밴드 이론 예측 :
* 밴드 이론은 마그네슘이 절연체 여야한다고 예측합니다. 이는 원자가 밴드 (전자로 채워진)와 전도 밴드 (빈) 사이의 에너지 간격이 비교적 크기 때문입니다. 전자가 이동하여 전기를 전달하려면이 간격을 뛰어 넘기에 충분한 에너지가 필요합니다.
* 단순화 된 그림에서 MG는 3S 궤도에 2 개의 원자가 전자를 가지고 있습니다. 이 궤도는 겹쳐서 원자가 밴드를 형성합니다. 다음 높은 에너지 수준 (3p)은 전도 대역을 형성합니다.
현실 :
* 그러나 마그네슘은 실제로 전기의 좋은 지휘자입니다.
왜 불일치?
핵심은 단순화 된 밴드 이론의 한계에있다. 전도도에 영향을 미치는 모든 요소를 설명하는 것은 아닙니다.
1. 겹치는 밴드 : 마그네슘의 3S 및 3P 궤도는 별도의 밴드를 형성하지만 간단한 밴드 이론이 제안 할 수있는 것보다 에너지가 더 가깝습니다. 원자가와 전도 밴드 사이에 약간의 겹치면 실온에서도 더 쉬운 전자 이동이 가능합니다.
2. 열 여기 : 에너지 간격이 중요하더라도, 열 에너지는 여전히 원자가 밴드의 일부 전자를 전도 대역으로 자극 할 수 있습니다. 실온에서,이 효과는 마그네슘에서 측정 가능한 전도도를 생성하기에 충분합니다.
3. 불순물 및 결함 : 실제 재료는 완벽하게 순수하지 않습니다. 불순물 및 결정 결함은 밴드 갭 내에서 추가 에너지 수준을 생성하여 전자가 움직일 경로를 제공 할 수 있습니다.
결론 :
밴드 이론은 강력한 도구이지만 근사치입니다. 마그네슘의 전도도는 실제 재료가 단순화 된 모델의 예측에서 벗어나는 행동을 어떻게 나타낼 수 있는지의 예입니다.
밴드 이론이 제한이있는 곳의 다른 예를 탐색하고 싶다면 알려주십시오!
