والنس الیکٹران اور برقی سالکیت کیا ہیں؟

والینس الیکٹران اور برقی کنڈکٹیوٹی کیا ہیں؟

والینس الیکٹران کی تعریف

ایٹم پروٹنز اور نیٹرونز کے ساتھ مرکزی جسم پر مشتمل ہوتا ہے، اور اس کے گرد شیلز میں الیکٹران موجود ہوتے ہیں۔ مرکزی جسم مثبت باردار ہوتا ہے، اور الیکٹران منفی باردار ہوتے ہیں۔ ایٹمز برقی طور پر غیر معمولی ہوتے ہیں کیونکہ ان کے پروٹنز اور الیکٹران کی تعداد مساوی ہوتی ہے۔

ایٹم میں الیکٹران ان کے توانائی کے درجات کے مطابق شیلز میں ترتیب دیے گئے ہوتے ہیں۔ مرکزی جسم کے قریب ترین شیل کا توانائی کم ترین ہوتا ہے، جبکہ سب سے دور کے شیل کا توانائی زیادہ ہوتا ہے۔ ہر شیل کی الیکٹران کی لیاقت کی حد ہوتی ہے: پہلا شیل 2 تک، دوسرا شیل 8 تک، اور اسی طرح۔

والینس الیکٹران ایٹم کے باہر کے شیل میں موجود الیکٹران ہوتے ہیں۔ وہ کیمیائی بانڈنگ میں شریک ہوتے ہیں اور برقی یا مغناطیسی فیلڈز کے ذریعے متاثر ہوسکتے ہیں۔ والینس الیکٹران کی تعداد عناصر کے مطابق 1 سے 8 تک ہوتی ہے۔

والینس الیکٹران ایک عنصر کی مادی، کیمیائی، اور برقی خصوصیات کو تعین کرنے میں حیاتی اہمیت رکھتے ہیں۔ مشابہ والینس الیکٹران کے ساتھ عناصر عام طور پر مشابہ ریاکٹیوٹی اور بانڈنگ کے قسم کو ظاہر کرتے ہیں۔ مختلف تعداد کے والینس الیکٹران مختلف برقی کنڈکٹیوٹی اور مواد کے قسم کو نتیجہ دیتے ہیں۔

برقی کنڈکٹیوٹی

برقی کنڈکٹیوٹی کی مقدار کو میزان کرتی ہے کہ کسی مادہ کو برقی کرنٹ کے سے گذرنے کی کیا صلاحیت ہے۔ برقی کرنٹ عام طور پر حرکت کرنے والے برقی بار کے ذریعے بناتا ہے، عام طور پر آزاد الیکٹران یا آئن کے ذریعے۔ بالکل کنڈکٹیوٹی کے مادے آسانی سے کرنٹ کو منتقل کرتے ہیں، جبکہ کم کنڈکٹیوٹی کے مادے اسے روکتے ہیں۔

کسی مادے کی برقی کنڈکٹیوٹی کئی عوامل پر منحصر ہوتی ہے، جیسے اس کی درجہ حرارت، ساخت، ترکیب، اور صفائیت۔ لیکن، سب سے اہم عوامل میں مادے میں موجود آزاد الیکٹران کی تعداد اور ان کی طرز عمل شامل ہیں۔

آزاد الیکٹران والینس الیکٹران ہوتے ہیں جو اپنے مادری ایٹم سے محکم بند نہیں ہوتے اور مادے کے اندر آزادانہ طور پر حرکت کرسکتے ہیں۔ یہ الیکٹران ایک لاگو کیے گئے برقی فیلڈ یا پوٹنشل فرق کے جواب میں کرنٹ کی تشکیل کرتے ہیں۔

مادے میں موجود آزاد الیکٹران کی تعداد اور ان کی طرز عمل اس کے معاون ایٹم کے والینس الیکٹران کی تعداد سے تعین کی جاتی ہے۔ عام طور پر، کم والینس الیکٹران کے ساتھ مادے میں زیادہ آزاد الیکٹران ہوتے ہیں، جبکہ زیادہ والینس الیکٹران کے ساتھ مادے میں کم آزاد الیکٹران ہوتے ہیں۔

ان کی برقی کنڈکٹیوٹی اور ان کے والینس الیکٹران کی تعداد کے بنیاد پر مادے کو تین اہم گروہوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: کنڈکٹرز، سیمی کنڈکٹرز، اور انسلیٹرز۔

کنڈکٹرز

کنڈکٹرز وہ مادے ہیں جن کی برقی کنڈکٹیوٹی بالکل ہوتی ہے کیونکہ ان کے پاس بہت سارے آزاد الیکٹران ہوتے ہیں جو آسانی سے برقی کرنٹ کو منتقل کر سکتے ہیں۔ کنڈکٹرز کے ایٹم میں عام طور پر ایک، دو، یا تین والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔ ان والینس الیکٹران کا توانائی کا سطح بلند ہوتا ہے اور وہ اپنے مادری ایٹم سے کم محکم ہوتے ہیں۔ جب کوئی برقی فیلڈ یا پوٹنشل فرق لاگو کیا جاتا ہے تو وہ اپنے ایٹم سے آسانی سے جدا ہو سکتے ہیں یا مادے کے اندر حرکت کر سکتے ہیں۔

زیادہ تر میٹلوں کی برقی کنڈکٹیوٹی بالکل ہوتی ہے کیونکہ ان کے ایٹم میں کم والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، کپر میں ایک والینس الیکٹران ہوتا ہے، میگنیشیم میں دو والینس الیکٹران ہوتے ہیں، اور الومینیم میں تین والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔ ان میٹلوں کے کریسٹل ساخت میں بہت سارے آزاد الیکٹران ہوتے ہیں جو برقی فیلڈ کے تحت آسانی سے حرکت کر سکتے ہیں۔

کچھ غیر میٹل مادے بھی کچھ شرائط کے تحت کنڈکٹرز کی طرح کام کر سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، گرافائٹ (کاربن کی ایک قسم) کے ایٹم میں چار والینس الیکٹران ہوتے ہیں، لیکن ان میں سے تین کاربن کے دوسرے ایٹم کے ساتھ ہیکسوگونل لیٹس کے ذریعے بانڈنگ کرتے ہیں۔ چوتھا والینس الیکٹران جب کوئی برقی فیلڈ لاگو کیا جاتا ہے تو لیٹس کے ساتھ حرکت کر سکتا ہے۔

سیمی کنڈکٹرز

سیمی کنڈکٹرز وہ مادے ہیں جن کی برقی کنڈکٹیوٹی معتدل ہوتی ہے کیونکہ ان کے پاس کچھ آزاد الیکٹران ہوتے ہیں جو کچھ شرائط کے تحت برقی کرنٹ کو منتقل کر سکتے ہیں۔ سیمی کنڈکٹرز کے ایٹم میں چار والینس الیکٹران ہوتے ہیں، جیسے کاربن، سلیکون، اور جرمینیم۔ یہ والینس الیکٹران دیگر ایٹم کے ساتھ ریگولر لیٹس ساخت کے ذریعے بانڈنگ کرتے ہیں۔ لیکن کمرہ درجہ حرارت پر کچھ والینس الیکٹران کافی توانائی حاصل کرتے ہیں تاکہ اپنے بانڈنگ سے آزاد ہو سکیں اور آزاد الیکٹران بن سکیں۔ ان آزاد الیکٹران کو کرنٹ کو منتقل کرنے کے لیے کوئی برقی فیلڈ لاگو کیا جاتا ہے۔

لیکن، صاف سیمی کنڈکٹرز میں آزاد الیکٹران کی تعداد بہت کم ہوتی ہے، اور برقی کنڈکٹیوٹی بہت کم ہوتی ہے۔ اس لیے، سیمی کنڈکٹرز کو عام طور پر کچھ ناخالص ایٹم کے ساتھ ڈوپ کیا جاتا ہے جن کے پاس میزبان ایٹم کے مقابلے میں زیادہ یا کم والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔ یہ سیمی کنڈکٹرز میں آزاد الیکٹران کی مقدار کو بڑھاتا ہے، جس سے اس کی برقی کنڈکٹیوٹی بڑھتی ہے۔

ڈوپنگ کی دو قسمیں ہیں: n-ٹائپ اور p-ٹائپ۔ n-ٹائپ ڈوپنگ میں، پنج والینس الیکٹران والے ناخالص ایٹم، جیسے فاسفورس یا آرسینک، کو سیمی کنڈکٹرز میں شامل کیا جاتا ہے۔ یہ ایٹم سیمی کنڈکٹرز کو ایک مضاف والینس الیکٹران دیتے ہیں، جس سے منفی بار کا کیریئر بناتا ہے جسے الیکٹران کہا جاتا ہے۔ p-ٹائپ ڈوپنگ میں، تین والینس الیکٹران والے ناخالص ایٹم، جیسے بورن یا گیلیم، کو سیمی کنڈکٹرز میں شامل کیا جاتا ہے۔ یہ ایٹم سیمی کنڈکٹرز سے ایک والینس الیکٹران قبول کرتے ہیں، جس سے مثبت بار کا کیریئر بناتا ہے جسے ہول کہا جاتا ہے۔

سیمی کنڈکٹرز کو مختلف الیکٹرانک ڈیوائسز میں استعمال کیا جاتا ہے، جیسے ٹرانزسٹرز، ڈائودز، سورجی سیلز، لائٹ-ایمیٹنگ ڈائودز (LEDs)، لیزر، اور انٹیگریٹڈ سرکٹس۔ یہ ڈیوائسز سیمی کنڈکٹرز کی منفرد خصوصیات کا استعمال کرتے ہیں، جیسے ان کی کنڈکٹنگ اور انسلیٹنگ ریجن کے درمیان تبدیلی کی صلاحیت، ان کی روشنی اور درجہ حرارت کی حساسیت، اور دیگر مادوں کے ساتھ ان کی سازگاری۔

انسلیٹرز

انسلیٹرز وہ مادے ہیں جن کی برقی کنڈکٹیوٹی کم ہوتی ہے کیونکہ ان کے پاس بہت کم یا کوئی آزاد الیکٹران نہیں ہوتے جو برقی کرنٹ کو منتقل کر سکیں۔ انسلیٹرز کے ایٹم میں عام طور پر پانچ یا زیادہ والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔ یہ والینس الیکٹران اپنے مادری ایٹم سے مضبوط بند ہوتے ہیں اور ان کو الگ کرنے یا بھڈکانے کے لیے بہت زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس لیے، انسلیٹرز کسی لاگو کیے گئے برقی فیلڈ یا پوٹنشل فرق کے جواب میں نہیں دیتے اور برقی کرنٹ کو روکتے یا بند کرتے ہیں۔

زیادہ تر غیر میٹل برقی کنڈکٹیوٹی کے لحاظ سے اچھے انسلیٹرز ہوتے ہیں کیونکہ ان کے ایٹم میں بہت سارے والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، نائٹروجن میں پانچ والینس الیکٹران ہوتے ہیں، سلفر میں چھ والینس الیکٹران ہوتے ہیں، اور نیون میں آٹھ والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔ ان عناصر کی ساخت میں کوئی آزاد الیکٹران نہیں ہوتا ہے اور وہ برقی کرنٹ کو منتقل کرنے کی اجازت نہیں دیتے۔

کچھ مادے کچھ شرائط کے تحت انسلیٹرز کی طرح کام کر سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، گلاس اور ٹائر کمرہ درجہ حرارت پر اچھے انسلیٹرز ہوتے ہیں لیکن جب کچھ ان کے والینس الیکٹران کافی توانائی حاصل کرتے ہیں تو وہ آزاد الیکٹران بن جاتے ہیں۔

انسلیٹرز کو عموماً ایسے مقامات پر برقی کرنٹ کو روکنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جہاں یہ ناچاہیدہ یا نامطلوب ہو۔ مثال کے طور پر، انسلیٹرز کو وائر اور کیبل کو کور کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ان کو شارٹ سرکٹ یا برقی شوک سے محفوظ رکھا جا سکے۔ انسلیٹرز کو الیکٹرانک ڈیوائس یا سرکٹ کے مختلف حصوں کو الگ کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ناچاہیدہ تداخل یا اضطراب کو روکا جا سکے۔

خاتمہ

والینس الیکٹران ایٹم کے باہر کے شیل میں موجود الیکٹران ہوتے ہیں جو کیمیائی بانڈنگ اور برقی کرنٹ میں شریک ہو سکتے ہیں۔ والینس الیکٹران کی تعداد اور ان کی ترتیب کسی عنصر کی کئی مادی، کیمیائی، اور برقی خصوصیات کو تعین کرتی ہے۔

برقی کنڈکٹیوٹی کسی مادے کو برقی کرنٹ کو گذرنے کی کیا صلاحیت ہے، یہ میزان کرتی ہے۔ برقی کنڈکٹیوٹی کئی عوامل پر منحصر ہوتی ہے، جیسے مادے میں موجود آزاد الیکٹران کی تعداد اور ان کی طرز عمل۔

ان کی برقی کنڈکٹیوٹی اور ان کے والینس الیکٹران کی تعداد کے بنیاد پر مادے کو تین اہم گروہوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: کنڈکٹرز، سیمی کنڈکٹرز، اور انسلیٹرز۔

کنڈکٹرز کی برقی کنڈکٹیوٹی بالکل ہوتی ہے کیونکہ ان کے پاس بہت سارے آزاد الیکٹران ہوتے ہیں جو آسانی سے برقی کرنٹ کو منتقل کر سکتے ہیں۔ کنڈکٹرز کے ایٹم میں عام طور پر ایک، دو، یا تین والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔

سیمی کنڈکٹرز کی برقی کنڈکٹیوٹی معتدل ہوتی ہے کیونکہ ان کے پاس کچھ آزاد الیکٹران ہوتے ہیں جو کچھ شرائط کے تحت برقی کرنٹ کو منتقل کر سکتے ہیں۔ سیمی کنڈکٹرز کے ایٹم میں عام طور پر چار والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔

انسلیٹرز کی برقی کنڈکٹیوٹی کم ہوتی ہے کیونکہ ان کے پاس بہت کم یا کوئی آزاد الیکٹران نہیں ہوتے جو برقی کرنٹ کو منتقل کر سکیں۔ انسلیٹرز کے ایٹم میں عام طور پر پانچ یا زیادہ والینس الیکٹران ہوتے ہیں۔

یہ مادے مختلف الیکٹرانک ڈیوائسز میں استعمال ہوتے ہیں، جیسے ٹرانزسٹرز، ڈائودز، سورجی سیلز، LEDs، لیزر، اور انٹ