Valent elektronlar va elektr chiziqliqligi nima?

Valent elektronlar va elektr chiqaruvchanlik nima?

Valent elektronlar ta'rif

Atom protonlar va neytronlardan iborat yadro va uning atrofida elektronlar bilan qurilgan. Yadro musbat to'qnagacha, elektronlar esa salbiy to'qnagacha. Atomlar protonlar va elektronlar soni teng bo'lganligi sababli elektr jihatdan o'zgarishsiz.

Atomdagi elektronlar ularning energiya darajalariga qarab qavatlarda joylashtirilgan. Yadrogacha eng yaqin qavat eng pastki energiyaga ega, eng uzoq qavat esa eng yuqori energiyaga ega. Har bir qavatda elektronlar maksimal sig'imlari mavjud: birinchi qavat ikkita, ikkinchi qavat sakttasi, va hokazo.

Valent elektronlar atomning ichki qavatidagi elektronlar. Ular kimyoviy bog'lanishga hissa qo'shadi va elektr maydonlar yoki magnit maydonlar tarqalganda ta'sir ko'radi. Valent elektronlar soni elementga qarab 1 dan 8 gacha o'zgaradi.

Valent elektronlar elementning fizik, kimyo va elektr xususiyatlarini aniqlashda muhim rol o'ynaydi. Umumiy valent elektronlarga ega elementlar odatda umumiy reaktivlik va bog'lanish turlariga ega. Valent elektronlar soni farqi elektr chiqaruvchanlik va material turlarining farqlanishiga olib keladi.

Elektr chiqaruvchanlik

Elektr chiqaruvchanlik materialning elektr oqimini o'tkazish imkoniyatini o'lchaydi. Elektr oqimi harakat qilayotgan elektr zaryadlaridan iborat, odatda bepul elektronlar yoki ionlar tomonidan ta'minlanadi. Yuqori chiqaruvchanlikka ega materiallar oqimni oson o'tkazadi, kam chiqaruvchanlikka ega materiallar esa oqimga qarshi kurashadi.

Materialning elektr chiqaruvchanligi har bir faktorga, masalan, temperatura, struktura, tarkib va safaligiga bog'liq. Biroq, eng muhim faktor materialdagi bepul elektronlar soni va ularning xususiyatlari.

Bepul elektronlar atomlarning valent elektronlari, ular ota atomlari bilan kuchli bog'lanmagan va material ichida bepul harakat qilishi mumkin. Bu elektronlar elektr maydon yoki potentsial farqiga javob beradi va bir yo'nalishda harakat qilib elektr oqimini yaratadi.

Materialdagi bepul elektronlar soni va ularning xususiyatlari materialning tarkibi bo'lgan atomlarning valent elektronlari soniga bog'liq. Umumiy holda, kam valent elektronlarga ega materiallar ko'proq bepul elektronlarga ega, ko'proq valent elektronlarga ega materiallar esa kamroq bepul elektronlarga ega.

Elektr chiqaruvchanlik va valent elektronlar soniga asosan materiallarni uchta asosiy guruhga bo'lish mumkin: oqimlaydigan, poluprovodniklar va izolyatorlar.

Oqimlaydigan

Oqimlaydigan materiallar yuqori elektr chiqaruvchanlikka ega, chunki ular bepul elektronlarga ega, ular elektr oqimini oson o'tkazishlari mumkin. Oqimlaydigan materiallarda atomlarda bir, ikki yoki uch valent elektron mavjud. Bu valent elektronlar yuqori energiya darajasiga ega va ota atomlari bilan kuchli bog'lanmagan. Ular elektr maydon yoki potentsial farqiga javob berishda ota atomlardan ajratilishi yoki material ichida harakat qilishi mumkin.

Ko'pincha metallar yaxshi elektr oqimlaydigan materiallar, chunki ularning atomlarda kam valent elektronlar mavjud. Masalan, moshning atomlari bitta valent elektron, magning atomlari ikkita valent elektron, alumininin atomlari uchta valent elektron mavjud. Bu metallar kristall strukturalarida ko'p bepul elektronlarga ega, ular elektr maydon ta'siri ostida bepul harakat qilishi mumkin.

Ba'zi metallas emas materiallar ham aniq shartlarda oqimlaydigan vazifani bajarishi mumkin. Masalan, grafit (karbonning bir shakli) atomlari uchtadan valent elektronlarni boshqa karbon atomlari bilan bog'lash uchun ishlatadi, lekin to'rtinchisi heksagonal reshetkasida bepul harakat qilishi mumkin.

Poluprovodniklar

Poluprovodniklar o'rtacha elektr chiqaruvchanlikka ega, chunki ular aniq shartlarda elektr oqimini o'tkazish uchun bepul elektronlarga ega. Poluprovodniklar atomlarda to'rt valent elektron mavjud, masalan, ugluk, silitsium va germaniy. Bu valent elektronlar boshqa atomlar bilan qoidalarga amal qiladigan reshetka strukturada bog'lanadi. Ammo oshxona havo temperaturasida, bu valent elektronlardan ba'zilari yetarli energiyani oldi va bog'liqlardan ajratiladi va bepul elektronlarga aylanadi. Bu bepul elektronlar elektr maydon ta'siri ostida elektr oqimini o'tkazishlari mumkin.

Ammo sodda poluprovodnikdagi bepul elektronlar soni juda kam, va elektr chiqaruvchanligi juda yomon. Shuning uchun poluprovodniklar odatda ota atomlardan ko'proq yoki kam valent elektronlarga ega impurt atomlar bilan dastlabki jarayon (doping) qilinadi. Bu poluprovodnikdagi bepul elektronlar sonini oshiradi va elektr chiqaruvchanligini yaxshilaydi.

Dopingning ikki turi mavjud: n-tipi va p-tipi. N-tipi dopingda beshta valent elektron bilan fospfor yoki arsenik kabi impurt atomlar qo'shiladi. Bu atomlar poluprovodnikka bitta qo'shimcha valent elektronni taqdim etadi, shunda salbiy zaryad egasini elektron yaratadi. P-tipi dopingda uchta valent elektron bilan bor yoki galliy kabi impurt atomlar qo'shiladi. Bu atomlar poluprovodnikdan bitta valent elektronni qabul qiladi, shunda musbat zaryad egasini ochko yaratadi.

Poluprovodniklar transistordan, diodlarga, quyosh batareyalari, LED-lar, lazirlar va integratsion skemalar kabi turli elektron asboblar va qurilmalarda keng qo'llaniladi. Bu asboblar poluprovodniklarning unikal xususiyatlaridan, masalan, ularning oqimlaydigan va izolyator holatlar orasida o'zgartirish imkoniyati, nur va temperaturaga o'ngaroqchilik, va boshqa material bilan yaxshi kompatibilitasidan foydalanadi.

Izolyatorlar

Izolyatorlar kam elektr chiqaruvchanlikka ega, chunki ular bepul elektronlarga ega emas yoki juda kam elektronlarga ega, ular elektr oqimini o'tkazishlari mumkin. Izolyatorlar atomlarda besh yoki undan ko'proq valent elektron mavjud. Bu valent elektronlar ota atomlari bilan kuchli bog'langan va ajratish uchun yoki barqarorlashtirish uchun ko'p energiya talab qiladi. Shuning uchun izolyatorlar elektr maydon yoki potentsial farqiga javob bermaydi va elektr oqimini o'tishiga qarshi kurashadi yoki uni bloklaydi.

Ko'pincha metallas emas materiallar yaxshi izolyatorlar, chunki ularning atomlarda ko'p valent elektronlar mavjud. Masalan, azotda besh, serning atomlarda olti, neonning atomlarda esa sakkiz valent elektron mavjud. Bu elementlarning strukturada bepul elektronlari yo'q va ular elektr oqimini o'tkazishlari mumkin emas.

Ba'zi materiallar aniq shartlarda izolyator vazifasini bajarishi mumkin. Masalan, shisha va gummi oshxona havo temperaturasida yaxshi izolyatorlar, ammo yuqori temperaturada ularning ba'zi valent elektronlari yetarli energiyani oldi va bepul elektronlarga aylanadi.

Izolyatorlar elektr oqimini kerakmas yoki kerak bo'lmagan joylarda o'tishini oldini olish uchun ishlatiladi. Masalan, izolyatorlar elektr oqimini o'tkazish uchun provodlar va kabelga qoploq qilish uchun ishlatiladi, shuning bilan ularning qisqartma va elektr cho'qqilishidan himoya qilinadi. Izolyatorlar elektron asbob yoki skemaning turli qismlarini ajratish uchun ishlatiladi, shuning bilan keraksiz ta'sir yoki aralashuvdan himoya qilinadi.

Xulosa

Valent elektronlar atomning ichki qavatidagi elektronlar, ular kimyoviy bog'lanishga va elektr oqimiga hissa qo'shadi. Valent elektronlar soni va ularning tartibi elementning bir qancha fizik, kimyo va elektr xususiyatlarini aniqlaydi.

Elektr chiqaruvchanlik materialning elektr oqimini o'tkazish imkoniyatini o'lchaydi. Elektr chiqaruvchanlik materialdagi bepul elektronlar soni va ularning xususiyatlari kabi bir nechta faktorga bog'liq.

Elektr chiqaruvchanlik va valent elektronlar soniga asosan materiallarni uchta asosiy guruhga bo'lish mumkin: oqimlaydigan, poluprovodniklar va izolyatorlar.

Oqimlaydigan materiallar yuqori elektr chiqaruvchanlikka ega, chunki ular ko'p bepul elektronlarga ega, ular elektr oqimini oson o'tkazishlari mumkin. Oqimlaydigan materiallarda atomlarda bir, ikki yoki uch valent elektron mavjud.

Poluprovodniklar o'rtacha elektr chiqaruvchanlikka ega, chunki ular aniq shartlarda elektr oqimini o'tkazish uchun bepul elektronlarga ega. Poluprovodniklarda atomlarda to'rt valent elektron mavjud.

Izolyatorlar kam elektr chiqaruvchanlikka ega, chunki ular bepul elektronlarga ega emas yoki juda kam elektronlarga ega, ular elektr oqimini o'tkazishlari mumkin. Izolyatorlar atomlarda besh yoki undan ko'proq valent elektron mavjud.

Bu materiallar transistordan, diodlarga, quyosh batareyalari, LED-lar, lazirlar va integratsion skemalar kabi turli elektron asboblar va qurilmalarda keng qo'llaniladi. Bu asboblar ushbu materiallarning unikal xususiyatlaridan, masalan, ularning oqimlaydigan va izolyator holatlar orasida o'zgartirish imkoniyati, nur va temperaturaga o'ngaroqchilik, va boshqa material bilan yaxshi kompatibilitasidan foydalanadi.