BAND THEORY

4.4 teori band

Teori band adalah teori celah dari struktur elektron pada padatan. Teori ini tidak hanya diaplikasikan pada logam, tetapi juga semikonduktor dan juga insulator. Kesimpulan terpenting tentang bermacam-macam material seperti kohesiv, elastis, panas, listrik, dan magnet. Ketika teori band secara kusus pada masalah magnetik, sering disebut teori elektron kolektiv. Aplikasi teori band pertama kali pada tahun 1933-1936 oleh E.C Stoner dan N.F.Mott di Inggris dan oleh J.C Slater di negara persatuan. Teori ini masih terus dikembangkan oleh para ilmuan. Test pertama kali diaplikasikan pada Fe, Co, dan Ni yang dicoba untuk menjelaskan μ _H pada temperatur 0 K, diperoleh 2.22, 1.72, dan 0.60 magnetons borh per atom( tabel 4.2)

Kita akan memulai melihat struktur elektron dari atom bebas, seperti atom yang memilki jarak yang lebar/ jauh dari elektron lainnnya disebut dengan atom monoatomic. Elektron seperti atom yang menempati disebut dengan prnsip larangan pauli. Pada prinsip ini setiap atom memiliki 4 kuantu. Tiga dari angka kuantum ini disebaut dengan kulit atau juga subkulit. Prinsip pauli dapat menjadi alternativ: masing-masing tingkatan energi pada atom dapat berisi maksimum dua elektron dan juga spin sebaliknya. Tabel 4.3 daftar macam-macam tingkatan energi dan angka elektron dari  notasi X-Ray (K,L,...) dan notasi quantum mekanik (1s,2s,...). subkulit 2p  sebenarnya mengubah ketiga subkulit dari masing-masing energi yang sama, masing-masing mampu menangani 2 elektron, subkulid 3d memilki struktur hampir mirip dan memilki kapasitas 10 elektron.

Tabel 4.3 tingkat energi atom

kulit	K	L	M	N
subkulit	1s	2s         2p	3s   3p   3d	4s   ...
kapasitas	2	2           6	2      6    10	2

Pengisian elktron dilakukan secara teratur dari Hidrogen sampai Argon yang mana memilki 18 elektron dengan memasukkan subkulid 3p. Selanjutnya akan dibahas elemen yang tidak teratur.

            Tabel 4.4 Distribusi elektron pada atom bebas

Nomor dalam kulit elektron	K  Ca	Elemen transisi Sc  Ti  V  Cr  Mn  Fe  Co  Ni	Cu  Zn
3d	0    0	1     2   3    5    5     6    7     8	10  10
4s	1    2	2     2   2    1   2     2     2     2	1     2
3d+4s	1    2	3     4   5    6   7     8     9    10	11   12

Pengisian 3d dan 4s karena keduanya memilki energi yang hampir sama dan mengalami perubahan dari atom ke atom. Opservasi dar optik spectra diperlihatkan pada tabel 4.4. Transisi elemen yang mana dipenuhi oleh kulit 3d, hal ini hampir menarik elemn lain termasuk dalam ketiga logam ferromagnetik. Hal ini menegaskan bahwa distribusi elektron pada tabel 4.4 hanya di tunjukkan pada atom bebas, karen arah yang telah diamati. Spectrum optikal pada setiap elemen menempati pada masing-masing elektron, dan temperatur tinggi yang cukup mengubah elemen ke atom monoatomik.

            Ketika atom bergerak secara bersama-sama ke dalam bentuk padatan, posisi dari ingkatan energi dimodifikasi. Tujuannya bahwa 2 atom menunjukkan gerakan dari jarak yang jauh.Ketika mereka menjauh dari yang lain, masing-masing mengisi 2 elektron, memilki energi yang sama. Ketika sebagian dari elektron bergerak sendiri akan menyebabkan overlap. Larangan pauli sekarang menunjukkan 2 atom pada setiap unit dan menjaga agar setiap tingkatan tidak terisi oleh 4 elektron.1s harus bergerak ke dua tingkat dengan masing-masing berisi 2 elektron. Samahalnya ketika atom N bergerak kedalam padatan, masing-masing atom bebas harus bergerak ke tingkatan N, karena larangan pauli sekarang mengaplikasikan pada atom N. Bagaimanapun perpanjangan gerakan yang berbeda ini hanya untuk tingkatan yang berbeda. Seperti yang terliht pada gambar 4.14. Posisi elemen dari kulid 3d ke 4s dimana elktron mengalami overlap yang pertama pada ataom yang bergerak secara bersama dan dapat disamakan pada gerakan yang pertama. Ketika interaksi antar atom berjarak d mengalami kenaikan yang lebih seimbang pada atom kristal, tingkat 3d memilki lebar pergerakan dari B ke C, dan tingkatan 4s bergerak dari A ke D karena 4s lebih dekat dari inti. Pada atom yang agak berjauhan dengan yang lain akan lebih seimbang lagi. Jika atom lebih kuat dalam jarak yang lebih kecil dari pada d₀ maka 1s dan 2s akan bertambah.