TEORYA NG BANDA: MODELO AT HALIMBAWA - CHEMISTRY - 2025

Ang teorya ng Band ay isa na tumutukoy sa elektronikong istraktura ng solid bilang isang buo. Maaari itong mailapat sa anumang uri ng solid, ngunit ito ay sa mga metal kung saan ang pinakadakilang tagumpay nito ay naipakita. Ayon sa teoryang ito, ang mga metal na bono ay nagreresulta mula sa pag-akit ng electrostatic sa pagitan ng mga positibong sisingilin na mga ion, at ang mga mobile na electron sa kristal.

Samakatuwid, ang metal na kristal ay may "dagat ng mga elektron", na maaaring ipaliwanag ang mga pisikal na katangian nito. Ang imahe sa ibaba ay naglalarawan ng link na metal. Ang mga lilang tuldok ng mga elektron ay ipinahayag sa isang dagat na pumapaligid sa mga positibong sisingilin na metal na metal.

Ang "dagat ng mga electron" ay nabuo mula sa mga indibidwal na kontribusyon ng bawat metal na atom. Ang mga input na ito ay ang iyong mga orbit na atom. Ang mga istruktura ng metal ay karaniwang siksik; ang mas compact nila, mas malaki ang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng kanilang mga atomo.

Dahil dito, ang kanilang mga orbital na atom ay magkakapatong upang makabuo ng mga makitid na molekular na molekular. Ang dagat ng mga electron ay pagkatapos ay hindi hihigit sa isang malaking hanay ng mga molekular na molekular na may iba't ibang mga saklaw ng energies. Ang saklaw ng mga energies na ito ay bumubuo sa kung ano ang kilala bilang mga banda ng enerhiya.

Ang mga band na ito ay naroroon sa anumang mga rehiyon ng kristal, na kung bakit ito ay itinuturing na isang buo, at mula doon ay nagmumula ang kahulugan ng teoryang ito.

Modelo ng banda ng enerhiya

Kapag ang s orbital ng isang metalikong atom ay nakikipag-ugnay sa kapwa nito (N = 2), nabuo ang dalawang molekulang orbital: isa sa bono (berdeng banda) at isa pang anti-bond (madilim na pulang band).

Kung ang N = 3, tatlong mga molekular na orbital ay nabuo ngayon, kung saan ang gitnang isa (itim na banda) ay hindi nagbubuklod. Kung ang N = 4, apat na orbit ay nabuo at ang isa na may pinakadakilang character na bonding at ang isa na may pinakadakilang anti-bonding character ay higit na pinaghiwalay.

Ang saklaw ng enerhiya na magagamit sa mga molekular na orbital ay lumawak habang ang mga metal atoms sa kristal ay nag-aambag sa kanilang mga orbit. Nagreresulta din ito sa isang pagbawas sa masiglang puwang sa pagitan ng mga orbit, hanggang sa punto na sila ay tumutubo sa isang banda.

Ang band na ito ay binubuo ng mga orbital ng s ay may mga rehiyon na may mababang enerhiya (ang mga kulay berde at dilaw) at mataas na enerhiya (ang mga kulay na orange at pula) Ang lakas ng labis na lakas nito ay may mababang density; gayunpaman, sa gitna ang karamihan sa mga molekular na orbital ay puro (puting banda).

Nangangahulugan ito na ang mga electron ay "tumakbo nang mas mabilis" sa gitna ng banda kaysa sa mga dulo nito.

Antas ng Fermi

Ang electivity ng kuryente pagkatapos ay binubuo ng paglipat ng mga electron mula sa isang valence band sa isang conduction band.

Kung ang agwat ng enerhiya sa pagitan ng parehong mga banda ay napakalaking, mayroon kang isang insulating solid (tulad ng B). Sa kabilang banda, kung ang agwat na ito ay medyo maliit, ang solid ay isang semiconductor (sa kaso ng C).

Kapag tumaas ang temperatura, ang mga electron sa band ng valence ay nakakakuha ng sapat na enerhiya upang lumipat patungo sa conduction band. Nagreresulta ito sa isang electric current.

Sa katunayan, ito ay isang kalidad ng mga solido o mga materyales na semiconductor: sa temperatura ng silid ay nakikinig sila, ngunit sa mataas na temperatura sila ay kondaktibo.

Intrinsic at extrinsic semiconductors

Ang mga intactins conductors ay ang mga kung saan ang puwang ng enerhiya sa pagitan ng valence band at ang conduction band ay maliit na maliit para sa thermal energy upang payagan ang mga elektron na dumaan.

Sa kabilang banda, ang mga extrinsic conductors ay nagpapakita ng mga pagbabago sa kanilang mga elektronikong istraktura pagkatapos ng doping na may mga impurities, na pinatataas ang kanilang kuryente. Ang karumihan na ito ay maaaring isa pang metal o isang elemento ng hindi metal.

Kung ang karumihan ay may maraming mga electron ng valence, maaari itong magbigay ng isang banda ng donor na nagsisilbing tulay para sa mga electron sa band ng valence upang tumawid sa conduction band. Ang mga solido na ito ay n-type semiconductors. Narito ang pangalan n ay nagmula sa "negatibo."

Sa itaas na imahe ang donor band ay isinalarawan sa asul na bloke sa ibaba lamang ng conduction band (Type n).

Sa kabilang banda, kung ang karumihan ay may mas kaunting mga electron ng valence, nagbibigay ito ng isang bandang tumatanggap, na nagpapaikli sa agwat ng enerhiya sa pagitan ng valence band at ng conduction band.

Ang mga electron ay unang lumipat patungo sa banda na ito, na iniwan ang mga "positibong butas", na lumilipat sa kabaligtaran na direksyon.

Dahil ang mga positibong butas na ito ay minarkahan ang pagpasa ng mga electron, ang solid o materyal ay isang uri ng semiconductor.

Mga halimbawa ng teorya na inilalapat sa banda

- Ipaliwanag kung bakit ang mga metal ay makintab: ang kanilang paglipat ng mga electron ay maaaring sumipsip ng radiation sa isang malawak na hanay ng mga haba ng daluyan kapag tumalon sila sa mas mataas na antas ng enerhiya. Pagkatapos ay naglalabas sila ng ilaw, bumalik sa mas mababang antas ng banda ng conduction.

- Ang crystalline silikon ay ang pinakamahalagang materyal na semiconductor. Kung ang isang bahagi ng silikon ay doped na may mga bakas ng isang elemento 13 na grupo (B, Al, Ga, In, Tl), ito ay nagiging isang uri ng semiconductor. Sapagkat kung ito ay doped na may isang elemento ng pangkat 15 (N, P, As, Sb, Bi) ito ay nagiging isang n-type semiconductor.

- Ang light emitting diode (LED) ay isang pn board semiconductor. Ano ang ibig sabihin nito? Na ang materyal ay may parehong uri ng semiconductors, parehong n at p. Ang mga elektron ay lumipat mula sa conduction band ng n-type semiconductor sa valence band ng p-type semiconductor.

Mga Sanggunian

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral, p 486-490.
2. Shiver & Atkins. (2008). Diorganikong kimika. (Ikaapat na edisyon., Pp. 103-107, 633-635). Mc Graw Hill.
3. Nave CR (2016). Teorya ng Band ng Solids. Nakuha noong Abril 28, 2018, mula sa: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Steve Kornic. (2011). Ang pagpunta mula sa mga Bono hanggang Bands mula sa Punto ng Pangangalan ng Chemist. Nakuha noong Abril 28, 2018, mula sa: chembio.uoguelph.ca
5. Wikipedia. (2018). Extrinsic semiconductor. Nakuha noong Abril 28, 2018, mula sa: en.wikipedia.org
6. BYJU'S. (2018). Ang teorya ng band ng mga metal. Nakuha noong Abril 28, 2018, mula sa: byjus.com