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BändermodellZoomA-Z

Fachgebiet - Theoretische Chemie, Quantenphysik

Das Bändermodell bzw. Energiebändermodell beruht auf der Basis Molekülorbitaltheorie (MO-Theorie) zur Beschreibung des energetischen Zustandes der Elektronen von Atomen innerhalb eines kristallinen Festkörpers.

Während in einem einzelnen, nicht gebundenen Atom die Elektronen diskrete Energiezustände einnehmen, führen in einem Kristall die Wechselwirkungen zwischen den Atomen zu einer Verbreiterung der Energiezustände, d.h. dicht beieinander liegende Elektronenzustände verschmelzen zu Energiebändern, wo eine kontinuierliche Verteilung der Energiezustände vorliegt. Diese Energiebänder sind durch energetische Bereiche voneinander getrennt, in denen keine Elektronenzustände erlaubt sind (verbotene Zonen, Bandlücken).

Von besonderer Bedeutung für die elektrischen Eigenschaften eines Kristalls sind das mit den Valenzelektronen teilweise oder vollständig besetzte Energieband (Valenzband) sowie das energetisch oberhalb des Valenzbandes liegende, leere Leitungsband.

Nach dem Energiebändermodell unterscheiden sich Metalle, Isolatoren und Halbleiter vor allem in ihrem Abstand zwischen Valenz- und Leitungsband (Breite der verbotenen Zone) und der daraus resultierenden Möglichkeit, Elektronen durch thermische oder andere Anregungsarten aus dem Valenzband in das Leitungsband zu überführen und damit den elektrischen Strom zu leiten.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

MetallbindungLevel 240 min.

ChemieAllgemeine ChemieChemische Bindung

Die Lerneinheit beschreibt die Charakteristika einer Metallbindung.

AtomkristalleLevel 145 min.

ChemieAllgemeine ChemieFeststoffe

Atomkristalle können in drei Strukturtypen unterteilt werden: Raumstruktur, Schichtstruktur und Kettenstruktur. In dieser Lerneinheit wird speziell auf die elektrische Leitfähigkeit der verschiedenen Atomkristallen eingegangen.

Elektrochemische und elektronische Grundlagen zur SensorikLevel 225 min.

ChemiePhysikalische ChemieSensorik

Leitfähigkeit in Flüssigkeiten und Festkörpern, Bändermodell, Defektchemie