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Atomkristalle

Isolatoren

Atomkristalle, die in der Raumstruktur kristallisieren haben hohe Schmelzpunkte und sind sehr hart. Um das Kristallgitter eines Atomkristalls zu zerstören, müssen die kovalenten Bindungen, die aufgrund ihrer dreidimensionalen Verknüpfung eine hohe Bindungsenergie aufweisen, gebrochen werden.

Definition

Atomkristalle sind nicht leitend oder leiten den elektrischen Strom nur sehr schlecht, da ihre Elektronen fest an ihre Plätze gebunden sind, sie besitzen keine frei beweglichen Ladungsträger. Materialien werden dann als Isolatoren bezeichnet, wenn ihr spezifischer Widerstand (Ohm'sches Gesetz) größer als 108 Ω m liegt (ρ > 108 Ω m ).

Beispiel Diamant

Im Diamant sind die Valenzelektronen in den kovalenten Bindungen fixiert. Die Anregung der Valenzelektronen erfordert hohe Energie, die unter üblichen Bedingungen nicht zur Verfügung steht: 5,2 eV, dies entspricht etwa 500 kJmol-1 (ρ = 5 · 1012 Ω m ). Deshalb ist Diamant ein typischer Isolator.

Das Bändermodell

Betrachtet man einen Isolator im Bändermodell, ist zu sehen, dass Valenz- und Leitungsband durch eine große verbotene Zone getrennt sind. Elektronen aus dem Valenzband können die verbotene Zone nicht ohne eine erhebliche Energiezufuhr überwinden.

Beispiel Diamant
Abb.1
Diamant im Bändermodell
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