Ano ang Valence Electrons at Electrical Conductivity

Ano ang Valence Electrons at Electrical Conductivity?

Pangungusap ng Valence Electrons

Ang isang atom ay binubuo ng nucleus na may protons at neutrons, at electrons sa paligid nito. Ang nucleus ay positibong kargado, at ang mga electrons ay negatibong kargado. Ang mga atom ay elektrikamente neutral dahil may parehong bilang ng protons at electrons.

Ang mga electrons sa isang atom ay nakalinya batay sa kanilang lebel ng enerhiya. Ang pinakamalapit na linya sa nucleus ay may pinakamababang enerhiya, habang ang pinakamalayo na linya ay may pinakamataas na enerhiya. Bawat linya ay may maximum capacity para sa electrons: ang unang linya ay maaaring mag-imbak ng hanggang 2, ang pangalawa ay hanggang 8, at iba pa.

Ang valence electrons ay ang electrons sa pinakamalayong linya ng mga atom. Sila ay sumasali sa kimikal na bonding at maaaring maapektuhan ng electric fields o magnetic fields. Ang bilang ng valence electrons ay nag-iiba mula 1 hanggang 8, depende sa elemento.

Ang valence electrons ay mahalaga sa pagtukoy ng pisikal, kimikal, at elektrikal na katangian ng isang elemento. Ang mga elemento na may kaparehong valence electrons ay karaniwang may kaparehong reactivity at uri ng bonding. Ang iba't ibang bilang ng valence electrons ay nagresulta sa iba't ibang electrical conductivities at uri ng materyales.

Electrical Conductivity

Ang electrical conductivity ay magsusukat kung gaano kahusay ang isang materyal na pumayag sa electric current na lumipad sa pamamaraan nito. Ang electric current ay binubuo ng kumikilos na electric charges, karaniwang inilalagay ng free electrons o ions. Ang mga materyales na may mataas na conductivity ay madaling nagkoconduct ng current, habang ang mga materyales na may mababang conductivity ay umiiral dito.

Ang electrical conductivity ng isang materyal ay depende sa ilang mga factor, tulad ng temperatura, structure, composition, at purity. Gayunpaman, isa sa pinakamahalagang factor ay ang bilang at pag-uugali ng free electrons sa materyal.

Ang free electrons ay valence electrons na hindi tiyak na nakakabit sa kanilang parent atoms at maaaring malayang lumipad sa loob ng materyal. Ito ang mga electrons na maaaring tumugon sa isang inilapat na electric field o potential difference at drift patungo sa isang direksyon, naglilikom ng electric current.

Ang bilang at pag-uugali ng free electrons sa isang materyal ay napagpasyahan ng bilang ng valence electrons sa kanyang constituent atoms. Sa pangkalahatan, ang mga materyales na may mas kaunting valence electrons ay may mas maraming free electrons, habang ang mga materyales na may mas maraming valence electrons ay may mas kaunting free electrons.

Batay sa kanilang electrical conductivity at bilang ng valence electrons, ang mga materyales ay maaaring ikategorya sa tatlong pangunahing grupo: conductors, semiconductors, at insulators.

Conductors

Ang conductors ay mga materyales na may mataas na electrical conductivity dahil may maraming free electrons na maaaring madaling mag-imbak ng electric current. Ang mga conductor ay karaniwang may isang, dalawa, o tatlong valence electrons sa kanilang mga atom. Ang mga valence electrons na ito ay may mataas na lebel ng enerhiya at hindi tiyak na nakakabit sa kanilang parent atoms. Maaari silang madaling mag-alis mula sa kanilang mga atom o lumipad sa loob ng materyal kapag inilapat ang electric field o potential difference.

Karamihan sa mga metal ay mabubuting conductors ng kuryente dahil may kaunting valence electrons sa kanilang mga atom. Halimbawa, ang copper ay may isang valence electron, ang magnesium ay may dalawang valence electrons, at ang aluminum ay may tatlong valence electrons. Ang mga metal na ito ay may maraming free electrons sa kanilang crystal structure na maaaring malayang lumipad kapag inilapat ang electric field.

Ang ilang nonmetals ay maaari ring gumana bilang conductors sa ilang kondisyon. Halimbawa, ang graphite (isang anyo ng carbon) ay may apat na valence electrons sa kanyang mga atom, ngunit ang tatlo lang nito ang ginagamit para sa bonding sa ibang carbon atoms sa hexagonal lattice. Ang ika-apat na valence electron ay malaya na lumipad sa loob ng lattice kapag inilapat ang electric field.

Semiconductors

Ang semiconductors ay mga materyales na may moderate electrical conductivity dahil may kaunting free electrons na maaaring mag-imbak ng electric current sa ilang kondisyon. Ang semiconductors ay mga materyales na may apat na valence electrons sa kanilang mga atom, tulad ng carbon, silicon, at germanium. Ang mga valence electrons na ito ay ginagamit para sa bonding sa ibang atoms sa regular na lattice structure. Gayunpaman, sa temperatura ng kwarto, ang ilang mga valence electrons ay maaaring makakuha ng sapat na enerhiya upang makawala mula sa kanilang bonds at maging free electrons. Ang mga free electrons na ito ay maaaring mag-imbak ng electric current kapag inilapat ang electric field.

Gayunpaman, ang bilang ng free electrons sa isang tuldok na semiconductor ay napakakaunti, at ang electrical conductivity ay napakababa. Kaya, ang mga semiconductors ay kadalasang dinopek na may impurity atoms na may higit o mas kaunting valence electrons kaysa sa host atoms. Ito ay lumilikha ng sobra o kakulangan ng free electrons sa semiconductor, na nagpapataas ng kanyang electrical conductivity.

Mayroong dalawang uri ng doping: n-type at p-type. Sa n-type doping, ang impurity atoms na may limang valence electrons, tulad ng phosphorus o arsenic, ay idinadagdag sa semiconductor. Ang mga atoms na ito ay nagbibigay ng isang extra valence electron sa semiconductor, lumilikha ng negative charge carrier na tinatawag na electron. Sa p-type doping, ang impurity atoms na may tatlong valence electrons, tulad ng boron o gallium, ay idinadagdag sa semiconductor. Ang mga atoms na ito ay tanggap ng isang valence electron mula sa semiconductor, lumilikha ng positive charge carrier na tinatawag na hole.

Ang semiconductors ay malawakang ginagamit sa iba't ibang electronic devices, tulad ng transistors, diodes, solar cells, light-emitting diodes (LEDs), lasers, at integrated circuits. Ang mga device na ito ay nag-exploit sa mga unique properties ng semiconductors, tulad ng kanilang kakayahang switch sa pagitan ng conducting at insulating states, ang kanilang sensitivity sa light at temperature, at ang kanilang compatibility sa iba pang materyales.

Insulators

Ang insulators ay mga materyales na may mababang electrical conductivity dahil may napakakaunti o walang free electrons na maaaring mag-imbak ng electric current. Ang mga insulator ay karaniwang may lima o higit pang valence electrons sa kanilang mga atom. Ang mga valence electrons na ito ay malakas na nakakabit sa kanilang parent atoms at kailangan ng maraming enerhiya upang makawala o excited. Kaya, ang mga insulator ay hindi tumutugon sa inilapat na electric field o potential difference at umiiral o block ang flow ng electric current.

Karamihan sa mga nonmetals ay mabubuting insulators ng kuryente dahil may maraming valence electrons sa kanilang mga atom. Halimbawa, ang nitrogen ay may limang valence electrons, ang sulfur ay may anim na valence electrons, at ang neon ay may walong valence electrons. Ang mga elements na ito ay walang free electrons sa kanilang structure at hindi pinapayagan ang electric current na lumipad sa pamamaraan nito.

Ang ilang materyales ay maaari ring gumana bilang insulators sa ilang kondisyon. Halimbawa, ang glass at rubber ay mabubuting insulators sa temperatura ng kwarto ngunit maaaring maging conductors sa mataas na temperatura kapag ang ilang mga valence electrons ay nakakuha ng sapat na enerhiya upang maging free electrons.

Ang mga insulator ay pangunahing ginagamit upang pigilan ang electric current mula lumipad sa lugar kung saan hindi ito kailangan. Halimbawa, ang mga insulator ay ginagamit upang coat ang wires at cables upang protektahan sila mula sa short circuits at electric shocks. Ang mga insulator ay ginagamit din upang hiwalayin ang iba't ibang bahagi ng isang electronic device o circuit upang pigilan ang unwanted interactions o interference.

Conclusion

Ang valence electrons ay ang electrons sa pinakamalayong linya ng isang atom na maaaring sumama sa kimikal na bonding at electrical current. Ang bilang at arrangement ng valence electrons ay nagpapasiya sa maraming pisikal, kimikal, at elektrikal na katangian ng isang elemento.

Ang electrical conductivity ay isang sukat kung gaano kahusay ang isang materyal na pumayag sa electric current na lumipad sa pamamaraan nito. Ang electrical conductivity ay depende sa ilang factors, tulad ng bilang at pag-uugali ng free electrons sa materyal.

Batay sa kanilang electrical conductivity at bilang ng valence electrons, ang mga materyales ay maaaring ikategorya sa tatlong pangunahing grupo: conductors, semiconductors, at insulators.

Ang mga conductor ay may mataas na electrical conductivity dahil may maraming free electrons na maaaring madaling mag-imbak ng electric current. Ang mga conductor ay karaniwang may isang, dalawa, o tatlong valence electrons sa kanilang mga atom.

Ang mga semiconductor ay may moderate electrical conductivity dahil may kaunting free electrons na maaaring mag-imbak ng electric current sa ilang kondisyon. Ang mga semiconductor ay karaniwang may apat na valence electrons sa kanilang mga atom.

Ang mga insulator ay may mababang electrical conductivity dahil may napakakaunti o walang free electrons na maaaring mag-imbak ng electric current. Ang mga insulator ay karaniwang may lima o higit pang valence electrons sa kanilang mga atom.

Ang mga materyales na ito ay may iba't ibang aplikasyon sa iba't ibang electronic devices, tulad ng transistors, diodes, solar cells, LEDs, lasers, at integrated circuits. Ang mga device na ito ay nag-exploit sa mga unique properties ng mga materyales na ito, tulad ng kanilang kakayahang switch sa pagitan ng conducting at insulating states, ang kanilang sensitivity sa light at temperature, at ang kanilang compatibility sa iba pang materyales.