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バンド理論によれば、Mgは絶縁体であり、実際には指揮者であるのはなぜですか?

あなたは絶対に正しいです!バンド理論の予測と導体としてのマグネシウム(Mg)の観察された挙動との間には矛盾があります。その理由は次のとおりです。

バンド理論予測:

*バンド理論は、マグネシウムが絶縁体であるべきであると予測しています。これは、原子価帯(電子で満たされた)と伝導帯(空)の間のエネルギーギャップが比較的大きいためです。 電子がモバイルになり、電気を伝達するには、このギャップを飛び越えるのに十分なエネルギーが必要です。

*単純化された画像では、MGには3S軌道に2つの価電子があります。これらの軌道が重複して価電子バンドを形成します。 次の高いエネルギーレベル(3P)は、伝導帯を形成します。

現実:

*ただし、マグネシウムは現実には電気の優れた導体です。

なぜ矛盾がありますか?

鍵は、単純化されたバンド理論の限界にあります。導電率に影響を与えるすべての要因を説明していません。

1。重複バンド: マグネシウムの3Sおよび3p軌道は別々のバンドを形成しますが、単純なバンド理論が示唆するよりもエネルギーが近づいています。価数と伝導帯の間にはある程度の重複があり、室温でも電子の動きが容易になります。

2。熱励起: たとえエネルギーのギャップが重要であっても、熱エネルギーは原子価帯域の電子を伝導帯に励起することができます。室温では、この効果はマグネシウムに測定可能な導電率を作成するのに十分です。

3。不純物と欠陥: 実際の素材は完全に純粋ではありません。不純物と結晶欠陥は、バンドギャップ内に追加のエネルギーレベルを生み出し、電子が動く経路を提供する可能性があります。

結論:

バンド理論は強力なツールですが、近似です。 マグネシウムの導電率は、単純化されたモデルの予測から逸脱する行動を実際の材料を示す方法の例です。

バンド理論に制限がある場所の他の例を探りたい場合はお知らせください!

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