Najlepsza odpowiedź
Krzem jest izolatorem . Jest to oparte na fakcie, że poziom Fermiego krzemu (energia, przy której elektrony krzemu mają prawdopodobieństwo posiadania wynosi 0,5) znajduje się w jego szczelinie energetycznej (również równoważnej separacji HOMO-LUMO), która z definicji jest miejscem gdzie elektrony nie mogą nawet przebywać. Przerwa wzbroniona krzemu wynosi około 1,1 eV.
Krzem będący izolatorem, wygląda trochę skomplikowanie. Ponieważ ma bardzo metaliczny wygląd, ludzie mają tendencję do zakładania, że jest to metal. To metaliczne wykończenie wynika również z przerwy wzbronionej. Możesz myśleć o przerwie energetycznej jako o ilości energii, którą elektrony na szczycie dolnego pasma energii (pasma walencyjnego) są skłonne zaabsorbować, aby zostać pobudzonym do górnego pasma energii (pasma przewodnictwa). Jak wspomniałem, pasmo wzbronione, a co za tym idzie zapotrzebowanie na energię do pochłaniania krzemu wynosi 1,1 eV. Widoczna energia światła wynosi około 3,1 eV. To sprawia, że Krzem jest w stanie pochłaniać światło i wygląda na nieprzejrzysty.
Jednak możesz sprawić, że będzie przewodził, a zatem „zachowuje się jak metal” za pomocą trzech mechanizmów: świecenie na niego światła, podwyższanie temperatury lub domieszkowanie (dodawanie zanieczyszczeń) .
Odpowiedź
Układ okresowy pierwiastków pokazuje pierwiastki przechodzące od metalicznych po lewej stronie do niemetalicznych po prawej w czymś w rodzaju kontinuum. Krzem wraz z borem, węglem, germanem, arsenem, selenem i tellurem są klasyfikowane jako półmetale lub półprzewodniki.
Dzieje się tak, ponieważ przy zastosowaniu odpowiedniej ilości energii niektóre elektrony walencyjne mogą stać się przewodzenie, powodując, że element przypomina metal. Bez zastosowania pola elektrycznego, energii świetlnej lub ciepła, elektrony walencyjne w półprzewodnikach nie mogą być przewodzone; więc półprzewodniki zachowują się jak niemetale, gdy siedzą.
Metale mają dostępne elektrony walencyjne, które mogą przepływać przez materiał dzięki wiązaniom metalicznym, w którym elektrony walencyjne mogą swobodnie wiązać się z dowolnym atomem w materiale masowym. Ta swobodna asocjacja staje się bardziej ograniczona, gdy przesuwasz się po układzie okresowym w prawo, aż zobaczymy, że elektrony są teraz wychwytywane w orbitale wiążące. Pierwiastki te są połączone ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi.
Atomy krzemu są połączone w czystej postaci wiązaniami kowalencyjnymi w strukturze krystalicznej, takiej jak węgiel diamentu. Warto zauważyć, że czysty krzem ma wygląd srebra jak metal, ale jest sztywny i twardy, jak niektóre materiały izolacyjne.
Krzem został uformowany w dwuwymiarową strukturę zwaną silicenem, która przypomina grafen. Wiązania hybrydowe sp3 zamiast wiązania grafenowego sp2. To tetraedryczne ukierunkowane wiązanie powoduje zygzakowanie krzemu poza płaszczyzną, co czyni go bardziej reaktywnym i elektrycznie manipulacyjnym. To wspaniały materiał z obietnicą.
(Patrz: krzem i silicene w Wikipedii dla bardziej technicznej dyskusji.)