Látjuk, hogy a kombinálódó atompályák molekulapályákat képeznek, és a kiindulási atompályák száma megegyezik a keletkezett MO-k számával. A H2-molekulában a két 1s atompálya két MO-t ad, a benzol esetében a szén 2s és 2p pályái, valamint a hidrogének 1s pályái már összesen 30 db molekulapályát hoznak létre (nem számítva a szén 6 db 1s pályájából keletkező alig-alig kombinálódó pályákat). Ha mondjuk egy molekulában 1000 atompálya kombinálódik, akkor 1000 MO keletkezik. Létezhet ilyen? Miért ne létezhetne! Sőt, tudunk ennél nagyobb molekulákról is. Pl. egy szép, hibátlan gyémánt, a szénatomok tökéletesen rendezett kristálya egyetlen kovalens kötésű molekulának tekinthető sok-sok milliárd atommal és még annál is több atompályával. Vajon egy ilyen „molekulában” hogyan alakulnak a pályák?

 

 

Induljunk ki abból az állapotból, amikor az atomok jókora, r∞ távolságra vannak egymástól, tehát nem hatnak kölcsön (11.23. ábra). Képzeljük továbbá el azt az elképzelhetetlen esetet, hogy az atomok már ebben a korai állapotban is a gyémánt szerkezetének és szimmetriájának megfelelően helyezkednek el – csak persze egymástól nagyon-nagyon messze. Természetesen most is érvényes, hogy a pályák száma változatlan, vagyis ahány atomunk van, pontosan annyi az 1s, a 2s és háromszor annyi a jelen levő 2p pálya. Most szépen, fokozatosan közelítjük egymáshoz az atomokat, egészen addig, míg ki nem alakul a tökéletes gyémántkristály (rkr), sőt még tovább is, pusztán csak a kíváncsiság kedvéért, hogy lássuk, miként is alakulnak a pályák kölcsönhatásai. Menet közben előbb a nagyméretű külső pályák, majd később a kompaktabb belső pályák is kezdik „érezni” egymás közelségét, ami abból látszik, hogy az eredetileg azonos 1s, 2s, 2p… energiaszintek felhasadnak. A felhasadás az atomok közeledésével egyre nő. Csakhogy a különböző pályák optimális kötéstávolságai nem egyformák: a belső pályáké kisebb, a külső vegyértékpályáké jóval nagyobb. A kristályrácsban kialakuló egyensúlyi kötéshossz mellett csak a vegyértékpályák lesznek többé-kevésbé optimális távolságokban egymástól, a belsők nem! Következésképpen, ahogy az ábra is mutatja, a belső sok milliárd atompálya csak kevéssé hat kölcsön, az így keletkező molekulapályák energiája alig-alig tér el egymástól. Együttesen egy keskeny energiasávot adnak, melyben az egyedi pályák praktikusan összeolvadnak. Hasonló energiasávok keletkeznek a szén 2s és 2p (sőt, a 3s, 3p és az összes további betöltetlen) pályáiból is, a különbség pusztán annyi, hogy az ezek közötti távolságok többé-kevésbé megfelelnek a kristályrácsban kialakuló egyensúlyi magtávolságnak, ezért a kialakuló sávok jóval szélesebbek, mint az előzők. Így alakul ki a gyémánt – és nem csak a gyémánt – sávszerkezete. Bármely kristályos, kvázikristályos, sőt amorf anyag elektronszerkezete is sávokból állhat. Hogy összesen mennyiből? Mivel az egyes atomok pályáinak száma végtelen, ezért végtelen sok sáv alakul ki, melyek közül azonban csak az első néhány van betöltve elektronokkal.

Könnyedén oldódik a nátrium ammóniában. A keletkező kék színű oldatban azonban nem nátriumatomok vagy -ionok vannak, hanem a nátriumnak 6 ammóniamolekulával alkotott komplexei:

 

Na + 6 NH3 = [Na(NH3)6]+ e–

 

Igen, igen, jól látható: egy olyan ionos vegyület keletkezett, melyben az aniont egy elektron helyettesíti! Az ilyet elektridnek nevezzük. Elektriddé alakul igen nagy nyomáson a nátrium vagy kálium fém is, hiszen már a 11.23. ábra is azt sugallja hogy az anyag sávszerkezete a kötéstávolságok (nyomás hatására történő) változása miatt módosul. A kristályrácsban addig könnyen vándorló elektronok ilyen körülmények között csapdába esnek és lokalizálódnak egy-egy alkáliatom környezetében. Ezáltal az anyag elektromos vezetőképessége csökken, és félvezetőként vagy szigetelőként viselkedik. Más anyagok, pl. a hidrogén esetén a nyomás éppen ellenkező hatású: a molekularács atomráccsá, majd fémes ráccsá változik.

 

 

Az egyes sávok szélessége és helyzete is különböző. Különbözik a tiltott sáv szélessége is. Így például a gyémánt tiltott sávszélessége 526 kJ/mol, a szilíciumé 113 kJ/mol, míg pl. a magnéziumé zérus, minthogy a vegyérték- és vezetési sáv átfedi egymást (lásd 11.24. ábra). A gyakorlatban a legfelső, elektronokkal betöltött sávot tekintik vegyértéksávnak, míg a legalsó betöltetlent vezetési sávnak. E kettőnek, valamint a kettőt elválasztó tiltott sáv szélességének az anyag elektromos, optikai és termikus tulajdonságaiban döntő szerepe van. A tiltott sáv szélessége az, amely végső soron megkülönbözteti a szigetelő, félvezető és vezető anyagokat egymástól. Ennek elsődleges oka az, hogy az elektronok száma és mozgékonysága a különböző sávokban más és más.