¿Por qué el coloruro de sodio en estado sólido no conduce la electricidad, pero en su estado de solución acuosa la conduce fácilmente?
Respuesta
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lionelbrits
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Normalmente, en los conductores pensamos que los portadores de carga móviles son electrones, pero en una solución acuosa pueden ser iones. Los dos iones diferentes tienen distintas afinidades por los electrones y, por tanto, acaban teniendo cargas diferentes, no nulas, que se mueven en respuesta a un campo eléctrico. En el estado cristalino, no hay electrones libres, porque la estructura de niveles de energía del cristal no tiene lugares a los que puedan ir los electrones. Para que una elección se mueva, tiene que ir a un nivel de energía previamente desocupado, debido al principio de Pauli.
http://www.bandstructure.jp/Table/BAND/NaCl.html
Echa un vistazo a los niveles de energía de los electrones en el enlace anterior. La línea recta horizontal indica hasta dónde pueden llenarse los electrones desde el fondo. Por encima de esta línea la probabilidad de encontrar un electrón con esa energía concreta es esencialmente cero. Ahora bien, como allí no hay niveles de energía disponibles (las líneas onduladas), no hay electrones libres. Los niveles inferiores están llenos, y si aplicas un poco de energía a esos electrones, no hay ningún lugar al que puedan ir, y se quedan quietos. Si les aplicas mucha energía, hasta el punto de que puedan empezar a conducir, entonces ionizas más el sólido y ya no tienes NaCl.
Además, los iones están fijados en su lugar y no pueden moverse, por lo que no se produce ninguna conducción hasta que se funde.
Tl;dr: hay una brecha de banda en el nivel de Fermi.
