Apa itu teori band?

Apa itu teori band?

Struktur pita energi untuk kaca natrium logam. Panah mewakili elektron. Setiap atom natrium memiliki 11 elektron. 10 dari mereka berada di orbital internal, dan satu -satunya elektron di Valencia terletak di pita Valencia, sedangkan pita penggerak kosong

Itu Teori band Ini digunakan untuk menjelaskan bagaimana atom logam saling mengikat satu sama lain dan mengapa mereka adalah konduktor listrik yang baik sementara bahan lainnya mengisolasi. Dengan kata lain, Ini adalah teori yang menjelaskan bagaimana tautan logam bekerja.

Di bagian logam apa pun, seperti pada paku atau di sepotong kabel tembaga, misalnya, atom sangat dekat dan sangat dekat satu sama lain.

Menurut teori pita, karena kedekatan ini, orbital atomnya (tempat di mana elektron mereka ditemukan) dicampur untuk membentuk orbital raksasa tunggal yang menyerupai "pita" lebih dari orbital daripada orbital.

Ketika ini terjadi, dua band pada dasarnya terbentuk yaitu band Valencia dan band mengemudi (itulah sebabnya jamak dalam teori band).

Band Valencia

Pita ini dibentuk oleh kombinasi orbital valencia dari masing -masing atom. Ini adalah orbital terakhir yang ditempati oleh elektron di setiap atom individu.

Pita Valencia adalah tempat di mana elektron logam berada saat atom santai. Yaitu, ketika mereka belum bersemangat dengan penerapan potensi listrik, misalnya.

Band mengemudi

Pita penggerak dibentuk oleh kombinasi orbital pertama yang tidak dihuni atau kosong dari masing -masing atom. Biasanya, pita penggerak dibentuk oleh orbital P atau D yang tumpang tindih satu sama lain. Ini memunculkan pita yang menyerupai jalan raya yang melewati ruang yang ada di atas dan di bawah lapisan atom.

Dapat melayani Anda: basis lemah

Ketika sebuah elektron memasuki lapisan mengemudi, dikatakan bahwa itu "didemokalisasi", karena dapat dipindahkan secara bebas dari satu tempat ke tempat lain, dan tidak terletak di sekitar atom tertentu.

Analogi yang berguna

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

Kita dapat membayangkan padatan dari zat apa pun seolah -olah itu adalah bangunan di mana setiap apartemen mewakili atom, dan di dalam setiap apartemen, kamar -kamar dengan tempat tidur masing -masing dapat dilihat sebagai orbital tempat elektron tinggal.

Padatan dapat dibayangkan sebagai bangunan apartemen di mana setiap apartemen adalah atom, dan elektron yang ditemukan di dalamnya, dapat berpindah dari satu apartemen ke apartemen lainnya

Di sebuah Bahan non -konduktor, Semua elektron terletak di sekitar atom masing -masing. Ini sama dengan mengatakan bahwa setiap apartemen ditutup dan elektron tidak bebas untuk berpindah dari satu "apartemen" ke yang lain (yaitu, dari satu atom ke atom lainnya), hanya karena banyak energi yang diperlukan untuk membuka semua pintu dan keluar.

Di sisi lain, di a Bahan konduktif Seperti logam, segalanya sangat berbeda. Atom -atom sangat dekat satu sama lain, sehingga orbital mereka (kamar) bergabung satu sama lain untuk membentuk orbital raksasa tunggal. Ini akan seperti mengetuk semua dinding di lantai dan membuat satu ruang umum penuh dengan tempat tidur.

Kamar raksasa ini akan setara dengan "Band Valencia”, Di mana elektron berada di tempat tidur masing -masing, tetapi semuanya berada di ruangan yang sama. Selain membentuk ruangan ini, tepat di sebelahnya Anda bisa mendapatkan aula lebar yang dapat digunakan elektron untuk berpindah dari satu tempat ke tempat lain.

Itu dapat melayani Anda: merkuri klorida (ii): struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Koridor besar ini mewakili apa yang kita sebut "band mengemudi". Ketika elektron berada di aula, mereka tidak berada di atom tertentu (mereka didemokasikan) dan dapat dipindahkan secara bebas dari satu tempat ke tempat lain tanpa masalah apa pun.

Konduksi Listrik dan Teori Pita

Setelah pembentukan valencia dan band mengemudi dipahami, mudah untuk memahami mengapa beberapa bahan adalah pengemudi yang baik dan mengapa yang lain tidak.

Kunci konduksi listrik adalah betapa sulitnya untuk menggerakkan atau menggairahkan elektron yang ditemukan di pita Valencia ke pita penggerak.

Ini hanya tergantung pada seberapa dekat tingkat energi kedua band. Bergantung pada perbedaan energi ini, tiga jenis bahan dapat dibedakan:

Bahan konduktif

Bahan konduktif, seperti logam, ditandai dengan memiliki Valencia dan band mengemudi secara praktis bersama Dan hampir tanpa perbedaan energi antara satu dan yang lainnya.

Ini berarti rangsangan minimal.

Menurut analogi yang disebutkan di atas, ini akan seperti mengatakan bahwa hampir tidak ada untuk memisahkan ruang bersama (pita Valencia) dari aula (band mengemudi). Untuk alasan ini, elektron dapat dengan mudah mencapai aula, tanpa pintu apa pun yang mencegah bagiannya.

Kamar tanpa dinding dan dengan banyak tempat tidur, adalah gambar yang mirip dengan pita Valencia yang terbentuk dalam logam. Elektron dapat dengan mudah beralih dari satu tempat ke tempat lain melalui aula, yang setara dengan pita penggerak

Bahan non -conductor atau isolasi

Apa yang terjadi pada bahan seperti plastik atau kayu yang tidak menghantarkan listrik? Dalam kasus bahan isolasi, pita Valencia dan pita penggerak memiliki perbedaan energi yang sangat besar.

Dapat melayani Anda: kalorimeter

Ini berarti bahwa, untuk mengambil elektron dari lapisan Valencia ke mengemudi.

Dalam analogi bangunan, ini dapat dilihat sebagai elektron harus melewati banyak pintu tertutup untuk keluar dari kamar mereka ke lorong. Mereka benar -benar terperangkap dalam atom masing -masing.

Bahan semikonduktor

Antara bahan konduktif dan non -conductor kita dapat menemukan kelompok bahan ketiga yang disebut semikonduktor.

Dalam bahan -bahan ini, valencia dan pita penggerak tidak di sebelah yang lain seperti dalam bahan konduktif, jadi ada kesenjangan energi yang harus diatasi oleh elektron untuk dapat diteruskan ke pita penggerak. Namun, kesenjangan atau perbedaan energi ini tidak setinggi dalam kasus bahan non -conductor.

Kesenjangan energi antara kedua pita tidak memungkinkan bahan -bahan ini untuk menggerakkan listrik pada suhu rendah. Namun, ketika suhu meningkat, energi getaran atom cukup untuk menggairahkan beberapa elektron ke pita penggerak, sehingga bahan dapat menghantarkan listrik.

Karena bahan -bahan ini terkadang isolasi dan kadang -kadang mereka adalah konduktor, maka mereka disebut bahan semikonduktor. Beberapa contoh jenis bahan ini adalah silikon, gallium dan selenium.