Na física do estado sólido, o conceito de bandas de energia nos sólidos nada mais é do que uma sinfonia da mecânica quântica na qual os elétrons, os mestres da carga, tocam suas melodias intrincadas. Essas bandas de energia representam os estados quânticos coletivos disponíveis para os elétrons em um sólido, e sua exploração revela um rico espectro de comportamento eletrônico. Dos confins aconchegantes dos isoladores aos movimentados corredores dos condutores, o arranjo dos elétrons nas bandas de energia determina as propriedades elétricas, ópticas e térmicas dos materiais. Neste artigo, embarcamos numa viagem pela fascinante paisagem das bandas de energia nos sólidos, revelando os seus mistérios e as suas profundas implicações para a nossa compreensão da matéria e das tecnologias que moldam o nosso mundo moderno. Junte-se a nós em nossa jornada neste reino sinfônico onde a harmonia dos elétrons orquestra a essência da física do estado sólido.
Elétrons da primeira camada: proximidade e reatividade
A órbita mais interna
Imagine um átomo como um pequeno sistema solar com o núcleo no centro e os elétrons orbitando ao seu redor. A primeira camada é a órbita mais interna, mais próxima do núcleo. Os elétrons que ocupam esta camada são como sentinelas estacionadas no coração do átomo.
Proximidade do poder
Os elétrons da primeira camada estão fortemente ligados ao núcleo do átomo devido à forte atração eletrostática entre cargas opostas. Essa ligação faz com que esses elétrons tenham os níveis de energia mais baixos dentro do átomo. Eles são como guardas leais, guardando firmemente seu território.
Baixa energia, baixa reatividade
Os baixos níveis de energia dos elétrons da primeira camada influenciam significativamente sua reatividade. Devido à sua proximidade com o núcleo, esses elétrons têm menos probabilidade de participar de reações químicas. Devido à sua baixa energia, é menos provável que se liguem a outros átomos, limitando a sua participação nas ligações químicas.
A concha de valência
Em contraste com os elétrons da primeira camada, os elétrons da camada mais externa, muitas vezes chamada de camada de valência, têm significativamente mais energia. A reatividade química de um átomo reside principalmente na camada de valência. Devido ao seu nível de energia mais elevado e à maior distância do núcleo, os elétrons de valência interagem facilmente com outras partículas, formando ligações e conduzindo reações químicas.
O papel dos elétrons da primeira camada
Embora os elétrons da primeira camada não sejam os principais atores nas reações químicas, sua presença ainda é essencial. Eles determinam as propriedades fundamentais do átomo e influenciam propriedades como tamanho do átomo e energia de ionização. Estas propriedades, por sua vez, influenciam a forma como uma partícula interage com outras partículas para formar moléculas e compostos.
Estrutura básica de um átomo
Num sólido, os átomos estão próximos uns dos outros. Nesse caso, vários átomos compartilham os elétrons da camada externa. Esses elétrons são, portanto, menos fortes que a força de outro átomo. Os elétrons de valência são compartilhados formando uma ligação através dos elétrons de valência dos átomos vizinhos. Tais ligações são chamadas de ligações covalentes. Portanto, em condições normais, os elétrons de valência não são livres porque os átomos vizinhos os unem.
Agora os elétrons de valência mantêm níveis máximos de energia. À medida que esses elétrons formam ligações covalentes, os níveis de energia associados aos elétrons de valência se combinam devido ao acoplamento dos elétrons de valência. Essa inclusão cria uma faixa de energia.
Da mesma forma, os diferentes níveis de energia de numerosos elétrons mudam no primeirost órbita, 2e Órbitas, etc. também se combinam para formar várias faixas de energia.
Como alternativa aos níveis de energia geralmente separados encontrados em átomos isolados, existem níveis de energia estreitamente espaçados num sólido, chamados bandas de energia.
De todas as bandas de energia, as bandas de energia importantes estão nos sólidos
- Fita com babados
- banda de condução
- Lacuna energética proibida
Fita com babados
Os elétrons que ocupam a órbita ou camada mais externa de um átomo são chamados elétrons de valência. Em uma fração normal, uma ligação de valência possui os elétrons de maior energia. Esta faixa pode ser total ou parcialmente preenchida.
Resistência no circuito de corrente alternada
A resistência em um circuito CA refere-se à resistência que um componente ou material oferece ao fluxo de corrente alternada. A resistência em um circuito CA causa uma queda de tensão no elemento e dissipa energia elétrica na forma de calor. Quando uma tensão alternada é aplicada a um circuito que contém componentes resistivos, como resistores ou condutores, uma corrente oscila para frente e para trás, mudando constantemente de direção.
