Co to jest teoria zespołu?

Co to jest teoria zespołu?

Struktura pasm energii dla metalicznego szkła sodu. Strzałki reprezentują elektrony. Każdy atom sodu ma 11 elektronów. 10 z nich znajduje się w orbitalach wewnętrznych, a jedyny elektron w Walencji znajduje

Teoria zespołu Służy do wyjaśnienia, w jaki sposób atomy metali wiążą się ze sobą i dlaczego są tak dobrymi przewodnikami energii elektrycznej, podczas gdy inne materiały są izolacyjne. Innymi słowy, Jest to teoria, która wyjaśnia, jak działa metalowy link.

Na przykład w dowolnym kawałku metalu, jak w gwoździe lub w kawałku miedzianego kabla, atomy są bardzo blisko i bardzo blisko siebie.

Zgodnie z teorią pasm, z powodu tej bliskości, jego orbitale atomowe (miejsce, w którym znajdują się ich elektrony) są mieszane, tworząc pojedynczy gigantyczny orbital, który przypomina „pasmo” bardziej niż orbital niż orbital.

Kiedy tak się dzieje, w zasadzie tworzone są dwa pasma, które są Valencia Band i The Driving Band (dlatego liczba mnoga w teorii zespołu).

Zespół Valencia

Pasmo jest tworzone przez kombinację orbitali Walencji każdego atomu. Są to ostatnie orbitale zajmowane przez elektrony w każdym pojedynczym atomie.

Walencja pasmo to miejsce, w którym elektrony metalu znajdują się, gdy atomy są rozluźnione. To znaczy, gdy nie byli wzbudzone przez zastosowanie potencjału elektrycznego,.

Zespół jazdy

Pasmo jazdy powstaje w wyniku kombinacji pierwszych niezamieszkanych lub pustych orbitali każdego atomu. Zwykle opaska napędowa jest tworzona przez orbitale P lub D, które nakładają się na siebie. Daje to powstanie pasma, która przypomina autostradę, która przechodzi przez przestrzeń powyżej i poniżej warstw atomów.

Może ci służyć: słabe podstawy

Kiedy elektron wchodzi do warstwy jazdy, mówi się, że jest „demokalizowany”, ponieważ można go swobodnie przenosić z jednego miejsca do drugiego i nie znajduje się wokół żadnego konkretnego atomu.

Przydatna analogia

Aby lepiej zrozumieć, jaka jest struktura pasm tworzonych w metalach, wygodne jest użycie niektórych analogii.

Możemy sobie wyobrazić substancję solidną dowolną substancją, jakby to był budynek, w którym każde mieszkanie reprezentuje atom, a wewnątrz każdego mieszkania pokoje z ich łóżkiem można postrzegać jako orbitale, w których mieszkają elektrony.

Solidne można wyobrazić się jako budynek mieszkalny, w którym każde mieszkanie jest atomem, a elektrony znalezione w nich, mogą przenieść się z jednego mieszkania do drugiego

W Materiał bez kondycji, Wszystkie elektrony znajdują się wokół ich odpowiedniego atomu. Jest to to samo, co powiedzenie, że każde mieszkanie jest zamknięte, a elektrony nie mogą przenosić się z jednego „mieszkania” do drugiego (to znaczy od jednego atomu do drugiego), po prostu dlatego, że wymagana jest dużo energii, aby otworzyć wszystkie drzwi I wyjdź.

Z drugiej strony w Materiał przewodzący Jak metal, wszystko jest bardzo różne. Atomy są tak blisko siebie, że ich orbitale (pokoje) łączą się ze sobą, tworząc pojedynczy gigantyczny orbital. To byłoby jak pukanie wszystkich ścian na podłodze i zrobienie jednego wspólnego pokoju pełnego łóżek.

Ten gigantyczny pokój byłby odpowiednikiem "Valencia Band”, W którym elektrony znajdują się w swoich łóżkach, ale wszystkie są w tym samym pokoju. Oprócz tworzenia tego pokoju, tuż obok można uzyskać szeroką sala, której elektrony mogą użyć do przeniesienia z jednego miejsca do drugiego.

Może ci służyć: chlorek rtęci (ii): struktura, właściwości, uzyskiwanie, użycia

Ten duży korytarz reprezentuje to, co nazywamy "Zespół jazdy". Gdy elektrony znajdują się w hali, nie znajdują się w żadnym konkretnym atomie (są demokowane) i mogą być przenoszone swobodnie z jednego miejsca do drugiego bez żadnego problemu.

Przewodnictwo elektryczne i teoria zespołu

Po zrozumieniu tworzenia Walencji i zespołów napędowych łatwo zrozumieć, dlaczego niektóre materiały są dobrymi kierowcami i dlaczego inne nie.

Kluczem do przewodnictwa elektrycznego jest to, jak trudno jest poruszać lub wzbudzić elektrony znalezione w paśmie Valencia do pasma napędowego.

To zależy tylko od tego, jak bliskie są poziomy energii obu pasm. W zależności od tej różnicy energii można rozróżnić trzy rodzaje materiałów:

Materiały przewodzące

Materiały przewodzące, takie jak metale, charakteryzują się posiadaniem Walencja i zespoły jazdy praktycznie razem I prawie bez różnicy energii między jednym a drugim.

Oznacza to, że minimalne podniecenie.

Zgodnie z wspomnianą analogią byłoby to tak, jakby powiedzieć, że prawie nie ma nic do oddzielenia pokoju wspólnego (Walencia Band) od hali (zespół napędowy). Z tego powodu elektron może łatwo dotrzeć do sali, bez żadnych drzwi, które zapobiega jego przejściu.

Pokój bez ścian i z wieloma łóżek, to obraz podobny do opaski Valencia, który powstaje w metalu. Elektrony mogą łatwo przechodzić z jednego miejsca do drugiego przez korytarze, które są równoważne z pasmem napędowym

Materiały bez kondycji lub izolacji

Co dzieje się z materiałami takimi jak tworzywa sztuczne lub drewno, które nie prowadzą energii elektrycznej? W przypadkach materiałów izolacyjnych zespół Valencia i pasmo napędzające mają bardzo duże różnice energetyczne.

Może ci służyć: kalorymetr

Oznacza to, że aby zabrać elektron z warstwy Walencji do jazdy.

W analogii budynku można to zobaczyć, ponieważ elektrony muszą przejść przez wiele zamkniętych drzwi, aby wydostać się z pokoi na korytarz. Są dosłownie uwięzieni w swoich atomach.

Materiały półprzewodników

Pomiędzy przewodnymi i niekraniczowymi materiałami możemy znaleźć trzecią grupę materiałów o nazwie półprzewodniki.

W tych materiałach walencja i pasma napędowe nie są obok drugiej, jak w materiałach przewodzących, więc istnieje szczelina energetyczna, którą elektrony muszą pokonać, aby móc przejść do pasma napędowego. Jednak ta różnica lub różnica energii nie jest tak wysoka, jak w przypadku materiałów niekraniczowych.

Różnica energetyczna między dwoma pasmami nie pozwala na napędzanie energii elektrycznej w niskich temperaturach. Jednak gdy temperatura jest zwiększona, energia wibracji atomów jest wystarczająca, aby wzbudzić niektóre elektrony do pasma napędowego, aby materiał mógł prowadzić energię elektryczną.

Ponieważ materiały te są czasem izolujące, a czasem są przewodami, nazywane są materiały półprzewodników. Niektóre przykłady tego rodzaju materiałów to krzem, galu i selen.