O modelo clássico dos eletrões livres

O modelo clássico dos eletrões livres consiste em átomos metálicos dispostos numa estrutura cristalina que é capaz de vibrar. Este eletrão tem uma perceção dos eletrões como se fossem gases. Ao contrário das moléculas de gás comuns. Este tipo de eletrões denomina-se assim porque têm cargas livres.

A velocidade do eletrão livre é 0 (zero) e encontra-se com a ausência do campo elétrico. A partir do momento que aparece um campo elétrico, os eletrões livres dirigem-se para o potencial positivo.

Esta teoria explica por que razão os metais têm a capacidade para conduzir a eletricidade. Nesta teoria, mais de metade dos elementos que se encontram na tabela periódica são metais.

Tipo de estrutura:

O modelo de eletrão livre mostra o comportamento dos eletrões de valência numa estrutura cristalina de um metal sólido. Existem 3 tipos de estruturas cristalinas:

- BCC → Estrutura cúbica centrada, os átomos encontram-se nos vértices no centro do cubo.

- FCC → Estrutura cúbica de faces centradas, os átomos encontram-se nos vértices e nas faces do cubo.

- HCP → Estrutura hexagonal compacta, ao contrário das estruturas anteriores, esta situa-se no vértice de um prisma com forma hexagonal, tal como podemos ver na seguinte imagem:

Tipos de modelos e teorias

No modelo clássico dos eletrões livres podemos encontrar vários modelos:

- O modelo de Drude → Entre os impactos, os eletrões fazem um movimento livre com a ausência de relação com outros eletroímanes. A aproximação dos eletroímanes de forma independente também se conhece como eletrões livres.

- O modelo de Sommerfeld →Neste modelo, os eletrões não têm nenhum tipo de relação com os núcleos atómicos, sendo estes eletrões parecidos a partículas livres.

Existem 3 teorias de eletrão livre:

1. Teoria clássica do eletrão livre = esta teoria foi a primeira a aparecer em 1900 e a que contém eletrões livres que se encarregam da condutividade elétrica.

2. Teoria quântica do eletrão livre = partindo da teoria anterior, esta teoria, criada em 1928, estabelece que os eletrões se deslocam livremente com um potencial constante.

3. Teoria da zona = aqui encontramos que o potencial tem proporção com três. Esta teoria é conhecida como a teoria de bandas de sólidos.