/tbd/Capitulo3y4.pdf

Trabajo realizado por Cecilia Hernández y Rubén Alonso 2ºBC Bachillerato

LOS METALES

LOS METALES

Son materiales formados por elementos químicos metálicos. Para poder explicar sus propiedades se emiten varias teorías, que pasamos a exponer:


TEORÍA DE LA NUBE DE ELECTRONES:
Para explicar las propiedades características de los metales se ha elaborado un modelo de enlace metálico conocido como modelo de la nube o del mar de electrones: Parte del hecho de que los metales tienen energías de ionización bajas.
Los átomos de los metales tienen pocos electrones en su última capa, por lo general 1, 2 ó 3. Éstos átomos pierden fácilmente esos electrones y se convierten en iones positivos, por ejemplo Na+, Cu2+. Los iones positivos resultantes se ordenan en el espacio formando la red metálica. Los electrones de valencia desprendidos de los átomos forman una nube de electrones que puede desplazarse a través de toda la red. De este modo todo el conjunto de los iones positivos del metal queda unido mediante la nube de electrones con carga negativa que los envuelve, y los electrones no pertenecen a ningún átomo determinado. Además, es un enlace no dirigido, porque la nube electrónica es común a todos los restos atómicos que forman la red.

 
TEORÍA DEL ENLACE COVALENTE DESLOCALIZADO:
Se podría considerar el enlace metálico como un caso especial de enlace covalente en que el número de electrones de valencia de los átomos es menor que el de enlaces formados. Por ejemplo, en los metales alcalinos cada átomo de una celda está rodeado de otros 8 átomos situados en los vértices. El átomo central aporta un electrón mientras que los otros ocho átomos aportan un electrón en total porque pertenecen a ocho celdas, formando un enlace deslocalizado.

 
TEORÍA DE BANDAS:
Esta teoría representa un modelo más elaborado para explicar la formación del enlace metálico basada en la teoría de los orbitales moleculares. Esta teoría mantiene que cuando dos átomos enlazan, los orbitales de la capa de valencia se combinan para formar dos orbitales nuevos que pertenecen a toda la molécula, uno que se denomina enlazante (de menor energía) y otro antienlazante (de mayor energía). Si se combinasen 3 átomos se formarían 3 orbitales moleculares, con una diferencia de energía  entre ellos menor que en el caso anterior. En general, cuando se combinan N orbitales, de otros tantos átomos, se obtienen N orbitales moleculares de energía muy próxima entre sí, constituyendo lo que se llama una "banda“.
En los metales existe un número muy grande de orbitales atómicos para formar enlaces deslocalizados que pertenezcan a toda la red metálica .Como el número de orbitales moleculares es muy grande forman una banda en la que los niveles de energía, como se ha dicho anteriormente, están muy próximos. En los metales se forman dos bandas. Una en la que se encuentran los electrones de la capa de valencia que se denomina "banda de valencia" y otra que se llama "banda de conducción" que es la primera capa vacía.
            En los metales, la banda de valencia está llena o parcialmente llena; pero en estas sustancias, la diferencia energética entre la banda de valencia y la de conducción es nula; es decir están solapadas. Por ello, tanto si la banda de valencia está total o parcialmente llena, los electrones pueden moverse a lo largo de los orbitales vacíos y conducir la corriente eléctrica al aplicar una diferencia de potencial.
            En los aislantes la banda de valencia está completa y la de conducción vacía; pero a diferencia de los metales, no sólo no solapan sino que además hay una importante diferencia de energía entre una y otra (hay una zona prohibida) por lo que no pueden producirse saltos electrónicos de una a otra. Es decir, los electrones no gozan de la movilidad que tienen en los metales y, por ello, estas sustancias no conducen la corriente eléctrica.
            En los semiconductores la banda de valencia también está llena y hay una separación entre las dos bandas, pero la zona prohibida no es tan grande, energéticamente hablando, y algunos electrones pueden saltar a la banda de conducción. Estos electrones y los huecos dejados en la banda de valencia permiten que haya cierta conductividad eléctrica. La conductividad en los semiconductores aumenta con la temperatura, ya que se facilitan los saltos de los electrones a la banda de conducción. Son ejemplos de semiconductores: Ge, Si, GaAs y InSb.

 

*PROPIEDADES DE LOS METALES: 

Propiedades mecánicas:
• Dureza: Resistencia que ofrece un metal a ser rayado, cortado o perforado.
• Tenacidad: Resistencia que ofrece un metal a romperse cuando es golpeado.
• Ductilidad: Capacidad que tienen algunos metales de convertirse en hilos finos cuando son estirados.
• Maleabilidad: Capacidad que tienen algunos metales de convertirse en láminas finas cuando son extendidos.
• Fragilidad: Facilidad con la que se rompe un metal cuando es golpeado.
• Elasticidad: Capacidad que tienen algunos metales de recuperar su forma inicial cuando finaliza la fuerza que lo ha deformado.
• Plasticidad: Los metales tienen plasticidad cuando no son capaces de
recuperar su forma inicial al finalizar la fuerza que lo ha deformado.
Propiedades térmicas:
• Conductividad térmica: Capacidad que tienen los metales para conducir el calor a través de ellos. Todos los metales tienen buena conductividad térmica.
• Dilatación y contracción: Un metal se dilata cuando aumenta de tamaño al aumentar la temperatura y se contrae cuando disminuye de tamaño al disminuir la temperatura.
• Fusibilidad: Propiedad que tienen los materiales de fundirse. Todos los metales tienen fusibildad.
• Soldabilidad: Capacidad que tienen algunos metales de unirse a altas temperaturas.
Propiedades eléctricas:
• Conductividad eléctrica: Capacidad que tienen los metales para conducir la corriente eléctrica a través de ellos.
Propiedades químicas:
• Oxidación: Facilidad con la que reaccionan el metal con el oxígeno del aire o del agua y cubrirse con una capa de óxido.
Propiedades ecológicas:
• Los metales se pueden reciclar.
• Los metales son materiales no renovables.
• Algunos metales son tóxicos.

 
*USOS DE LOS METALES:

Su uso depende de las propiedades de características de cada metal, por ejemplo:
Hierro: El hierro como elemento puro, no presenta prácticamente ninguna aplicación industrial, pero mezclándolo con pequeñas porciones de carbón, conocido como acero, puede ser utilizado con fines industriales.
Cobre: Los usos industriales y domésticos del cobre están condicionados principalmente por algunas de sus propiedades. Su elevada conductividad eléctrica permite su empleo en aplicaciones eléctricas, por ejemplo para los cables y piezas para aparatos eléctricos.Y su elevada conductividad térmica, explica el empleo del cobre en utensilios domésticos, en la industria de alimentación o química y en las aplicaciones de equipos térmicos.
Estaño: El estaño se utiliza principalmente en razón de su resistencia a la corrosión atmosférica y a la acción de numerosos productos químicos, minerales u orgánicos.
Plomo: Se utiliza en grandes cantidades para formar placas de acumuladores eléctricos.En la construcción, el plomo se usa principalmente en tuberías, en forma de hojas para la insonorización y la protección hidrófuga de las paredes y, en forma de cinta para asegurar la estanqueidad y el aislamiento de las ventanas de doble cristal.

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