Banda de valência:o lar dos elétrons nos sólidos
A banda de valência é um conceito-chave na física do estado sólido e descreve a faixa de níveis de energia dos elétrons que são
ocupados pelos elétrons na temperatura zero absoluto . É como um “mar” de elétrons ligados aos átomos do material.
Aqui está uma análise do conceito:
1. Elétrons em átomos: - Os elétrons em um átomo ocupam níveis de energia específicos chamados “orbitais”.
- O nível de energia mais alto ocupado pelos elétrons no estado fundamental é chamado de
banda de valência .
2. Estado sólido: - Quando os átomos se unem para formar um sólido, seus orbitais atômicos se sobrepõem e “se espalham” em
bandas de energia. - A banda de valência em um sólido é a banda de energia mais alta que está
totalmente ocupada por elétrons no zero absoluto.
3. Significado da Banda de Valência: - A banda de valência é crucial para a compreensão da condutividade elétrica dos materiais:
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Isoladores: A banda de valência está completamente preenchida e há um grande gap de energia (o "band gap") separando-a da banda de condução. Essa lacuna impede que os elétrons saltem facilmente para níveis de energia mais elevados e conduzam eletricidade.
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Condutores: A banda de valência se sobrepõe à banda de condução, permitindo que os elétrons se movam livremente e conduzam eletricidade com facilidade.
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Semicondutores: O band gap é menor do que nos isoladores, permitindo que alguns elétrons se movam para a banda de condução à temperatura ambiente, levando a uma condutividade moderada.
4. Elétrons de Valência: - Os elétrons que residem na banda de valência são chamados de
elétrons de valência .
- Esses elétrons são responsáveis pelas ligações químicas e pelas propriedades elétricas dos materiais.
5. Exemplo: - Num cristal de silício, a banda de valência é formada pelos orbitais 3s e 3p dos átomos de silício. Esses orbitais se sobrepõem, criando um “mar” de elétrons que podem ser excitados para a banda de condução, permitindo que o silício atue como semicondutor.
Em resumo, a banda de valência é um conceito fundamental na física do estado sólido que determina a condutividade elétrica dos materiais. Representa os níveis de energia ocupados pelos elétrons em um material e desempenha um papel crucial na explicação de vários fenômenos eletrônicos.
