TEORIA DE BANDAS LIGAÇÃOES METÁLICAS

TEORIA DE BANDAS

LIGAÇÃOES METÁLICAS

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Ligações metálicas.

Ligações metálicas possuem características diferentes das demais ligações (covalente e iônica), pois geralmente pelo menos na maioria das vezes uma ligação metálica apresenta-se como um sólido e este sólido possuí as suas características e a sua organização atômica. Antes de focar nos sólidos iremos abordar o conceito de ligações químicas.

Sabemos que uma ligação química pode ser compreendida pela regra do octeto onde um átomo se estabiliza com oito elétrons na sua camada de valência mas temos que primeiramente compreender onde esses elétrons estão em relação ao determinado átomo para isso temos que compreender as camadas de energia dos átomos. Sommerfeld aperfeiçoou o modelo de Bohr, incluindo órbitas elípticas para o elétron, que teriam energias diferentes graças ao tipo de órbita descrita. Os elétrons distribuem-se na eletrosfera em níveis e subníveis. Na prática para um determinado nível de energia apenas 4 subníveis são ocupados por elétrons: s(sharp) p(principal) d(diffuse) f(fundamental), como podemos observar na imagem a seguir:

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Na imagem acima podemos observar orbitas de um átomo, a quantidade de orbitais de um átomo pode ser definida pela distribuição eletrônica de seus elétrons através do diagrama de Linus Pauling que podemos observar abaixo:

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Através deste diagrama podemos entrar no conceito atômico ondulatório que diz que átomos possuem diversos orbitais onde tem capacidades para armazenar diversos elétrons como podemos observar na imagem abaixo:[pic 4]

Quanto mais sub níveis de energia tiver um átomos mais e orbitais ele terá.

        Agora podemos voltar para a ligação metálica onde ela possui uma característica interessante, as ligações metálicas eram explicadas como sendo um átomo rodeado de elétrons livres como se fosse um gás e é daí que vem o famoso átomo rodeado de uma “nuvem” de elétrons, mas com alguns estudos essa teoria da “nuvem” de elétrons passos a não ser utilizada. O que foi afirmada pelos estudos foi a teoria de bandas a teoria de bandas pode ser explicada com alguns diagramas mas a sua ideia é de que nos orbitas você teria camadas onde elas estariam cheias de elétrons ou vazia o que se tem são camadas que ficam cheias e outras que ficam vazia e que através de uma excitação esses elétrons podem se mover de uma camada para outra e é exatamente esta ideia que caracteriza o material como condutor, isolante e semicondutor pois quando se tem uma camada muito longe da outra a movimentação destes elétrons se torna mais difícil e quando se tem uma camada próxima ou que se sobre põem a outra essa movimentação do elétron se torna mais fácil.[pic 5]

                

Na imagem acima retirada do livro “Química não tão concisa” podemos entender melhor a teoria de bandas através de um diagrama. Com o átomo de Li como exemplo podemos notar que as bandas são na verdade orbitais atômicos, o Li possui um elétron na camada de valência a ligação de Li2 como pode ser observado na imagem acima está na camada 2s e formam um orbital ligante        e um outro orbital vazio essas são as famosas bandas e é exatamente aí que ocorre a movimentação dos elétrons, quando você excita o material metálico esses elétrons presentes no orbital ligante consegue migrar para o orbital vazio.[pic 6][pic 7][pic 8]