Deslocalizado $\pi$ orbitales do permitir los gastos de móvil. El truco está en "permitir". Sólo porque estos sistemas puede tener gastos de móvil no los convierte en conductor .
La conductividad puede definirse como: $\sigma = n e \mu$ donde $e$ es la carga de un electrón, $\mu$ es la movilidad de la carga, y $n$ es el número de cargas.
En el caso de $doped$ polímeros conjugados como los que indicas arriba, los vapores halógenos u otros dopantes normalmente oxidan el polímero y crean más cargas (es decir, $n$ ) y aumenta la conductividad. Este hace sucede con casi todos los sistemas conjugados que he visto: oxida o reduce el sistema neutro y tendrás más portadores de carga = mayor conductividad. (NB: la mayoría de los orgánicos conjugados son más fáciles de oxidar que de reducir, por lo que se obtienen cargas + (huecos) como portadores de carga, en lugar de electrones).
Esa es la explicación rápida de por qué la adición de halógenos aumenta la conductividad: se obtienen más portadores de carga.
Por cierto, hay otras formas de aumentar los portadores de carga. El dopaje químico o electroquímico suele hacer que un sistema sea conductor, pero también se puede utilizar un sesgo eléctrico (por ejemplo, un transistor de efecto de campo ) o la luz (es decir, un fotovoltaico ), lo que también aumentará las concentraciones de portadores.
Por qué trans -¿el polietileno no es un metal en primer lugar?
Si utilizamos un simple partículas en una caja la diferencia en los niveles de energía llega a cero cuando la caja se hace muy grande. Esto sugeriría trans -el polietileno debe ser un metal (es decir, sin brecha de banda).
Considere también la Modelo Hückel para el poliacetileno. Podemos construir el sistema casi infinito resolviendo para etileno, butadieno, etc.
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Observa que la brecha energética entre niveles se hace cada vez más pequeña. Podemos representar la diferencia HOMO-LUMO en función de la longitud de la cadena:
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La brecha se hace cada vez más pequeña.
Wikipedia incluso da las fórmulas generales:
$$E_k = \alpha + 2\beta \cos \frac{k\pi}{(n+1)}$$ $$\Delta E = -4\beta \sin \frac{\pi}{2(n+1)}$$
Por lo tanto, tanto la partícula en una caja como Hückel predicen que no hay brecha de banda cuando $n$ se hace muy grande. ¡La teoría predice un metal!
¿Por qué el real el poliacetileno se comporta como un metal. Para cualquier sistema unidimensional, habrá un Distorsión de Peierls lo que disminuye la energía total al distorsionar la geometría (alternancia de enlaces largos-cortos) y aumentar la brecha de banda. 1
En resumen, un metal verdaderamente unidimensional es imposible, pero los polímeros dopados son sin duda muy buenos conductores eléctricos. Películas de registro de trans -poliacetliceno tienen una conductividad cercana a la de los metales convencionales. 2
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1 La alternancia de enlace largo-corto es la distorsión de Peierls. Significa que algunos electrones están localizados (dobles enlaces más cortos) y, por tanto, con menor energía. Esto crea una brecha de banda (es decir, menor E para la banda de valencia).
2 La película no es un material 1D, pero las cadenas de trans-poliacetileno son cada una 1D.
( fuente )
