Teorija bend tvari. Kvantna mehanika za lutke

Ovaj članak objašnjava što je bend teorija tvari. Prikazan, što je razlog da je prikaz strukture materije. Rezultati metala različitih od dielektrika i poluvodiča.

Rozeta i Button

Koliko puta dnevno ćemo kliknuti na različitim gumbima? Nitko nije ni mislio da se ne može računati - postalo tako poznato da djelovanje. A čovjek ne misli da je sve to samo moguće zahvaljujući kako je lako nosi električnu struju u metalima. Upali svjetlo, kuhati kotlić, pokrenite perilicu, a da ne spominjem akcije na pametnim telefonima, znači zatvoriti strujni krug i ostavite elektrona u vodičima na posao umjesto ljudi. Objašnjenje takvih pojava kao vodljivosti setu. Najočitiji, možda je teorija bend krute tvari.

Atom i kotlići

Svatko tko je bio u srednjoj školi, ima ideju o strukturi atoma. Sjetite se oko pozitivno nabijene teške jezgre (sastoji od protona i neutrona) okretati pluća malo elektrona. Broj negativnih čestica točno jednak broj pozitivnih. Kako se ne bi kalibra čitatelja, objašnjavaju u stilu „kvantne mehanike za lutke”. Svaki elektron orbita je strogo ograničen, za koje se može okretati oko jezgre u određenom kemijskom elementu. S druge strane, svaka vrsta ima jedinstveni uzorak ugljika kao orbite. Bilo je tako spectroscopists znanstvenici razlikovati bor od selena i arsena iz natrija. Međutim, osim čistih tvari u prirodi, postoji beskonačan broj različitih kombinacija. Kvantna mehanika (za lutke, čitatelj bi trebao zapamtiti) tvrdi da u kompleksnim spojevima orbite križaju, spajanje, transformirati, rastegnut, stvarajući vezu. Njihova kvaliteta ovisi o vrsti: kovalentna i ionske jači, vodik, na primjer, je slabiji.

kristalna struktura

Čvrsta tijela je teže. Za model koji koristi teoriju bend krutih tvari, obično se savršeni kristal. To znači da je beskrajan i bez grijeha - svaki atom na svoje mjesto, ukupni naboj je nula. Kernel fluktuiraju oko određenog položaja ravnoteže, ali elektroni mogu reći u ukupnom poretku. Ovisno o tome kako „lako” jedan atom donira svoje susjedne negativne čestice, on dobiva čvrsto unaprijed određene elektronske strukture dielektrika ili metala oblaka. Dodao bih da prilikom razmatranja pretpostavlja se da su svi elektroni zauzimaju minimalnu količinu energije na njih, što znači da je tijelo na nula Kelvina. Na višim temperaturama, amplituda oscilacija kao jezgre i elektrona snažno i, stoga, potonji su mogli zauzeti višu razinu energije. Negativne čestice distribucija postaje „labava”. U nekim problemima, važno je, međutim, kako bi opisao taj fenomen kao takav temperatura nije toliko važno.

Princip Pauli i utovarivač

Koncept teorije band krutih tvari može se postići samo dobro zapamtiti ono što je načelo Pauli. Ako zamislimo da se elektroni - vreća šećera, a zatim, ako tih vrećica puno, uvjetno utovarivač će nametnuti jedni na druge. Svaki „torba” ima svoje mjesto u prostoru. Za elektrona, to znači da u određenom stanju samo jedan može biti u jednom sustavu. To je princip isključenost Pauli. Imajte na umu da imamo u vidu idealne uvjete, odnosno temperaturu nula Kelvina, a beskonačno kristal. Cijeli sustav je u istim uvjetima temperature, mehanička naprezanja, nedostaci su isti u svim dijelovima cjeline.

Elektronički kristali zona

U kristalu, mnoštvo jedne vrste atoma. Jedan mol tvari sadrži deset do dvadeset i trećeg stupnja elemenata. Koliko molova po kilogramu, na primjer, soli? Tako da čak mogu reći da čak i najmanji kristal sadrži nezamislivo mnogo atoma. Svaki kemijski element ima svoj uzorak elektronskih orbita, i što učiniti ako su u jednom tijelu malo? Uostalom, prema načelu Pauli exclusion, moraju zauzimati različita stanja. Band teorija krutina nudi sljedeće način - elektron orbite postaju različite energije. Razlika između njih je toliko mali da su pritisnuli, oslanjajući se na međusobno vrlo dobro da se formira kontinuirani zonu. Tako, svaka razina elektrona u atomu se pretvara u zoni u skupni kristala. Elementi band teorije krute tvari mogu pomoći objasniti razliku između izolatora i vodiča.

Elektronički unutar zone

Već smo razgovarali o tome što se događa s mnogo elektrona, koji je u atomu nalaze u istoj orbiti, formiranje kristala. No, njihovo ponašanje unutar zone sve dok ne ostavi svijetli. Podijelite ovu već važan jer određuje razliku između metala i nemetala. Kao što je već spomenuto, teorija bend krutina pokazuje da je razina energije unutar benda pojedinačnih atoma različite orbite razlikuju toliko malo da je gotovo čine kontinuirani spektar. Dakle, prevladati potencijalnu barijeru između elektrona nije teško - to im slobodno kreće, jer je to dovoljno, čak i topline. Međutim, svaki od dozvoljenog band ima svoje granice. Uvijek postoji razina energije koja je viša ili niža od ostalih.

Valencija zabranjeno, provodljivost

Između tih zona ima površinu od energije, gdje nema razina na kojoj se elektron može biti. Na ljestvicama, ona se pojavljuje kao bijeli jaz. A ona se zove pojas. Da bi prevladali taj barijere elektron može samo pizdun. Dakle, on mora dobiti prikladno za tu energiju. Zona s najvećom energijom, koja je za ovu vrstu atoma dozvoljeno postojanje elektrona se naziva valentni pojas, i to nakon - vodljivost.

metal dielektrična

Provođenje teorija bend krutina tvrdi da prisutnost ili odsutnost elektrona u vodljivi pojas pokazuje kako se lako teče u ovoj tekućoj tvari. Tako različiti metali i dielektrici. U prvom slučaju, vodljivi pojas već sadrži elektrone, jer se preklapa s valencijom. Sredstvo negativne čestice mogu slobodno kretati pod djelovanjem magnetskog polja, bez ikakvih dodatnih unosa energije. Stoga je električna struja u metalima čini tako jednostavno, u stvari - odmah, čim terena. I iz istog razloga, žica izrađena je od čelika, bakra, aluminija.

Materijali za koje je valencija i provođenja trake razdvojene energetski zove dielektrika. Ovi elektroni su zarobljeni u nižoj razini dopuštene. Pojas dijeli negativne čestice od razine na kojoj su mogli slobodno kretati. A energija koja mora biti prijavljena elektrona da se to prevlada, uništiti materijal. Ili promijeniti svoja svojstva do neprepoznatljivosti. Dakle, plastičnom folijom žice se topi i opekline, ali ne provodi struju.

poluvodiči

No, tu je srednji Klasa materijala koji imaju pojasni, ali pod određenim uvjetima mogu obavljati električne struje. Oni su pozvani - poluvodiči. Kao dielektrika, imaju energetski jaz između provođenja i valencijom. Međutim, to je sve manje i prevladati uz malo truda. Klasična poluvodič je silicij (latinski - silicijev). Poznati Silicijska dolina je poznata tehnologija zasnovanih na upotrebi kristala ove tvari je stvaranje elektroničke uređaje.