Thuyết miền năng lượng về liên kết kim loại:
Đặc điểm cấu tạo của khối kim loại là mạng tinh thể của nó được tạo thành bởi những ion ở dương ở nút mạng và các electron tự do (là các electron hóa trị bị bứt ra khỏi nguyên tử) chuyển động hỗn loạn trong toàn bộ tinh thể kim loại.
Chính các electron tự do này tạo nên kiểu liên kết đặc biệt của kim loại: liên kết rất nhiều tâm.
Thuyết miền năng lượng nghiên cứu sự chuyển động của các electron tự do này, mà thực chất là áp dụng phương pháp MO vào nghiên cứu hệ tương tác chứa số nguyên tử khổng lồ. ⇒ Theo thuyết này khi các nguyên tử trong tinh thể kim loại tương tác với nhau thì các AO của chúng sẽ che phủ nhau tạo nên các miền năng
lượng chứa các orbital miền năng lượng (tương tự như các AO, MO):
61 2p ∆E 3s Mi n ề năng lượng Mi n d nề ẫ Mi n hĩa trề ị 3s0 2p6 Mi n c mề ấ 2p0 3s{ 3p{ Mi n d nề ẫ Mi n hĩa trề ị 3p1 3p0 2p6 r0 r
62
• Tương ứng với các trạng thái năng lượng s, p, d, f,…của nguyên tử trong tinh thể kim loại có các miền năng lượng s, p, d, f,….
Các miền năng lượng có thể là:
* miền hóa trị (chứa các electron hóa trị),
* miền dẫn (miền tự do nằm trên miền hóa trị).
Đối với kim loại 2 miền này che phủ nhau, nhưng đối với chất rắn nói chung có thể che phủ hoặc không.
* Trong trường hợp không che phủ, giữa chúng xuất hiện miền cấm (miền electron không thể có mặt).
• Sự sắp xếp electron vào các orbital miền năng lượng cũng tuân theo các qui luật đã biết. Như vậy số
electron tối đa trên mỗi miền năng lượng như sau:
2N đối với miền s,
6N đối với miền p,
10N đối với miền d,
63
Aùp dụng thuyết miền năng lượng giải thích cấu hình electron và tính chất của natri
Từ cấu hình electron hóa trị 3s1 của Na suy ra:
miền hóa trị chỉ có 1N electron nên nó chỉ mới được
điền đầy một nửa (nghiã là chỉ có một nửa số orbital miền năng lượng được điền và điền đầy electron).
Một nửa miền còn lại tự do và đóng vai trò miền dẫn.
Nhờ vậy khi kích thích nhẹ, ví dụ tác dụng lên kim loại
một điện trường, các electron hóa trị dễ dàng chuyển lên những orbital còn tự do theo hướng của điện trường, thể hiện tính dẫn điện.
64 D i 2p l p đ yả ấ ầ D i 3s l p đ y m t ả ấ ầ ộ n aử D i 2p tr ngả ố Các m c năng lứ ượng c a các ủ MO c a phân t Naủ ử 2 S đ các m c năng lơ ồ ứ ượng k ề
sát nhau trong tinh th Na kim ể
lo iạ