Kiedy dwa lub więcej atomów łączy się, tworząc cząsteczkę, ich orbitale atomowe łączą się i powstają orbitale molekularne o różnych energiach. W ciele stałym znajduje się duża liczba atomów, a zatem duża liczba orbitali atomowych, które mogą być łączone w orbitale molekularne. Te grupy orbitali molekularnych są tak blisko siebie, że tworzą ciągłe obszary energii, znane jako pasma.

Różnica energii między tymi pasmami jest znana jako przerwa energetyczna.

Przewodniki, półprzewodniki i izolatory

Aby przewodzić elektryczność, elektrony walencyjne muszą przecinać orbitale o różnych energiach, aby poruszać się w ciele stałym. Decyduje o tym przerwa energetyczna. Elektrony walencyjne w przewodnikach zajmują pasmo, które ma wiele pustych orbitali. Tak więc tylko niewielka ilość energii jest potrzebna do przeniesienia elektronów na te puste orbitale. Ta niewielka różnica energii jest “łatwa” do pokonania, dlatego są one dobrymi przewodnikami elektryczności. Półprzewodniki i izolatory obserwują dwa rodzaje pasm – pasmo walencyjne, z niewielką liczbą pustych orbitali lub bez nich, oraz pasmo przewodnictwa, z pustymi orbitalami. Różnica energii lub przerwa energetyczna między pasmem walencyjnym a pasmem przewodnictwa decyduje o łatwości, z jaką elektrony mogą się poruszać. W izolatorach przerwa energetyczna jest tak “duża”, że bardzo niewiele elektronów może dotrzeć do pustych orbitali pasma przewodnictwa; W rezultacie izolatory są słabymi przewodnikami elektryczności. Z drugiej strony półprzewodniki mają stosunkowo małe przerwy energetyczne. W rezultacie mogą przewodzić elektryczność, gdy dostarczane są “umiarkowane” ilości energii, aby przemieścić elektrony z wypełnionych orbitali pasma walencyjnego na puste orbitale pasma przewodnictwa. Tak więc półprzewodniki są lepsze niż izolatory, ale nie tak wydajne jak przewodniki pod względem przewodności elektrycznej.

Ten tekst został zaadaptowany z Openstax, Chemistry 2e, Section 8.4 Molecular Orbital Theory.