Órbita de los electrones a 0K

[Julián]

Re: Órbita de los electrones a 0K

si los átomos de hierro están enlazados formando un sólido, ¿siguen conservando esta configuración electrónica?

Se solapan las bandas más próximas como dice carroza. Sin lugar a dudas los niveles de energía como $[Ar]3{d}^{6}4{s}^{2}<br />$ se estudian para átomos o meléculas aislados. En los cristales (sólidos) se utiliza el análisis por bandas de energía, que parte de la base de la distribución de fermi dirac, la cual es una distribución que tiene en cuenta niveles permitidos y prohibidos de energía debido a la característica fermiónica de las partículas.

No solamente los metales, se olvidan de los semiconductores. Estos también presentan bandas de energías en las cuales, las casi vacias conducen corriente electrónica y las casi llenas (como las bandas de valencia) hay conducción de lagunas, siendo estas partículas con masa propia que depende del material por más que desde el punto de vista físico clásico no están en el modelo. Las llenas y vacias no conducen. ¿por qué los metáles no tienen lagunas? pues porque la banda de conducción es aledaña a la de valencia y por lo tanto quedan todos los átomos de la red positivos entregando electrones. Como verás ahí el solapamiento de las bandas genera dicha distribución.

Ahora bien a temperatura mayor a 0K hay partículas que pasan de la banda de conducción a la de valencia llenando las lagunas y viceversa. Esto está dado por la distribución de fermi dirac. Esto origina el famoso ruido electrónico denominado ruido de recombinación en los semiconductores.

Tanto la temperatura como el pasaje de las cargas entre las bandas de valencia y conducción está dado por el famoso fonon y ni hablar de los fotones involucrados en la creación de estos fonones. ¿Que pasa a 0K? deja de haber fonones, por lo tanto el cristal está en el nivel de energía fundamental y como los electrones se distribuyen en función de la temperatura y la banda de conducción es con respecto a una referencia que es el cristal, todos los electrones estarán en la banda de valencia, que constituye el nivel de fermi.

[ignorante]

Re: Órbita de los electrones a 0K

Cuando los atomos de un metal forman un solido, los orbitales menos ligados de todos los atomos dan lugar a un espectro continuo que llamamos "bandas". Tendriamos la banda de conducción, que en los metales normales (conductores), está medio llena y permite la conducción de electricidad.

Perdón carroza, pero tu explicación ha excedido mi capacidad neuronal. Traduciendo al cristiano, ¿significa que la formación de las bandas de conducción en el hierro modifica su configuración electrónica ${[Ar]3d}^{6}$${4s}^{2}$ ? Si entiendo bien, los orbitales menos ligados en el hierro son los del subnivel ${4s}^{2}$, y estos son los que forman las bandas de conducción; ¿entonces en la configuración electrónica ya no se consideraría este subnivel ${4s}^{2}$? ¿O sigue siendo la misma configuración electrónica aunque se hayan formado las bandas de conducción? Gracias.

PD. Al publicar este mensaje no había leído la anterior explicación de Julián, la cual me aclara algunos puntos nuevos, pero mi duda persiste. Por ello la sigo poniendo a su consideración.

[carroza]

Re: Órbita de los electrones a 0K

Hola. A ver, un orbital 4s quiere decir que el electron tiene momento angular cero, con respecto al centro de un átomo concreto. El momento angular l es un buen numero cuantico, cuando el potencial que ve el electron es central (no depende de la dirección), y ese es el caso (aproximadamente), cuando tienes un atomo aislado.

Cuando tienes muchos atomos formando un solido, los electrones ven los potenciales, no solo de "su" atomo original, sino de todos los vecinos. Por tanto, l no es un puen numero cuantico, y no podemos hablar de un electrón 4s. De forma muy aproximada, los electrones más internos, están más ligados a "su" atomo, y aproximadamente se podría seguir hablando de orbitales, pero desde luego, para los electrones en la banda de conducción, no.

Un saludo