Apa itu Teori Band?

Apa itu Teori Band?

Struktur jalur tenaga untuk kaca natrium logam. Anak panah mewakili elektron. Setiap atom natrium mempunyai 11 elektron. 10 daripadanya berada di orbital dalaman, dan satu -satunya elektron di Valencia terletak di band Valencia, sementara band memandu kosong

The Teori band Ia digunakan untuk menjelaskan bagaimana atom logam mengikat antara satu sama lain dan mengapa mereka adalah konduktor elektrik yang baik manakala bahan lain menebat. Dalam kata lain, Ini adalah teori yang menerangkan bagaimana pautan logam berfungsi.

Dalam mana -mana sekeping logam, seperti dalam kuku atau dalam sekeping kabel tembaga, sebagai contoh, atom sangat dekat dan sangat dekat antara satu sama lain.

Menurut teori band, disebabkan kedekatan ini, orbital atomnya (tempat di mana elektron mereka dijumpai) bercampur untuk membentuk orbital gergasi tunggal yang menyerupai "band" lebih daripada orbital daripada orbital.

Apabila ini berlaku, dua kumpulan dibentuk pada dasarnya ia.

Band Valencia

Band ini dibentuk oleh gabungan orbital Valencia setiap atom. Ini adalah orbital terakhir yang diduduki oleh elektron dalam setiap atom individu.

Band Valencia adalah tempat di mana elektron logam terletak ketika atom santai. Iaitu, apabila mereka tidak teruja dengan penerapan potensi elektrik, contohnya.

Band memandu

Band memandu dibentuk oleh gabungan orbital pertama yang tidak didiami atau kosong bagi setiap atom. Biasanya, jalur memandu dibentuk oleh orbital p atau d yang bertindih antara satu sama lain. Ini menimbulkan band yang menyerupai lebuh raya yang melewati ruang yang berada di atas dan di bawah lapisan atom.

Boleh melayani anda: pangkalan yang lemah

Apabila elektron memasuki lapisan memandu, dikatakan bahawa ia "ditolak", kerana ia dapat dipindahkan dengan bebas dari satu tempat ke tempat lain, dan tidak terletak di sekitar atom tertentu.

Analogi yang berguna

Untuk lebih memahami apa struktur kumpulan yang terbentuk dalam logam, mudah untuk menggunakan beberapa analogi.

Kita dapat membayangkan pepejal bahan -bahan yang seolah -olah ia adalah sebuah bangunan di mana setiap apartmen mewakili atom, dan di dalam setiap apartmen, bilik -bilik dengan katil masing -masing dapat dilihat sebagai orbital di mana elektron berada.

Pepejal dapat dibayangkan sebagai bangunan apartmen di mana setiap apartmen adalah atom, dan elektron yang terdapat di dalamnya, dapat bergerak dari satu apartmen ke yang lain

Didalam Bahan bukan konduktor, Semua elektron terletak di sekitar atom masing -masing. Ini sama seperti mengatakan bahawa setiap apartmen ditutup dan elektron tidak bebas bergerak dari satu "apartmen" ke yang lain (iaitu, dari satu atom ke yang lain), hanya kerana banyak tenaga diperlukan untuk membuka semua pintu dan keluar.

Sebaliknya, di a Bahan konduktif Seperti logam, perkara sangat berbeza. Atom sangat dekat antara satu sama lain, bahawa orbital mereka (bilik) bergabung antara satu sama lain untuk membentuk satu orbital gergasi tunggal. Ini seperti mengetuk semua dinding di lantai dan membuat satu bilik biasa penuh dengan katil.

Bilik gergasi ini akan bersamaan dengan "Band Valencia", Di mana elektron berada di katil masing -masing, tetapi semuanya berada di bilik yang sama. Selain membentuk bilik ini, tepat di sebelahnya, anda boleh mendapatkan dewan luas yang boleh digunakan oleh elektron untuk bergerak dari satu tempat ke tempat lain.

Ia boleh melayani anda: Mercury Chloride (ii): Struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Koridor besar ini mewakili apa yang kita panggil "Band memandu". Apabila elektron berada di dalam dewan, mereka tidak terletak di mana -mana atom tertentu (mereka diturunkan) dan boleh dipindahkan dengan bebas dari satu tempat ke tempat lain tanpa sebarang masalah.

Pengaliran elektrik dan teori band

Sebaik sahaja pembentukan valencia dan band memandu difahami, mudah difahami mengapa beberapa bahan adalah pemandu yang baik dan mengapa orang lain tidak.

Kunci pengaliran elektrik adalah betapa sukarnya untuk bergerak atau merangsang elektron yang terdapat di band Valencia ke band memandu.

Ini hanya bergantung pada sejauh mana tahap tenaga kedua -dua band. Bergantung pada perbezaan tenaga ini, tiga jenis bahan dapat dibezakan:

Bahan konduktif

Bahan konduktif, seperti logam, dicirikan dengan mempunyai Valencia dan band memandu secara praktikal bersama Dan hampir tanpa perbezaan tenaga antara satu dan yang lain.

Ini bermaksud bahawa minimum teruja.

Menurut analogi yang disebutkan di atas, ini akan seperti mengatakan bahawa hampir tidak ada apa -apa untuk memisahkan Bilik Biasa (Band Valencia) dari dewan (band memandu). Atas sebab ini, elektron dapat dengan mudah sampai ke dewan, tanpa sebarang pintu yang menghalangnya.

Sebuah bilik tanpa dinding dan dengan banyak katil, adalah imej yang serupa dengan band Valencia yang terbentuk dalam logam. Elektron dengan mudah boleh lulus dari satu tempat ke tempat lain melalui dewan, yang bersamaan dengan band memandu

Bahan bukan konduktor atau penebat

Apa yang berlaku kepada bahan seperti plastik atau kayu yang tidak menjalankan elektrik? Dalam kes bahan penebat, band Valencia dan band memandu mempunyai perbezaan tenaga yang sangat besar.

Boleh melayani anda: calorimeter

Ini bermakna, untuk mengambil elektron dari lapisan Valencia untuk memandu.

Di dalam analogi bangunan, ini dapat dilihat sebagai elektron mesti melalui banyak pintu tertutup untuk keluar dari bilik mereka ke lorong. Mereka benar -benar terperangkap dalam atom masing -masing.

Bahan semikonduktor

Antara bahan konduktif dan bukan konduktor kita dapat mencari kumpulan ketiga bahan yang disebut semikonduktor.

Dalam bahan -bahan ini, valencia dan band memandu tidak bersebelahan dengan bahan konduktif, jadi ada jurang tenaga yang harus diatasi oleh elektron untuk dapat lulus ke band memandu. Walau bagaimanapun, perbezaan jurang atau tenaga ini tidak setinggi dalam hal bahan bukan konduktor.

Jurang tenaga antara kedua -dua kumpulan tidak membenarkan bahan -bahan ini memacu elektrik pada suhu rendah. Walau bagaimanapun, apabila suhu meningkat, tenaga getaran atom cukup untuk merangsang beberapa elektron ke jalur memandu, jadi bahan itu dapat menjalankan elektrik.

Kerana bahan -bahan ini kadang -kadang menebat dan kadang -kadang mereka adalah konduktor, maka mereka dipanggil bahan semikonduktor. Beberapa contoh bahan jenis ini adalah silikon, gallium dan selenium.