Bonsoir,
je suis en train de lire un article sur la conduction dans les métaux et ils parlent de "free electron metals: Li, Na and K" (que je traduirais par "les métaux à électrons libres: Li, Na et K").
Je vois bien que ces 3 métaux ont un point commun: ce sont tous trois des alcalins. Mais pourquoi parle-t-on de "free electron metals"? Respecteraient-ils davantage le modèle du gaz d'électrons libres que les autres métaux? Si oui, pourquoi?
Merci beaucoup, bonne soirée!!
Nenouche
L'or, l'argent ou le cuivre sont également parfois appelé “free electrons metals” (surtout dans les vieilles publications). On trouve aussi la dénomination “simple metals” (métaux simples).
Je ne sais pas par rapport à quoi cela s'oppose (ou s'opposait)… Peut-être les semi-conducteurs ?
Tout d'abord merci pour votre réponse!
En fait dans l'article, ils classent les métaux en plusieurs catégories:
- les "free electron metals" (Li, Na, K)
- les métaux nobles (or, argent, cuivre)
- les métaux de transition non magnétique
- les métaux magnétiques
Etant donné que les métaux nobles sont mis à part, je ne comprends pas trop pourquoi la dénomination "free electron"...
Il n'y a, par contre, aucune allusion aux semi-conducteurs.
OK. Bah moi, j'ai plein d'articles où sont regroupés dans la catégorie “free électrons metals” à la fois les alcalins et les métaux nobles.
Probablement que la mention métaux simples s'oppose à métaux de transition, je sais pas…
Le jour où les physiciens se mettront d'accord pour les dénominations...
Bonjour.
Je n'ai pas le souvenir d'avoir rencontré cette expression ni cette classification.
Il est possible que l'on nomme "free electron metal" les métaux où l'interaction des électrons avec le réseau est très faible ce qui donne une masse effective pour les électrons très proche de celle des électrons dans le vide. Ceci arrive quand la bande de conduction est presque vide et le niveau de Fermi proche du bord inférieur.
Cette situation est à l'opposé de ce qui arrive pour le tungstène ou le cadmium, où la bande de conduction est presque pleine et l'interaction des électrons avec le réseau est très forte. Tellement, que la conduction dans ces deux exemples se fait par des "trous" (comme dans des semi-conducteurs P). Ce ne sont vraiment pas des "free electron metals".
Au revoir.
D'accord! Merci pour cette réponse si claire. Mais du coup j'ai une autre question si ça ne vous dérange pas: pourquoi une bande de conduction presque vide implique une faible interaction avec le réseau? De manière assez naïve, j'aurais imaginé que puisqu'il y n'y a que peu d'électrons dans cette bande (1 seul en particulier pour les "free electron" métaux évoqués), ils ne se repoussent pas et tendent à être plus influencés par l'attraction du noyau de l'atome dont ils sont issus.
Re.
Dans une bande il n'y a pas qu'un seul électron. Vous avez mal interprété "un électron par atome" comme "un électron par bande". Pour les métaux alcalins et autres (cuivre, mercure) le nombre d'électrons libres est proche de 1 par atome.
L'interaction des électrons avec le réseau est due à leur caractère ondulatoire. Et la longueur d'onde associée des électrons dépend de leur énergie. Elle est faible en bas de la bande (longueur d'onde grande) et augmente vers le haut de la bande (longueur d'onde courte. L'interaction avec les atomes du réseau induit un déphasage (retard) qui est d'autant plus grande que la longueur d'onde est coute. Quand le déphasage est faible, les électrons se comportent comme des billes (électrons libres), quand le déphasage augmente, on ne peut plus considérer les électrons comme des billes. Et quand le déphasage atteint 180° par atome, on arrive à la fin de la bande et au début d'une bande interdite.
Vous pouvez trouver une description "grand public" dans ce fascicule sur les semi-conducteurs:
http://forums.futura-sciences.com/at...ducteurs-a.pdf
A+
Oui pardon, je voulais dire "un électron fourni par atome".
Merci beaucoup pour cette explication, je crois avoir bien pigé !
Bonne journée.
ps: Bravo pour le fascicule, il est vraiment très bien fait et je ne pense pas trouver une meilleur explication "avec les mains".
Re.Envoyé par Nenouche
Heureux qu'il vous plaise.
A+
