Resumen
La Nueva Regla del Octeto descubre que para configurar
un enlace, con excepción de los enlaces de las
moléculas hipervalentes, casi siempre se necesitan cuatro
partículas que en los enlaces ordinarios son dos
electrones y dos huecos. Un conductor intrínseco a quien
no le interesa alterar el número de electrones y huecos de
valencia utilizan pues a estos tipos de enlaces ordinarios. El
enlace de un electrón como es un enlace deficiente en
electrones, entonces necesita adoptar a tres huecos por eso es
utilizado en los dopajes tipo P que tienen más
hueco-partículas que electrones. El enlace de tres
electrones como es un enlace con excesos de electrones utiliza a
un solo hueco y es usado en los dopajes tipo N que precisamente
tiene excesos de electrones con deficiencia de
hueco-partículas. Los enlaces propios de las
moléculas hipervalentes se constituyen con solo tres
partículas que son dos electrones y un solo
hueco.
Palabras claves: Células
Fotoeléctricas, Células Fotovoltaicas, Panel
Solar.
Links of one and three electrons in
semiconductors
Abstract
The new rule of the octet discovers that to set up a
link, with the exception of the links of the hipervalentes
molecules, almost always four particles which are two electrons
and two holes on the ordinary links are needed. A driver that is
intrinsic to who no interest in altering the number of electrons
and holes from Valencia used as these types of ordinary links.
The link of an electron as it is a poor link in electrons, then
needs to take three holes that is used in the doping type P that
are more hueco-particulas than electrons. The three electron bond
as a link with excess of electrons uses a single hole and is used
in the doping type N that just has excess electrons with
hueco-particulas deficiency. Own molecules hipervalentes links
are with only three particles which are two electrons and a
single hole.
Keywords: Photoelectric cells, photovoltaic
cells, Solar Panel.
1.
Introducción
Precisamos que todo el desarrollo de este
artículo, estará siempre sostenido en el principio
de que químicamente los electrones por lo general,
estarán casi siempre apareados. Bajo este principio se
desarrollan los anteriores trabajos de energía
atómica Número cuántico magnético del
electrón, el trabajo de la
superconductividad, el artículo del acoplamiento
espín-órbita del electrón, además el
anterior trabajo de Semiconductores y el de Células
fotoeléctricas publicado en textoscientificos y
Monografías. También este artículo se basa
en la nueva regla del octeto.
En la molécula de monóxido de carbono el
átomo de carbono se comporta como un nucleófilo
rico en electrones es decir como un carbanión.
2. Desarrollo del
Tema.
SEMICONDUCTOR INTRINSECO
En un cristal de Silicio o Germanio mediante enlaces
covalentes entre sus átomos, se forma una estructura
tetraédrica similar a la del carbono.
Cada átomo de silicio establece cuatro enlaces
covalentes ordinarios tipo I o los llamados enlaces covalentes
tipo mixto-mixto, enlace originado entre el par
electrón-hueco de un silicio, con el otro par
electrón-hueco de otro silicio vecino.
Estos huecos introducidos en la nueva regla del octeto,
que se aparean con el electrón, son partículas
permanentes que para existir no dependen de la
temperatura.
En la siguiente figura los átomos de silicio se
les describen con colores distintos, en busca de claridad pero
todos son idénticos.
Si representa al átomo de
silicio y cada uno de ellos tiene a 4 electrones de valencia
identificados por 4 círculos pequeños y rellenos,
cada átomo de silicio tiene a 4 huecos representados por 4
círculos pequeños y vacíos. Cada
átomo tiene 4 enlaces covalentes que están
representados por dos barras que unen a los
átomos.
Figura No.1.
En la estructura íntima de un cristal de silicio,
el número que hay de electrones de valencia, es
idéntico al número de estas
hueco-partículas, pero poseen cargas eléctricas
contrarias.
Reemplazando al silicio central Si de color azul
en la anterior figura No.1, si lo reemplazamos por un
átomo del grupo del nitrógeno.
El grupo del nitrógeno tiene a 5 electrones de
valencia y con 3 hueco-partículas y tienen la
siguiente configuración de valencia. Este grupo tiene a un
par de electrones libres y además la carga
eléctrica de +3.
N figura al átomo de
nitrógeno que tiene a 5 electrones de valencia
representados por 5 pequeños
círculos rellenos de color azul a su alrededor y los 3
huecos que son 3 círculos pequeños y vacíos.
La carga eléctrica del átomo es +3. El grupo del
nitrógeno tiene a un par de electrones libres que
configuran a un enlace de 3 electrones. Figura No.2.
SEMICONDUCTOR TIPO N5 CON UN SOLO
ENLACE DE TRES ELECTRONES
Si dopamos al cristal de silicio con un átomo del
grupo del nitrógeno que lo vamos a identificar como un
dopaje tipo N5 donde es N, porque es un
dopaje que permite la aparición de electrones adicionales
asociados al dopaje y 5, porque el átomo dopante
donante es del grupo del nitrógeno donde tienen todos a 5
electrones de valencia.
N es la representación del
átomo central de color azul que es el átomo dopante
tipo N con 5 electrones de valencia identificados por 5
círculos pequeños rellenos de azul y con 3 huecos
representados por círculos pequeños
vacíos.
Figura No.3.
Ese átomo dopante tipo N5 establece
en el cristal de silicio a 3 enlaces covalentes
ordinarios tipo I o lo que es lo mismo, tres enlaces
covalentes tipo mixto-mixto.
Le quedan dos electrones que persisten apareados para
configurar a un cuarto enlace que es un enlace covalente
con tres electrones y un hueco.
Ese enlace lo hace el átomo dopante en la figura
anterior No.3 con el silicio de color purpura ubicado en la parte
inferior del átomo dador.
SEMICONDUCTOR TIPO N6 CON SOLO DOS
ENLACES DE TRES ELECTRONES.
Comenzamos describiendo a un átomo
del grupo del oxigeno que tienen a 6 electrones de valencia y dos
huecos.
Oxi figura al átomo de
oxígeno que tiene 6 electrones de valencia representados
por 6 pequeños círculos rellenos de color azul a su
alrededor y los 2 huecos que son 2 círculos
pequeños y vacíos. La carga eléctrica es +2.
El grupo del oxígeno tiene a dos pares de electrones
libres que configuran a 2 enlaces de 3 electrones.
Figura No.4.
Si dopamos al cristal de silicio con un átomo del
grupo del Oxígeno que lo vamos a identificar como un
dopaje tipo N6 donde es N, porque es un
dopaje que permite la aparición de electrones adicionales
asociados al dopaje y 6, porque el átomo dopante
donante es del grupo del oxígeno donde tienen todos a 6
electrones de valencia.
Oxi es la representación del
átomo central dopante y de color azul como donante tipo N
con 6 electrones de valencia identificados por 6 círculos
pequeños rellenos de azul y con 2 huecos representados por
círculos pequeños y vacíos.
Figura No.5.
SEMICONDUCTOR TIPO N7 CON TRES
ENLACES DE TRES ELECTRONES.
Comenzamos describiendo la valencia de un
átomo del grupo del flúor que tienen a 7 electrones
de valencia y un solo hueco-partícula apareado con uno de
los electrones.
Flúor figura al grupo del
átomo del flúor que tienen a 7 electrones de
valencia representados por 7 pequeños círculos
rellenos de color azul a su alrededor y un solo hueco que es un
círculo pequeño vacío apareado a uno de los
electrones. La carga eléctrica del átomo es +1. El
grupo del flúor tiene a 3 pares de electrones libres.
Figura No.6.
Si dopamos al cristal de silicio con un
átomo del grupo del Flúor que lo vamos a
identificar como un dopaje tipo N7 donde es
N, porque es un dopaje que permite la aparición de
electrones adicionales asociados al dopaje y 7, porque el
átomo dopante donante es del grupo del flúor donde
tienen todos a 7 electrones de valencia.
Flúor denota al átomo
central de color azul que es el átomo dopante tipo N con 7
electrones de valencia identificados por 7 círculos
pequeños rellenos de azul y con un solo hueco representado
por círculos pequeños vacíos. El grupo del
flúor tiene a 3 pares de electrones libres que configuran
a los 3 enlaces de 3 electrones.
Figura No.7.
SEMICONDUCTOR TIPO P3 CON UN SOLO
ENLACE DE UN ELECTRÓN
Comenzamos describiendo la valencia de un
átomo del grupo del Boro que tienen a 3 electrones de
valencia y cinco hueco-partículas.
SEMICONDUCTOR TIPO P2 CON DOS
ENLACES DE UN ELECTRÓN.
Comenzamos describiendo la valencia de un
átomo del grupo del Berilio y algunos elementos de
transición que tienen a 2 electrones de valencia y seis
huecos.
Boro figura al grupo del
átomo de boro que tiene a 3 electrones de valencia
representados por 3 pequeños círculos rellenos de
color azul a su alrededor y los 5 huecos que son 5
círculos pequeños y vacíos. La carga
eléctrica del átomo es +5. El grupo del boro tiene
a un par de huecos libres que configuran al enlace de un
electrón.
Figura No.8.
Si dopamos al cristal de silicio con un
átomo del grupo del Boro que lo vamos a identificar como
un dopaje tipo P3 donde es P, porque es un
dopaje que permite la aparición de hueco-partículas
adicionales asociadas al dopaje y 3, porque el
átomo dopante donante de huecos es del grupo del Boro
donde solo tienen todos a 3 electrones de valencia.
Boro denota al átomo central
de color azul que es el átomo dopante tipo N con 3
electrones de valencia identificados por 3 círculos
pequeños rellenos de azul y con 5 huecos representados por
5 círculos pequeños vacíos. El átomo
de boro tiene a un par de huecos libres usados para un enlace de
un electrón.
Figura No.9
Berilio figura al grupo del
átomo de berilio que tiene a 2 electrones de
valencia representados por 2 pequeños
círculos rellenos de color azul a su alrededor y los 6
huecos que son 6 círculos pequeños y vacíos.
La carga eléctrica del átomo es +6. El grupo del
berilio tiene a dos pares de huecos libres que configuran a los
dos enlaces de un electrón.
Figura No.10.
Si dopamos al cristal de silicio con un
átomo del grupo del Berilio que lo vamos a identificar
como un dopaje tipo P2 donde es P, porque
es un dopaje que permite la aparición de
hueco-partículas adicionales asociadas al dopaje y
3, porque el átomo dopante donante de huecos es del
grupo del Berilio donde solo tienen todos a 2 electrones de
valencia.
Beri denota al grupo del
átomo del berilio central de color azul que es el
átomo dopante tipo N con 2 electrones de valencia
identificados por 2 círculos pequeños rellenos de
azul y con 5 huecos representados por 5 círculos
pequeños vacíos. El berilio tiene a dos pares de
hueco-partículas libres.
Figura No.11.
SEMICONDUCTOR TIPO P1 CON TRES
ENLACES DE UN ELECTRÓN.
Comenzamos describiendo la valencia de un
átomo del grupo del Litio y algunos elementos de
transición que tienen a un solo electrón de
valencia y siete huecos.
Litio figura al grupo del
átomo de litio y algunos elementos de transición
que tienen a un solo electrón de valencia representados
por un pequeño círculo relleno de color azul a su
alrededor y los 7 huecos que son 7 círculos
pequeños y vacíos. La carga eléctrica del
átomo es +7. El grupo del litio tiene a tres pares de
hueco-partículas libres que son los que configuran a 3
enlaces de un electrón.
Figura No.12.
Si dopamos al cristal de silicio con un
átomo del grupo del Litio que lo vamos a identificar como
un dopaje tipo P1 donde es P, porque es un
dopaje que permite la aparición de hueco-partículas
adicionales asociadas al dopaje y 1, porque el
átomo dopante donante de hueco-partículas es del
grupo del Litio y algunos elementos de transición donde
solo tienen todos a un solo electrón de
valencia.
Litio figura al átomo
central de color azul que es el átomo dopante tipo P con
un electrón de valencia identificado por un círculo
pequeño relleno de azul y con 7 huecos
representados por 7 círculos pequeños
vacíos. El litio tiene a 3 pares de huecopartículas
libres.
Figura No.13.
UNIÓN METALÚRGICA TIPO
P3N5.
En la siguiente figura aparece la
estructura de un semiconductor que tiene una barrera interna de
potencial central, que separa en la izquierda al dopaje tipo
P3, del dopaje tipo N5 ubicado a la derecha de la
misma barrera.
B denota al átomo dopante
tipo P a la izquierda de la barrera interna y es de color azul
con 3 electrones de valencia identificados por 3 círculos
pequeños rellenos de color azul. N denota al
átomo dopante tipo N a la derecha de la barrera interna y
también de color azul con 5 electrones de valencia
identificados por 5 círculos pequeños rellenos de
azul y con 3 huecos representados por círculos
pequeños vacíos.
Figura No.14.
UNIÓN MATALÚRGICA TIPO
P2N6.
En la siguiente figura aparece la
estructura de un semiconductor que tiene una barrera interna de
potencial central, que separa en la izquierda al dopaje tipo
P2, del dopaje tipo N6 ubicado a la derecha de la
misma barrera.
C denota al átomo dopante
tipo P a la izquierda de la barrera interna y es de color azul
con 2 electrones de valencia identificados por 2 círculos
pequeños rellenos de color azul. O denota al
átomo dopante tipo N a la derecha de la barrera interna y
también de color azul con 6 electrones de valencia
identificados por 6 círculos pequeños rellenos de
azul y con 2 huecos representados por círculos
pequeños vacíos.
Figura No.15.
UNIÓN METALÚRGICA TIPO
P1N7.
En la siguiente figura aparece la
estructura de un semiconductor que tiene una barrera interna de
potencial central, que separa en la izquierda al dopaje tipo
P1, del dopaje tipo N7 ubicado a la derecha de la
misma barrera.
L denota al átomo dopante
tipo P a la izquierda de la barrera interna y es de color azul
con un solo electrón de valencia identificado por un
circulo pequeño relleno de color azul. O denota al
átomo dopante tipo N a la derecha de la barrera interna y
también de color azul con 7 electrones de valencia
identificados por 7 círculos pequeños rellenos de
azul y con un hueco representado por un círculo
pequeño y vacío.
Figura No.16.
ENLACES DE UN ELECTRÓN
Además de los enlaces originados en
los dopajes tipo P que son enlaces de un solo
electrón, vamos a describir o a referirnos
como ejemplo al catión dihidrógeno H2 y al
hidrógeno molecular protonado H6
+.
CATIÓN DIHIDRÓGENO H
2+.
Este catión se forma en la
naturaleza por interacción de los rayos cósmicos y
la molécula de hidrógeno.
Este ión se destruye por
reacción con otras moléculas de hidrógeno
dando por ejemplo el hidrógeno molecular
protonado.
H es la representación del
átomo de hidrógeno, un solo círculo
pequeño relleno de verde es el único
electrón del enlace, los círculos pequeños y
vacíos son los huecos.
Se describe la carga eléctrica de
los dos hidrógenos.
Figura No.17.
HIDRÓGENO MOLECULAR PROTONADO
H3 .
Este catión H3 es la
molécula triatómica más simple y es
así mismo un ejemplo de un sistema de enlace de tres
centros y dos electrones o lo que es lo mismo, la presencia de
dos enlaces de un electrón.
Recordemos que el principal mecanismo para
la producción de H3 es el propuesto por E.
Herbst y consiste en la reacción entre
el catión dihidrógeno H2 y el
hidrógeno molecular H2 con
liberación de átomos de hidrógenos
H.
La concentración de cationes
H2+ es la que limita esta reac
ción y por eso los iones H3 solo pueden generarse
en el espacio interestelar por la presencia de H2
ionizado por los rayos cósmicos.
La ordenación de los átomos
de hidrógenos en la molécula es un triangulo
equilátero. Creemos que existe un grado de
atracción eléctrica entre los dos hidrógenos
de los extremos en la molécula del hidrógeno
molecular protonado.
H es la representación del
átomo de hidrógeno, hay dos círculos
pequeños rellenos uno de verde y el otro de rojo
representando a los dos electrones del enlace, los
círculos pequeños y vacíos son los
hueco-partículas. Se describe la carga eléctrica de
los 3 hidrógenos.
Figura No.18.
ENLACES DE TRES ELECTRONES
Como ejemplo para enlaces de tres
electrones además de los enlaces de los dopajes tipo
N, vamos a referirnos al catión de helio
dimérico He + y al
dióxido de hidrógeno
NO2
CATIÓN DE HELIO DIMÉRICO
He2 +.
El catión de helio dimérico
ha necesitado la incorporación catalizadora de un
hueco-partícula. Los átomos que son neutros, como
los gases nobles, no requieren cumplir la nueva regla del octeto
que es una regla propia para los elementos con carga
eléctrica.
He es la representación de
los átomos de helio, dos círculos pequeño
rellenos de azul son los dos electrones del helio de la izquierda
y un circulo pequeño relleno de verde es el único
electrón del átomo de helio de la derecha, el
único circulo pequeño de color rojo y vacío
es el único hueco catalizador de la reacción en el
helio de la derecha, el helio de la izquierda no tiene carga
eléctrica mientras el helio de la derecha tiene carga
eléctrica de +2.
Figura No.19.
DIÓXIDO DE NITROGENO
NO2.
En la siguiente figura donde ilustramos al
dióxido de nitrógeno describimos de color rojo y
color verde a los dos átomos de oxigeno no porque sean
elementos distintos porque ambos son oxígenos sino para
ayudar a entender la molécula.
N es la representación del
átomo de Nitrógeno, O representa a los dos
átomos de oxígeno y tienen colores verdes y rojos,
los círculos pequeño relleno de verde, rojos y
azules son los electrones, los círculos pequeños y
vacíos son los huecos, cada par de barras o líneas
representan a un solo enlace covalente. El enlace del extremo
derecho es un enlace de 3 electrones.
Figura No.20.
3Conclusiones:
1 LA PRIMERA ÚNICA Y GRAN
CONCLUSIÓN de este artículo es que en realidad, los
huecos revolucionan a la fisicoquímica, por las grandes
repercusiones que tiene en la carga eléctrica de los
átomos en las moléculas. Si bien es cierto que este
artículo es solo teoría y que hace falta sobretodo
probar en unos semiconductores propuesto en el trabajo de
células fotoeléctricas. Además hay
fenómenos indiscutibles, como son la identificación
de dos tipos de enlaces covalentes en las moléculas
hipervalentes, la descripción de los iones divalentes de
plomo, etc., etc. Es probable también que el hueco como
partícula, explique las anomalías en la
configuración electrónica que tienen los elementos
de transición.
4Referencias
REFERENCIAS DEL
ARTÍCULO.
[1] Origen de la barrera rotacional del
etano
[2] Monóxido de Carbono
[3] Nueva regla fisicoquímica del
octeto
[4] Células fotoeléctricas
Monografías.
[5] Células Fotoeléctricas
textoscientificos.
[6] Semiconductores
Monografías.
[7] Semiconductores
textoscientificos.
[8] Superconductividad.
[9] Superconductividad.
[10]Alotropía.
[11]Alotropía del
Carbono.
[12]Alotropía del
Oxigeno.
[13]Ozono.
[14]Diborano
[15]Semiconductores y
temperatura.
REFERENCIAS DE LA
TEORÍA
[1] Número cuántico
magnético.
[2] Ángulo
cuántico
[3] Paul Dirac y Nosotros
[4] Numero cuántico Azimutal
monografias
[5] Numero cuántico Azimutal
textoscientificos
[6] Inflación Cuántica
textos científicos.
[7] Números cuánticos
textoscientíficos.com.
[8] Inflación Cuántica
Monografías
[9] Orbital Atómico
[10] Números
Cuánticos.
[11] Átomo de Bohr.
[12] Líneas de Balmer.
[13] Constante Rydberg.
[14] Dilatación gravitacional del
tiempo.
[15] Número Cuántico
magnético.
[16] Numero Cuántico
Azimutal.
Estos trabajos, que lo más probable
es que estén desfasados por la poderosa magia secreta que
tiene la ignorancia y la ingenuidad, sin embargo, como cualquier
representante de la comunidad académica que soy,
también han sido debidamente presentados sobretodo este se
presentó el 28 de Julio del 2013 en la "Academia
Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales"
ACCEFYN.
Autor:
Heber Gabriel Pico Jiménez
MD
Médico Cirujano 1985 de la
Universidad de Cartagena Colombia. Investigador
independiente de problemas biofísicos médicos
propios de la memoria, el aprendizaje y otros entre ellos la
enfermedad de Alzheimer.