З Вікілерато

Теорія енергетичних смуг - це пояснювальна теорія, яка забезпечує краще розуміння металевого зв’язку, розробленого на основі методів квантової механіки (МК), заснованих на теорії делокалізованих молекулярних орбіталей. Він використовується для пояснення характерного блиску металів, їхньої хорошої електро- та теплопровідності та їх пластичності.

енергетичних

Енергетична смуга виникає тоді, коли атомні орбіталі (ОА) відповідають [Нерозбірлива або потенційно небезпечна формула латексу. Викликається помилка 1] s-групи, за наявності p-орбіталей p-діапазон можна побудувати з перекриття між ними. Оскільки р-орбіталі енергетично вищі за s-орбіталі, часто існує енергетичний зазор між s-діапазонами та p-діапазоном. Однак, якщо смуги охоплюють широкий діапазон енергії та енергій орбіталей і є подібними, то дві смуги перекриваються. Смуга також побудована з перекриттям орбіталей .

Енергетичні смуги можуть бути повністю повними, якщо кількість валентних електронів дорівнює кількості орбіталей смуги; бути частково зайнятим, якщо число електронів менше; або порожній, коли смуга походить від незайнятих атомних орбіталей у основному стані атома. Все це завдяки тому, що виконується Принцип виключення Паулі, згідно з яким кожен рівень може бути зайнятий двома електронами протилежного спіна, і тому, що орбіталі смуг завжди дискретні, хоча і дуже близькі. Існує перекриття смуг, що відповідають різним атомним орбіталям. Як часто це відбувається в металах.

Наприклад, у випадку з літієм він має електронну структуру, припустимо, що утворюється макроскопічний кристал порядку атомів. Їх взаємне агрегування створить енергетичну смугу молекулярних орбіталей (ОМ) з атомних орбіталей цього типу, оскільки орбітали повні і, отже, призведуть до виникнення інших повних ОМ, які мало сприятимуть зв’язку атомів. літій.

Частково заповнена енергетична смуга досягає металевого кристала в цілому. Оскільки кожен ОМ може вмістити два електрони (з протилежними спінами), електрони поміщаються в смугу, але лише електрони доступні з молекулярних орбіталей, що призводить до напівпорожньої енергетичної смуги. Є Гурт Валенсія, утворені валентними електронами атомів.

Крім того, оскільки кожен атом має три порожні атомні орбіталі, інша порожня енергетична смуга генерується з ОМ. Це привідний діапазон, Він частково перекривається з вищими енергіями валентної зони, утворюючи безперервний спектр енергій. Ця суперпозиція смуг вищої енергії є ситуацією, яка відбувається в більшості металів.

З іншого боку, ОА літію (з двома електронами в кожному) породжує повністю зайняту смугу.

Енергетичний зазор між частково заповненою зоною та повністю зайнятою зоною дуже великий, що фактично запобігає просуванню електронів з однієї смуги у вищу. Ці прогалини були названі заборонені енергетичні зони. У алмазі цей енергетичний зазор дуже високий - 520 кДж/моль

Якщо зона провідності не перекривається з валентною зоною, електрони не можуть мати енергетичних значень у цих областях. Коли в цих заборонених зонах спостерігаються незначні коливання енергії у найвищому рівні валентної зони і найнижчому в зоні провідності, це ситуація, типова для напівпровідники. Як випливає з назви, напівпровідник - це матеріал, який має проміжну електричну провідність між провідником та ізолятором. Коли це збільшення енергії дуже велике, ми маємо випадок ізолятори або ізолятори.

Таким чином, металевий канал має напівпорожні смуги, ізолятор має повністю заповнену валентну смугу з абсолютно порожньою смугою провідності, які розділені великим енергетичним зазором. У напівпровідниках цей зазор менший, так що кільком електронам буде достатньо енергії, щоб перестрибнути щілину і зайняти найвищі рівні зони провідності, тому смуга провідності частково зайнята кількома електронами, а валентність смуги частково порожня, тому що ви зараз є кілька незайнятих ОМ.

Валентні електрони в металі мають у своєму розпорядженні через нескінченно мале збільшення енергії весь діапазон енергетичних станів, що включає половину валентної зони ОМ і всю зону провідності, завдяки чому свобода руху всередині металевого скла дуже велика, Це пояснює хорошу провідність металів.