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Chapitre 4 : Structure electronique des solides : metaux et oxydes
4.1 Metaux. (Systemes constitues (Tun seul
element ou d'alliages metalliques)
1 Metaux alcalins (Li, Na, K, Rb, Cs)
Les metaux alcalins, de structure electronique ns
1
, ne possedent qu'un
electron de valence par atome. Un solide contenant N atonies a done N
electrons de valence et N niveaux pouvant recevoir 2N electrons de spins
opposes. Par analogic avec les molecules, ces N niveaux peuvent se repartir en N/2 niveaux Hants et N/2 niveaux antiliants. Seuls les N/2 niveaux
liants sont occupes par les N electrons. Ce qu'on appelle la bande s, schematisee sur la figure 4.1, est done a moitie occupee. C'est une bande large
de plusieurs eV. Les alcalins sont de bons metaux, conducteurs, de faible
resistivite p (en Q.m a 25 °C). Li : 8,5 W~
8 , Na : 4,2 lO"
8
, K : 6,1 lO'
8
.
2 Metaux alcalino-terreux (Be, Mg, Ca, Sr, Ba)
Ces metaux possedent 2 electrons de valence par atome ; les N atomes
possedent done 2N electrons de valence qui vont aller occuper totalement
les N/2 niveaux liants et N/2 niveaux antiliants, conduisant a une bande
totalement occupee. L'occupation egale des niveaux liants et antiliants
dans les molecules diatomiques de ces elements a pour consequence la
non-existence de ces molecules. Dans le cas present, 1'approche est differente et le fait que la bande s (cr s ) soit totalement occupee devrait conduire a une bande p (G + TI) consecutive vide, done a un solide isolant. Or,
les metaux alcalino-terreux sont aussi de bons conducteurs (Be, p = 2,8
10~
8 Q.m et Ba, p - 2,8 10~
8 Q.m). En fait, 1'approche par la methode de
1'electron presque libre montre que la bande s totalement occupee et la
bande p totalement vide se recouvrent, conduisant a une bande large
partiellement occupee, done conductrice. D'ou le schema de la figure 4.2.
FlG. 4.1- Schema de bande simplifie des metaux alcalins. La bande
Chapitre 4 : Structure electronique des solides : metaux et oxydes
4.1 Metaux. (Systemes constitues (Tun seul
element ou d'alliages metalliques)
1 Metaux alcalins (Li, Na, K, Rb, Cs)
Les metaux alcalins, de structure electronique ns
1
, ne possedent qu'un
electron de valence par atome. Un solide contenant N atonies a done N
electrons de valence et N niveaux pouvant recevoir 2N electrons de spins
opposes. Par analogic avec les molecules, ces N niveaux peuvent se repartir en N/2 niveaux Hants et N/2 niveaux antiliants. Seuls les N/2 niveaux
liants sont occupes par les N electrons. Ce qu'on appelle la bande s, schematisee sur la figure 4.1, est done a moitie occupee. C'est une bande large
de plusieurs eV. Les alcalins sont de bons metaux, conducteurs, de faible
resistivite p (en Q.m a 25 °C). Li : 8,5 W~
8 , Na : 4,2 lO"
8
, K : 6,1 lO'
8
.
2 Metaux alcalino-terreux (Be, Mg, Ca, Sr, Ba)
Ces metaux possedent 2 electrons de valence par atome ; les N atomes
possedent done 2N electrons de valence qui vont aller occuper totalement
les N/2 niveaux liants et N/2 niveaux antiliants, conduisant a une bande
totalement occupee. L'occupation egale des niveaux liants et antiliants
dans les molecules diatomiques de ces elements a pour consequence la
non-existence de ces molecules. Dans le cas present, 1'approche est differente et le fait que la bande s (cr s ) soit totalement occupee devrait conduire a une bande p (G + TI) consecutive vide, done a un solide isolant. Or,
les metaux alcalino-terreux sont aussi de bons conducteurs (Be, p = 2,8
10~
8 Q.m et Ba, p - 2,8 10~
8 Q.m). En fait, 1'approche par la methode de
1'electron presque libre montre que la bande s totalement occupee et la
bande p totalement vide se recouvrent, conduisant a une bande large
partiellement occupee, done conductrice. D'ou le schema de la figure 4.2.
FlG. 4.1- Schema de bande simplifie des metaux alcalins. La bande