Conductivité électrique et forme cristalline des métaux?

[ecolami]

Bonjour,
Existe-t-il une relation entre la forme cristalline d'un métal et sa conductivité électrique?
Ou encore peut-on observer que certaines formes cristallines sont systématiquement meilleures conductrices?
La question qui m'a amené a cette réflexion est de savoir dans un métal le nombre d'électrons que chaque atome a fourni pour former le nuage électronique entourant les noyaux ionisé (=les ions métalliques). Je ne sais pas si cette question a du sens?
Je suis chimiste et pas physicien.
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[ecolami]

Personne ne sait répondre a cette question

[Resartus]

Il n'y a pas de réponse "simple" à la question.
La première étape est de savoir qualitativement si un corps est conducteur ou isolant (ou semi conducteur ou semi métal).
Des modélisations plus ou moins compliquées, mais toujours basées sur la mécanique quantique, ont été faites.
La plus simple est celle du modèle des bande de valence et bande de conduction.
Avec ce modèle simple, on peut comprendre que les atomes avec une bande de valence non remplie sont généralement bons conducteurs, en particulier quand le nombre d'électrons de valence est impair. (exemple Na ou K, puis les métaux comme Cu). C'est déjà moins facile à expliquer pour des nombres d'électrons pairs (Be par exemple).

Pour aller plus loin, il faut déterminer l'ensemble des diagrammes d'énergie dans ce qu'on appelle la zone de brillouin (dans l'espace réciproque ou espace de phase, c'est à dire l'espace des impulsions possibles pour les électrons). Ces diagrammes sont le résultat des hybridations des orbitales atomiques de chaque atome individuel, et le résultat dépend des niveaux d'énergie atomique et des distances entre atomes, et aussi de la structure cristalline mais pas de manière simple.

Ensuite, en fonction de ces bandes, il y a quelques théories qui permettent de déterminer la conductivité réelle, mais avec de nombreux raffinements (dopage, couplage avec phonons, etc).
Il y a sur wikipedia quelques articles sur les métaux, mais pour aller au delà, il faudrait chercher un cours de physique du solide

[coussin]

Je suis d'accord avec ce qui a été dit au-dessus.
Je pourrais juste résumer un peu en disant que les propriétés de conduction électrique dépendent grosso modo de deux choses : le diagramme de bandes (qui va typiquement calculer les bandes de valence et de conduction avec éventuellement un gap entre les deux) et l'énergie de Fermi (où cette énergie tombe par rapport aux bandes est crucial).
J'aurais tendance à dire, même si ce n'est qu'approximatif, que le diagramme de bandes c'est la structure cristalline et que l'énergie de Fermi c'est la nature des atomes.
Mais comme il a été signalé, tout ça est en fait entremélé de manière non triviale.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Resartus]

Sinon, en y repensant, il y a quand même une certaine corrélation : les structures les plus denses (cfc ou hexagonal compact) sont celles où la délocalisation des électrons est facilitée, et correspondent généralement à de meilleurs conducteurs.

[ecolami]

MERCI pour ces premières indications!