bandes (conduction,valence,interdite)

[hterrolle]

Bonjour,

je viens de lire quelleque article sur la notion de bande d'energie.

toutefois il y a quelques chose qui me trouble.

1) pour les metaux la bande de valence (BV) correspond a la bande de conduction(BC) => BV=BC
2) la bande interdite se trouve entre le haut de la bande de valence et le bas de la bande de conduction

donc pour les metaux il n'y a pas de bande interdite, elle n'existe que dans les cristaux c'est bien ca ?

[labostyle]

elle n'existe que dans les cristaux c'est bien ca ?

qu'entend tu par cristaux

[hterrolle]

salut labostyle,

tu m'as devencé c'etait le sujet de ma prochaine question

Pour se que j'en ais compris un cristal impose une organisation, structure reguliere des atomes ?

[labostyle]

Salut hterrolle,

voici la définition d'un cristal :

Un cristal est un solide polyédrique, plus ou moins brillant, à structure régulière et périodique, formée d'un empilement ordonné d'un grand nombre d'atomes, de molécules ou d'ions.

« Ordonné » signifie qu'un même motif est répété à l'identique selon un réseau régulier. La plus petite partie du réseau permettant de recomposer l'empilement est appelée une maille.

« Grand nombre » résulte des grandes dimensions du cristal (quelques micromètres à plusieurs millimètres) en comparaison avec la taille d'une maille : typiquement quelques dixièmes de nanomètres.

Les cristaux les plus communs sont les sels, le sucre, les silicates, les oxydes, les sulfures, les métaux, les pierres précieuses (gemmes), la neige. Certains objets sont composés d'un seul cristal (par exemple les pierres précieuses), on parle alors de « monocristal ». Mais la plupart des objets sont composés de plusieurs cristaux accolés (ou cristallites), on parle de « polycristaux ».

Les solides caractérisés par l'irrégularité de l'arrangement de leurs atomes sont qualifiés d'amorphes.

[labostyle]

donc pour les metaux il n'y a pas de bande interdite, elle n'existe que dans les cristaux c'est bien ca ?

Un exemple de bon conducteur est le soduim, il ne présent pas de bande interdite. En revanche il existe des métaux qui présente des bandes interdites. Tu as des semi-conducteur tel que le InGaAs qui présente des bandes interdites. Tu as aussi des métaux qui sont des isolants, et comme tu le sais les isolants présentes eux aussi des gap.

[hterrolle]

Merci labostyle,

par contre j'ai un peux de mal a comprendre la notion de gap. Est ce relié a la notion de bande interdite ?

un peut de precision serait le bien venu.

[labostyle]

gap=bande interdite en anglais

[hterrolle]

Maerci,

donc si j'ai bien compris lorsque les atome se lient a d'autre atome la structure electronique varie. Certain electron sont utilisé pour les liaisons entre les atomes. C'est electron appartiennent a la bande de valence. Tandis que les electron de conduction appartiennent a la bande de conduction. Dans certain assemblege d'atomes, une bande intermediaire entre c'est deux bandes existe. Cette bande est la bande interdite ou gap (en anglais).

Il y a quand même un truc qui me perturbe. Si dans un metal (BV)=(BC). Cela veux dire que les liaison entre atome sont fait avec les electrons libres. Donc comment concilié qu'il soit a la fois libre est utilisé pour les liaisons. Le seul moyen et de considerer que les liaison dans un métal n'utilise pas tous les atomes disponibles pour que celui ci soit conducteur.

[hterrolle]

suite :

et par consequence dans un isolant tous les electron de valence devraient être utilisé dans les liaison entre atome. puisqu'il n'y a pas de conduction il n'y a donc pas d'electron sur les couche de conduction.

Se qui me surprends c'est que dans certain cas une augmentation de temperature va permettre a certain electron de se rretruvé dans la couche de conduction (semi conducteur) et que dans d'autre cas c'est l'inverse qui se passe a savoir qu'une diminution de temperature va permettre a certain electron de passer dans une couche de conduction (supraconducteur).

Il me semble donc que se paradoxe, effet de la temperature sur un composé, Puisse être expliqué plus simplement.

Lorsque la temperature baisse les electron sont censé prendre de l'energie alors que lorsqu'elle augmente leur energies augmente. Comment concilié les deux a la fois.

Idée de reponse :

dans le cas du refroidissement (supraconductivité): certains electron perde de l'energie est le mouvement ( phonon) des atome diminue. Il s'ensui que le materiaux dans certain cas voit sont volume diminué donc diminution de l'agitaion des atomes. il y a donc 2 possiblitées :
1) diminution des distance de liaison entre atome (la bande de valence se rapproche du noyau. donc possiblité que certain electron devienne libre si ont applique une difference de potantiel electrique.
2) On sait que la baisse de T° augmente la dureté et la fragilité alors que sa hausse augmente la resiliance et diminue la dureté. cette fragilité peux facilement être expliqué par une reduction des liaison entre atome. Se qui implique donc que certain electron vont devenir libre.

dans le cas de l'augmentation de temperature : certains electron vont acquerir un surplus d'energie est vont passer sur la bande de conduction. Cela implique aussi dans cas 2 possibilitées:
1) des electrons des bandes inferieur a la bande de valence doivent monté sur vers celle ci (pas demmision EM)
2) certaines liaisons doivent se detruire (dans le cas d'un isolant) afin de liberer un electron qui deviens de coup libre de monter sur la bande de conduction.

Ais je dis de grosses betises ?

[labostyle]

donc si j'ai bien compris lorsque les atome se lient a d'autre atome la structure electronique varie. Certain electron sont utilisé pour les liaisons entre les atomes. C'est electron appartiennent a la bande de valence. Tandis que les electron de conduction appartiennent a la bande de conduction. Dans certain assemblege d'atomes, une bande intermediaire entre c'est deux bandes existe. Cette bande est la bande interdite ou gap (en anglais).

Le fait qu'une liaison se forme, cela induit une modification de la strucure élecronique de ton atome ou bien de ta molécule. Juste par analogie avec l'atomistique, lorsque tu construit un diagramme d'énergie d'une molécule par exemple une diatomique c'est plus simple, tu crées des nouveaux niveaux d'énergie. Les électrons qui permet de former une laison se trouve bien dans la bande de valence, en revanche les électrons qui se trouve dans la bande de conduction, eux permettent par exemple de conduire l'électricité (voir phénomène de supraconductivité). En revanche certains métaux présentent des gap dit aussi bande interdite, plus le gap est grand et plus tu as un mauvais conducteur. Pour les tres bon conducteur tel que le soduim, on a BV=BC

[labostyle]

et par consequence dans un isolant tous les electron de valence devraient être utilisé dans les liaison entre atome. puisqu'il n'y a pas de conduction il n'y a donc pas d'electron sur les couche de conduction.

tu pourrais être plus clair !

[labostyle]

Se qui me surprends c'est que dans certain cas une augmentation de temperature va permettre a certain electron de se rretruvé dans la couche de conduction (semi conducteur) et que dans d'autre cas c'est l'inverse qui se passe a savoir qu'une diminution de temperature va permettre a certain electron de passer dans une couche de conduction (supraconducteur).

Relie ta phrase, tu t'embrouilles.
PS: tu peux avoir de la supraconductivité à haute et base température

[labostyle]

dans le cas du refroidissement (supraconductivité): certains electron perde de l'energie est le mouvement ( phonon) des atome diminue. Il s'ensui que le materiaux dans certain cas voit sont volume diminué donc diminution de l'agitaion des atomes.

En réduisant la température d'un atome, tu réduit sa vitesse et par conséquent son énergie cinétique. Dans les solides, en réduisant la température, tu "prives" ton atome ("phonon") à des mouvements de rotations, et de translations, il vibre uniquement, en quelque sorte autour d'un point "de référence" (abus avec l'emploi de ce terme, c'est imagé)

[labostyle]

la bande de valence se rapproche du noyau.

ca ne veut rien dire

[labostyle]

On sait que la baisse de T° augmente la dureté et la fragilité alors que sa hausse augmente la resiliance et diminue la dureté.

la rigidité de quoi ? (atome, électron, lune...)