Kaj je teorija skupine?

Kaj je teorija skupine?

Struktura energetskih pasov za kovinsko natrijev steklo. Puščice predstavljajo elektrone. Vsak natrijev atom ima 11 elektronov. 10 jih je v notranjih orbitalih, edini elektron v Valenciji pa se nahaja v pasu Valencia, medtem ko je vozni pas prazen

The Teorija skupine Uporablja se za razlago, kako se kovinski atomi vežejo drug na drugega in zakaj so tako dobri električni prevodniki, medtem ko drugi materiali izolirajo. Z drugimi besedami, To je teorija, ki pojasnjuje, kako deluje kovinska povezava.

V katerem koli kosu kovine, kot v nohtu ali v koščku bakrenega kabla, so atomi zelo blizu in zelo blizu drug drugemu.

Glede na teorijo pasov se zaradi te bližine njene atomske orbitale (kraj, kjer najdejo njihovi elektroni) mešajo, da tvorijo enotno velikansko orbitalo, ki spominja na "bend" več kot orbital kot orbital.

Ko se to zgodi, sta v bistvu oblikovana dva benda, ki sta valencia in gonilni pas (zato je množina v teoriji benda).

Band Valencia

Ta pas tvori kombinacija orbitalov Valencije vsakega atoma. To so zadnje orbitale, ki jih v vsakem posameznem atomu zasedajo elektroni.

Band Valencia je kraj, kjer se nahajajo elektroni kovine, ko so atomi sproščeni. To je, ko na primer niso navdušeni z uporabo električnega potenciala.

Gonilni pas

Gonilni pas tvori kombinacija prvih nezasedenih ali praznih orbitalov vsakega atoma. Običajno gonilni pas tvorijo p ali d orbitale, ki se med seboj prekrivajo. To povzroči pas, ki spominja na avtocesto, ki gre skozi prostor, ki je nad in pod plasti atomov.

Vam lahko služi: šibke baze

Ko elektron vstopi v vozni plast, se reče, da je "demokaliziran", saj ga je mogoče prosto premikati iz enega kraja na drugega in se ne nahaja okoli nobenega določenega atoma.

Uporabna analogija

Če želite bolje razumeti, kakšna je struktura pasov, ki se oblikujejo v kovinah, je priročno uporabiti nekatere analogije.

Lahko si predstavljamo trdno snov katere koli snovi, kot da gre za stavbo, v kateri vsako stanovanje predstavlja atom, znotraj vsakega stanovanja.

Trdno si lahko predstavljamo kot stanovanjska zgradba, v kateri je vsako stanovanje atom, in elektroni, ki jih najdemo v njih, se lahko premaknejo iz enega stanovanja v drugo

V Neprevodniški material, Vsi elektroni so nameščeni okoli svojega atoma. To je isto, kot če rečem, da je vsako stanovanje zaprto in da se elektroni ne morejo premikati iz enega "stanovanja" v drugo (torej iz enega atoma do drugega), preprosto zato, ker je potrebno veliko energije za odpiranje vseh vrat in pojdi ven.

Na drugi strani v a Prevodni material Kot kovina so stvari zelo različne. Atomi so tako blizu drug drugemu, da se njihove orbitale (sobe) združijo med seboj, da tvorijo eno samo velikansko orbitalo. To bi bilo kot potrkati vse sten na tla in narediti eno skupno sobo, polno postelj.

Ta velikanska soba bi bila enakovredna "Valencia Band", V katerem so elektroni v svojih posteljah, vendar so vsi v isti sobi. Poleg oblikovanja te sobe lahko tik ob njej dobite široko dvorano, ki jo lahko elektroni uporabljajo za premikanje iz enega kraja na drugega.

Lahko vam služi: živosrebrni klorid (ii): struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

Ta velik koridor predstavlja tisto, čemur pravimo "gonilni pas". Ko so elektroni v dvorani, se ne nahajajo v nobenem določenem atomu (so democizirani) in jih je mogoče prosto premikati iz enega kraja v drugega brez težav.

Električna prevodnost in teorija pasov

Ko se razume oblikovanje Valencije in gonilnih pasov, je enostavno razumeti, zakaj so nekateri materiali dobri vozniki in zakaj drugi ne.

Ključ do električne prevodnosti je, kako težko je premikati ali navdušiti elektrone, ki jih najdemo v pasu Valencia do gonilnega pasu.

To je le odvisno od tega, kako blizu sta ravni energije obeh pasov. Odvisno od te energijske razlike je mogoče razlikovati tri vrste materialov:

Prevodni materiali

Za prevodne materiale, kot so kovine, je značilno, da imajo Valencia in gonilni pasovi praktično skupaj In skoraj brez energijske razlike med enim in drugim.

To pomeni, da je minimalno navdušenje.

Po omenjeni analogiji bi bilo to tako, kot da bi rekli, da skoraj ni ničesar, kar bi ločilo skupno sobo (valencia bend) od dvorane (gonilni pas). Zaradi tega lahko elektron zlahka pride v dvorano, brez vrat, ki preprečujejo njegov prehod.

Soba brez sten in s številnimi posteljami je podoba, podobna pasu Valencia, ki je nastala v kovini. Elektroni lahko zlahka prehajajo iz enega kraja v drugega skozi dvorane, ki so enakovredni vozniškem pasu

Neprevodniški ali izolacijski materiali

Kaj se zgodi z materiali, kot so plastika ali les, ki ne vodijo električne energije? V primerih izolacijskih materialov imata pas Valencia in gonilni pas zelo velike razlike v energiji.

Vam lahko služi: kalorimeter

To pomeni, da za odpeljanje elektrona iz plasti Valencije na vožnjo.

V analogiji stavbe je to mogoče videti, saj morajo elektroni iti skozi številna zaprta vrata, da se iz svojih sob odpravijo na hodnik. So dobesedno ujeti v svojih atomov.

Polprevodniški materiali

Med prevodnimi in neprevodniškimi materiali lahko najdemo tretjo skupino materialov, imenovano polprevodniki.

V teh materialih valencia in gonilni pasovi niso zraven drugega kot v prevodnih materialih, zato obstaja energetska vrzel, ki jo morajo elektroni premagati, da bodo lahko prešli na gonilni pas. Vendar ta razlika v vrzeli ali energiji ni tako visoka kot pri materialih, ki niso prevodniki.

Energetska vrzel med obema pasoma teh materialov ne omogoča, da bi vozili električno energijo pri nizkih temperaturah. Ko pa se temperatura poviša, energija vibracij atomov zadostuje za vzbujanje nekaterih elektronov na gonilni pas, tako da lahko material izvede elektriko.

Ker so ti materiali včasih izolacijski in včasih so vodniki, potem jih imenujemo polprevodniški materiali. Nekaj ​​primerov te vrste materialov so silicij, galij in selen.