Bandtheorie Voorspelling:

* Bandtheorie voorspelt dat magnesium een ​​isolator moet zijn. Dit komt omdat de energiekloof tussen de valentieband (gevuld met elektronen) en de geleidingsband (leeg) relatief groot is. Voor elektronen om mobiel te worden en elektriciteit te leiden, hebben ze voldoende energie nodig om over deze kloof te springen.

* Op een vereenvoudigd beeld heeft MG twee valentie -elektronen in zijn 3s orbitaal. Deze orbitalen overlappen elkaar om een ​​valentieband te vormen. Het volgende hogere energieniveau (3p) vormt de geleidingsband.

realiteit:

* Magnesium is echter in werkelijkheid een goede geleider van elektriciteit.

Waarom de discrepantie?

De sleutel ligt in de beperkingen van de vereenvoudigde bandtheorie. Het houdt niet rekening met alle factoren die de geleidbaarheid beïnvloeden:

1. Overlappende banden: Hoewel de 3S- en 3P -orbitalen van magnesium aparte banden vormen, zijn ze dichter in energie dan een eenvoudige bandtheorie zou kunnen suggereren. Er kan enige overlapping zijn tussen de valentie- en geleidingsbanden, waardoor gemakkelijker elektronenbewegingen mogelijk zijn, zelfs bij kamertemperatuur.

2. Thermische excitatie: Zelfs als de energiekloof aanzienlijk is, kan thermische energie nog steeds sommige elektronen in de valentieband op de geleidingsband opwinden. Bij kamertemperatuur is dit effect voldoende om een ​​meetbare geleidbaarheid in magnesium te creëren.

3. onzuiverheden en defecten: Echte materialen zijn niet perfect puur. Onzuiverheden en kristalafwijkingen kunnen extra energieniveaus creëren binnen de bandafstand, waardoor routes voor elektronen kunnen bewegen.

Conclusie:

Band Theory is een krachtig hulpmiddel, maar het is een benadering. De geleidbaarheid van Magnesium is een voorbeeld van hoe reële materialen gedrag kunnen vertonen dat afwijkt van de voorspellingen van vereenvoudigde modellen.

Laat het me weten als je andere voorbeelden wilt verkennen van waar bandtheorie beperkingen heeft!