Cos'è una banda di conduzione?
Utilizzato nella meccanica quantistica, il termine banda di conduzione si riferisce a un'area di orbitali combinati, o una banda, per elettroni in una molecola.A differenza della banda di valenza, la banda di conduzione contiene raramente elettroni.Negli stati eccitati, gli elettroni si sposteranno momentaneamente nella banda di conduzione prima di rilasciare la loro energia e ricadere in orbitali di elettroni inferiori.Comprendere il comportamento degli elettroni per quanto riguarda questa band è utile per comprendere il modo in cui si comportano varie sostanze.Nella meccanica quantistica, il concetto della banda di conduzione è affrontato nella teoria della banda.
Gli atomi sono disposti con protoni e mdash;particelle caricate positivamente mdash;e neutroni mdash;particelle neutre e mdash;raggruppato al centro.Electrons Mdash;minuscole molecole caricate e mdash;Orbita il cluster centrale, simile al modo in cui i pianeti nel sistema solare orbitano il sole.Come i pianeti, gli elettroni hanno fissato orbite.A differenza dei pianeti, tuttavia, gli elettroni possono spostarsi in un'orbita diversa se ottengono abbastanza energia.
In generale, gli elettroni si trovano negli orbitali inferiori di un atomo.Gli elettroni riempiranno sempre prima l'orbitale più basso, passando al successivo solo quando il primo è riempito.Questo posizionamento naturale è chiamato stato fondamentale degli atomi.
Gli elettroni di valenza di un atomo, o quelli di solito presenti nella banda più esterna degli orbitali dello stato fondamentale, sono in grado di essere condivisi con altri atomi.Nei legami covalenti, gli elettroni di valenza di più atomi condividono i loro orbitali.Gli orbitali originali degli elettroni di valenza si confondono insieme, creando una banda di valenza nella molecola.
Quando gli elettroni ottengono energia o raggiungono uno stato eccitato, possono spostarsi su orbitali più alti, trovati nella banda di conduzione.Gli elettroni devono avere abbastanza energia per saltare su un'area non elettronica o di gap di banda, al fine di raggiungere la banda di conduzione.Poiché gli elettroni alla fine preferiscono essere nello stato fondamentale, una volta nella banda di conduzione, rilasciano energia sotto forma di fotoni di luce e ricadono nei loro orbitali della banda di valenza.Il tempo totale di un elettrone è nella banda di conduzione è inferiore a un secondo.
La capacità degli elettroni di raggiungere la banda di conduzione determina la conduttività elettrica di un oggetto.Diverse sostanze hanno dimensioni di gap di banda diverse, quindi alcune sostanze richiedono meno energia per spostare gli elettroni tra orbitali.Ad esempio, i conduttori hanno un piccolo divario di banda, quindi gli elettroni non richiedono molta energia per saltare questo divario minimo e raggiungere la banda di conduzione.Questo è il motivo per cui i conduttori sono ideali per condurre elettricità.Al contrario, gli isolanti hanno un divario di banda molto grande, quindi richiedono significativamente più energia per gli elettroni per fare il salto e quindi non conducono bene l'elettricità.