Prédiction de la théorie de la bande:
* La théorie de la bande prédit que le magnésium devrait être un isolant. En effet, l'écart d'énergie entre la bande de valence (rempli d'électrons) et la bande de conduction (vide) est relativement grand. Pour que les électrons deviennent mobiles et conduisent l'électricité, ils ont besoin de suffisamment d'énergie pour sauter à travers cet écart.
* Dans une image simplifiée, Mg a deux électrons de valence dans son orbitale 3S. Ces orbitales se chevauchent pour former une bande de valence. Le niveau d'énergie supérieur suivant (3p) forme la bande de conduction.
réalité:
* Cependant, le magnésium est un bon chef d'orchestre d'électricité en réalité.
Pourquoi l'écart?
La clé réside dans les limites de la théorie de la bande simplifiée. Il ne tient pas compte de tous les facteurs qui influencent la conductivité:
1. Bandes qui se chevauchent: Alors que les orbitales 3S et 3P du magnésium forment des bandes distinctes, elles sont plus proches en énergie qu'une simple théorie de la bande ne pourrait le suggérer. Il peut y avoir un certain chevauchement entre les bandes de valence et de conduction, permettant un mouvement d'électrons plus facile même à température ambiante.
2. Excitation thermique: Même si l'écart d'énergie est significatif, l'énergie thermique peut toujours exciter certains électrons dans la bande de valence dans la bande de conduction. À température ambiante, cet effet est suffisant pour créer une conductivité mesurable dans le magnésium.
3. impuretés et défauts: Les vrais matériaux ne sont pas parfaitement purs. Les impuretés et les défauts de cristal peuvent créer des niveaux d'énergie supplémentaires dans la bande interdite, fournissant des voies que les électrons se déplacent.
En conclusion:
La théorie des bandes est un outil puissant, mais c'est une approximation. La conductivité du magnésium est un exemple de la façon dont les matériaux réels peuvent présenter un comportement qui s'écarte des prédictions des modèles simplifiés.
Faites-moi savoir si vous souhaitez explorer d'autres exemples de l'endroit où la théorie du groupe a des limites!
