Was ist ein delokalisiertes Elektronensystem?

3 Antworten

Elektronen in einem Festkörper können entweder zu einem Atom gehören, als Valenzelektronen die Bindung zwischen zwei oder mehreren vermitteln oder sich frei in einem System bewegen. Metalle haben sehr viele frei bewegliche Elektronen, die Ursache der elektrischen Leitfähigkeit sind (Elektronengasmodell). Man kann sich es aber auch so vorstellen, dass es Elektronen in einem Valenzband niedrigen Energiezustandes gibt, die die Bindung und andere in einem Leitungsband höherer Energie, die die elektrische Leitfähigkeit vermitteln (Energiebändermodell).

Wenn in einem Stoff Valenz- und Leitungsband dicht bei einander stehen, oder sich gar überlappen, können durch Erhöhung der Temperatur Elektronen aus dem Valenz ins Leitungsband übergehen. Temperaturerhöhung bewirkt Erhöhung der Leitfähigkeit.

Bei den meisten Metallen ist es allerdings so, dass der Abstand zwischen den beiden Energiebändern so hoch ist, dass bei Temperaturerhöhung nur wenig Elektronen ins Leitungsband wechseln, andererseits aber die stärkere Eigenbewegung der Atomrümpfe den Elektronenfluss behindern. In diesem Falle sinkt bei Temperaturerhöhung die Leitfähigkeit, was sich zum Beispiel durch höheren Stromverbrauch bei ständigem An- und Ausschalten konventioneller Glühbirnen bemerkbar macht.

zur Herkunft des Wortes "delokalisiert": Locus (lateinisch Ort), daraus das Adjektiv localis (örtlich, zum Orte gehörend), das "de" im Latein entspricht in etwa dem "un" im Deutschen, also delocalis --> delokalisiert = nicht an einen Ort gebunden.

Lassen sich Elektronen nicht einem bestimmten Kern zuordnen, sondern nehmen kernübergreifend Räume ein, nennt man sie delokalisiert. Im Extremfall sind sie gar nicht an Kerne gebunden, z.B. im Elektronenstrahl oder in Blitzen.