228

A HibUl. IM1U.1 .Vvu    r„, r ), buui :uO

ISBN D4H1II ł-7. © l>. »N TOS >*}

228    7 CIAŁO STAŁE

rozważać atomy zawierające tylko jeden elektron walencyjny, a w ięc takie jak atomy litu czy sodu. W stanie podstawowym zachowanie tego elektronu opisuje oczywiście otbi-tal s. Wyobraźmy sobie teraz, że dwa takie atomy (np. atom 1 i atom 2) znalazły się obok siebie w odległości, która odpowiada odstępom atomów w sieci przestrzennej. W tych warunkach następuje nakładanie się zewnętrznych orbitali w wyniku czego powstają dwa orbitale cząsteczkowe, z których jeden — orbita! wiążący — mii energię niższą, drugi oibital antywiążący energię wyższą niż energia wyjściowych oibitali atomowych. Obydwa orbitale są orbitalami dwuccntrowymi. tj. orbitalami zlokalizowanymi Dodajmy teraz jeszcze jeden atom. umieszczając go w ten sposób, by zajął pozycję odpowiadającą pozycji węzła sieciowego tuż. obok atomu 2. Orbital s nowego atomu 3 nakłada się teraz z orbilulcm s atomu 2. W układzie, w którym orbital s atomu I nakłada się z orbitalom s atomu 2. a orbital a atomu 2 nakłada się ponadto z oibitalcm s atomu 3. pojawiają się 3 orbitale cząsteczkowe. Jeden spośród nich jest orbitalcm wiążącym i ma energię niższą, jeden jest orbitalem niewiążącym i ma energię równą, jeden wreszcie jest orbitalcm antywiążącym i ma energię wyższą niż energia wyjściowych orbitali atomowych, Orbitale te rozpościerają się na trzy atomy. Są to orbitale zdelokalizowane Elektron, którego zachowanie opisuje laki oibital. możemy spotkać przy którymkolwiek z trzech atomów Po dodaniu czwartego atomu, który zajmie następną naibhzszą pozycję w węźle sieci przestrzennej, zamiast 4 nakładających się oibitali atomowych uzyskujemy cztery orbitale cząsteczkowe, dwa wiążące i dwa antywiązące. również zdelokalizowane. obejmujące swoim zasięgiem wszystkie cztery atomy Przez dodanie w podobny sposób dalszych atomów możemy zbudować sieć przestrzenną rozpatrywanego metalu złożoną na przykład z N atomów Zachowanie się iV elektronów walencyjnych wniesionych przez wszystkie atomy opisuje teraz. N orbitali cząsteczkowych. Każdemu z tych orbitali odpowiada inny poziom energetyczny. Odległości tych poziomów w miarę zwiększania się liczby oibitali. stają się jednak coraz mniejsze (rys. 7.17j. W rzeczywistych ciałach stałych odległości te są rzędu lO"¹ J (10"" cV). Są one tak małe. żc. praktycznie rzecz biorąc, tworzą ciągłe pasmo stanów energetycznych. Ostatecznym rezultatem wzajemnego oddziaływania atomów, które weszły w skład sieci przestrzennej rozpatrywanego przez nas metalu, jest rozszczepienie poziomów energetycznych obecnych w wolnych atomach na pasma energetyczne. W przypadku litu takie pasmo jest tylko w połowie wypełnione elektronami. Każdy zdelokalizowany orbital może bowiem, jak zawsze, pomieścić co najwyżej dwa elektrony (oczywiście o przeciwnych spinach), w układzie natomiast mamy N orbitali i N elektronów walencyjnych.

Rys. 7.17. Powstawanie pasma energetycznego