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11.19: Teoria de Bandas
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Chemistry

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Band Theory
 
TRANSCRIÇÃO

11.19: Teoria de Bandas

Quando dois ou mais átomos se juntam para formar uma molécula, as suas orbitais atómicas combinam-se, resultando em orbitais moleculares de energias distintas. Em um sólido, há um grande número de átomos e, portanto, um grande número de orbitais atómicas que podem ser combinadas em orbitais moleculares. Esses grupos de orbitais moleculares são colocados bastante próximos para formar regiões contínuas de energias, conhecidas como bandas.

A diferença de energia entre essas bandas é conhecida como o intervalo de banda.

Condutores, Semicondutores, e Isolantes

Para conduzir a eletricidade, os eletrões de valência devem atravessar orbitais de diferentes energias para se moverem ao longo do sólido. Isto é determinado pela lacuna da banda. Os eletrões de valência em condutores ocupam uma banda que tem muitas orbitais vazias. Assim, apenas uma pequena quantidade de energia é necessária para mover os eletrões para estas orbitais vazias. Essa pequena diferença de energia é “fácil” de superar, portanto são bons condutores de eletricidade. Semicondutores e isolantes observam dois tipos de bandas - uma banda de valência, com poucas ou nenhumas orbitais vazias, e uma banda de condução, com orbitais vazias. A diferença de energia ou o intervalo de banda entre a banda de valência e a banda de condução decide a facilidade com que os eletrões se podem mover. Nos isolantes, o espaço da banda é tão “grande” que poucos eletrões conseguem atingir as orbitais vazias da banda de condução; como resultado, os isolantes são condutores de eletricidade de baixa qualidade. Os semicondutores, por outro lado, têm lacunas de banda comparativamente pequenas. Como resultado, eles podem conduzir eletricidade quando quantidades “moderadas” de energia são fornecidas para mover eletrões para fora das orbitais preenchidas da banda de valência e para as orbitais vazias da banda de condução. Assim, os semicondutores são melhores do que os isolantes, mas não tão eficientes como os condutores em termos de condutividade elétrica.

Este texto foi adaptado de Openstax, Chemistry 2e, Section 8.4 Molecular Orbital Theory.

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