Fundamentos de la Conductividad Eléctrica y las Fuerzas Intermoleculares en Química
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Propiedades Eléctricas y Térmicas de los Materiales
1. Conductores
Los metales son conductores de electricidad de primera especie, ya que los electrones de valencia deslocalizados se mueven cuando hay una diferencia de potencial (pila).
También son conductores térmicos debido a la transmisión de vibraciones térmicas entre los restos positivos.
2. Aislantes y Semiconductores
Se consideran aislantes el grafito, el diamante, el silicio y el germanio (Nota: Si y Ge son típicamente clasificados como semiconductores).
2.1. Semiconductividad
La semiconductividad existe cuando a temperatura ambiente hay poca conductividad, pero al aumentar la temperatura, esta conductividad aumenta. Los semiconductores más importantes son el silicio (Si) y el germanio (Ge).
La falta de conductividad del diamante se explica porque es una red de Carbono (C) con enlaces covalentes donde no hay electrones deslocalizados que conduzcan electricidad.
2.2. Tipos de Semiconductores
Semiconductores Intrínsecos
En estos materiales, la variación de energía es pequeña, por lo que al aplicarle un incremento de energía potencial, los electrones pasan a la banda de conducción, permitiendo el movimiento de electrones y, por lo tanto, conduciendo la electricidad. Los semiconductores que se comportan así se llaman intrínsecos.
Semiconductores Extrínsecos (Dopaje)
Se forman a partir de los semiconductores intrínsecos añadiéndoles impurezas en cantidades pequeñas (proceso conocido como dopaje). Dependiendo de las impurezas, puede haber dos tipos:
- Tipo N
- Tipo P
Fuerzas Intermoleculares (Fuerzas de Van der Waals)
Este tipo de fuerzas se da en sustancias cuyo enlace interno es de tipo covalente.
Tipos de Interacciones
Fuerzas Dipolo-Dipolo
Una atracción dipolo-dipolo es una interacción no covalente entre dos moléculas polares o dos grupos polares de la misma molécula si esta es grande.
Fuerzas de Dispersión de London
Se dan en moléculas apolares. Las fuerzas de tipo London son muy débiles, pero se hacen tanto más fuertes cuanto mayor es el volumen de la molécula (o mayor su peso molecular).
Enlace de Hidrógeno
Se da en moléculas que tienen átomos de Hidrógeno (H) unidos directamente a un átomo de Nitrógeno (N), Oxígeno (O) o Flúor (F).
La explicación es que se produce una fuerte atracción electrostática entre los pares de electrones libres del átomo más electronegativo de una molécula con el átomo de H de una molécula contigua, átomo que presenta una bajísima densidad de carga negativa.