William Moebs; Samuel J. Ling; Jeff Sanny

Preguntas Conceptuales

9.1 Tipos de enlaces moleculares

1.

¿Cuál es la diferencia principal entre un enlace iónico, un enlace covalente y un enlace de van der Waals?

2.

Para los siguientes casos, ¿qué tipo de enlace se espera? (a) molécula de KCl; (b) $N_{2}$ .

3.

Describa los tres pasos del enlace iónico.

4.

¿Qué impide que un ion positivo y uno negativo tengan una separación igual a cero?

5.

En la molécula $H_{2}$ , ¿por qué los espines de los electrones deben ser antiparalelos?

9.2 Espectros moleculares

6.

¿Depende el espectro de absorción de la molécula diatómica HCl del isótopo de cloro que contiene la molécula? Explique su razonamiento.

7.

Clasifique el espacio de energía $(Δ E)$ de las siguientes transiciones de menor a mayor: una transición de energía de electrones en un átomo (energía atómica), la energía rotacional de una molécula o la energía vibracional de una molécula.

8.

Explique las características principales de un espectro de energía vibracional-rotacional de la molécula diatómica.

9.3 Enlaces en los sólidos cristalinos

9.

¿Por qué la distancia de separación en equilibrio entre $K^{+} y {Cl}^{−}$ es diferente para una molécula diatómica que para el KCl sólido?

10.

Describa la diferencia entre una estructura cúbica centrada en la cara (FCC) y una estructura cúbica centrada en el cuerpo (BCC).

11.

En el cloruro de sodio, ¿cuántos átomos de ${Cl}^{–}$ son los "vecinos más cercanos" de ${Na}^{+}$ ? Cuántos átomos de ${Na}^{+}$ son los "vecinos más cercanos" de ${Cl}^{−}$ ?

12.

En el yoduro de cesio, ¿cuántos átomos de ${Cl}^{−}$ son los "vecinos más cercanos" de ${Cs}^{+}$ ? Cuántos átomos de ${Cs}^{+}$ son los "vecinos más cercanos" de ${Cl}^{−}$ ?

13.

La estructura cristalina del NaCl es FCC. El espacio en equilibrio es $r_{0} = 0,282 nm$ . Si cada ion ocupa un volumen cúbico de $r_{0}^{3}$ , estime la distancia entre el "vecino más cercano" ${Na}^{+}$ los iones (de centro a centro)

9.4 Modelo de electrones libres de los metales

14.

¿Por qué la energía de Fermi $(E_{F})$ aumenta con el número de electrones en un metal?

15.

Si la densidad numérica de electrones (N/V) de un metal aumenta en un factor de 8, ¿qué sucede con la energía de Fermi $(E_{F}) ?$

16.

¿Por qué la línea horizontal del gráfico en la Figura 9.12 se detiene de repente en la energía de Fermi?

17.

¿Por qué el gráfico en la Figura 9.12 aumenta gradualmente desde el origen?

18.

¿Por qué se "suavizan" las transiciones bruscas en la energía de Fermi al aumentar la temperatura?

9.5 Teoría de bandas de los sólidos

19.

¿Cuáles son los dos enfoques principales utilizados para determinar los niveles de energía de los electrones en un cristal?

20.

Describa dos características de los niveles de energía de un electrón en un cristal.

21.

¿Cómo se corresponde el número de niveles de energía de una banda con el número, N de átomos?

22.

¿Por qué algunos materiales son muy buenos conductores y otros muy malos?

23.

¿Por qué algunos materiales son semiconductores?

24.

¿Por qué la resistencia de un semiconductor disminuye al aumentar la temperatura?

9.6 Semiconductores y dopaje

25.

¿Qué tipo de semiconductor se produce si el germanio está dopado con (a) arsénico y (b) galio?

26.

¿Qué tipo de semiconductor se produce si el silicio está dopado con (a) fósforo y (b) indio?

27.

¿Qué es el efecto Hall y para qué se utiliza?

28.

Para un semiconductor tipo n, ¿cómo alteran los átomos de impureza la estructura energética del sólido?

29.

Para un semiconductor tipo p, ¿cómo alteran los átomos de impureza la estructura energética del sólido?

9.7 Dispositivos semiconductores

30.

Cuando se unen materiales de tipo p y n, ¿por qué se genera un campo eléctrico uniforme cerca de la unión?

31.

Cuando se unen materiales de tipo p y n, ¿por qué la capa de agotamiento no crece indefinidamente?

32.

¿Cómo se sabe si un diodo está en la configuración de polarización directa?

33.

¿Por qué la configuración de polarización inversa conduce a una corriente muy pequeña?

34.

¿Qué ocurre en el caso extremo de que los materiales de tipo n y p estén muy dopados?

35.

Explique cómo funciona un amplificador de audio, utilizando el concepto de transistor.

9.8 Superconductividad

36.

Describa dos características principales de un superconductor.

37.

¿Cómo explica la teoría BCS la superconductividad?

38.

¿Qué es el efecto Meissner?

39.

¿Qué impacto tiene un campo magnético creciente en la temperatura crítica de un semiconductor?