¿Qué son las bandas de valencia?

Banda de valencia:el hogar de los electrones en los sólidos

La banda de valencia es un concepto clave en la física del estado sólido y describe el rango de niveles de energía de los electrones que ocupan los electrones a una temperatura del cero absoluto. . Es como un "mar" de electrones unidos a los átomos del material.

Aquí hay un desglose del concepto:

1. Electrones en átomos:

- Los electrones de un átomo ocupan niveles de energía específicos llamados "orbitales".

- El nivel de energía más alto ocupado por los electrones en el estado fundamental se llama banda de valencia. .

2. Estado Sólido:

- Cuando los átomos se unen para formar un sólido, sus orbitales atómicos se superponen y se "extenden" en bandas de energía.

- La banda de valencia en un sólido es la banda de mayor energía que está totalmente ocupada por electrones en el cero absoluto.

3. Importancia de la Banda de Valencia:

- La banda de valencia es crucial para comprender la conductividad eléctrica de los materiales:

- Aislantes: La banda de valencia está completamente llena y hay una gran brecha de energía (la "banda prohibida") que la separa de la banda de conducción. Esta brecha evita que los electrones salten fácilmente a niveles de energía más altos y conduzcan electricidad.

- Directores: La banda de valencia se superpone con la banda de conducción, lo que permite que los electrones se muevan libremente y conduzcan electricidad fácilmente.

- Semiconductores: La banda prohibida es más pequeña que en los aisladores, lo que permite que algunos electrones se muevan a la banda de conducción a temperatura ambiente, lo que conduce a una conductividad moderada.

4. Electrones de valencia:

- Los electrones que residen en la banda de valencia se llaman electrones de valencia. .

- Estos electrones son responsables de los enlaces químicos y de las propiedades eléctricas de los materiales.

5. Ejemplo:

- En un cristal de silicio, la banda de valencia está formada por los orbitales 3s y 3p de los átomos de silicio. Estos orbitales se superponen, creando un "mar" de electrones que pueden excitarse en la banda de conducción, permitiendo que el silicio actúe como semiconductor.

En resumen, la banda de valencia es un concepto fundamental en la física del estado sólido que determina la conductividad eléctrica de los materiales. Representa los niveles de energía ocupados de los electrones en un material y juega un papel crucial en la explicación de diversos fenómenos electrónicos.