Как найти количество свободных электронов

Число – свободный электрон

Cтраница 1

Число свободных электронов в металле почти равно числу атомов в нем. Атомы, от которых отделились электроны, становятся положительными ионами, вследствие чего кристаллическая решетка металла оказывается состоящей из положительных ионов, сохраняющих свои места в решетке.
 [1]

Число свободных электронов и дырок в полупроводнике может быть найдено с использованием статистики Ферми – Дирака.
 [2]

Число свободных электронов и вакантных, незавершенных связей одинаково.
 [4]

Число свободных электронов, способных переносить ток, увеличивается с повышением температуры, поэтому проводимость полупроводников быстро возрастает; у металлов наблюдается слабо выраженное обратное явление. Кроме электронной проводимости в полупроводниках возможна дырочная проводимость. Отсутствие электрона в каком-то узле кристаллической решетки называется дыркой, или вакансией. Дырка ведет себя как квазичастица, ее возникновение и движение обусловлены квантово-механическими эффектами в кристалле; под влиянием электрического поля она направляется к отрицательному полюсу – в сторону, где имеется недостаток электронов. Дырка во многом аналогична электрону, но заряд ее положителен и движется она медленней. В результате перемещения электронов и дырок при наложении внешнего электрического поля и возникает проводимость.
 [5]

Число свободных электронов, приходящихся на один атом в металле, различно, но оно обычно близко к одному электрону на атом.
 [6]

Число свободных электронов и дырок в полупроводнике может быть найдено с использованием статистики Ферми-Дирака.
 [7]

Число свободных электронов зависит от активности металла и определяется положением его в ряду, в который можно расположить металлы по их фотоэлектрическому эффекту. Томсон [256] объяснил соединение водорода с кислородом на нагретой платиновой проволоке ( или на угольной нити) под действием рентгеновых лучей не действием тепла, а влиянием тока электронов, освобождаемых во время каталитического процесса.
 [8]

Число первичных свободных электронов было увеличено освещением фоточувствительного образца в различное число раз ( от 2 до 100) по сравнению с темновым равновесием.
 [9]

Число первичных свободных электронов было увеличено освещением фоточувствительного образца в различное число раз ( от 2 до 100) по сравнению с темповым равновесием. При этом необходимо было пользоваться слабо поглощаемым светом, чтобы не создать новой неоднородности.
 [10]

Определить число свободных электронов, которое приходится на один атом натрия при абсолютном нуле.
 [11]

Поскольку число свободных электронов мало, то вещество является плохим проводником.
 [12]

Обозначим числа свободных электронов, приходящихся на единицу объема, соответственно чергз NА и NB и положим для определенности, что NA – – – NE – Тогда электроны из металла А будут диффундировать в металл Б в большем количестве, чем обратно из металла Б в металл А и, как следствие, металл А будет заряжаться положительно, а металл Б – отрицательно.
 [13]

Найти число свободных электронов в веществе с ц0 9 34 эВ, энергии которых заключены между 9 20 и 9 27 эВ в объеме 10 – 4 м3 при Т 400 К.
 [14]

Увеличение числа свободных электронов или дырок в веществе под воздействием какого-либо вида энергии способствует повышению электропроводности, увеличению тока, появлению электродвижущих сил.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

По электронной формуле)
Например,возьмём литий(3-й по порядковому номеру)и составим его электронную формулу:
Порядковый номер=количество протонов=количество электронов
Значит,у Лития 3 электрона:
1s22s1
на втором s уровне к Лития всего один электрон из двух возможных,значит он неспаренный(то есть свободный)
Силиций 14-й в системе,значит у него 14 электронов:
1s2,2s2,2p6,3s2,3р2
На внешней орбитали(третьем уровне) у силиция 4 электрона(3s2,3p2)
3s уровень может содержать только 2 электрона,так что он заполним полностью и все электроны спаренные.
3р уровень может содержать 6 электронов,а у стлиция только 2,а так как (если представить себе структурно) сначала мы рисуем по одной стрелочке(электрону) в каждой ячейке,а потом уже заполняем по второй,то эти два электрона пошли в разные ячейки,а значит они неспаренные(свободные).
Если бы у какого-то элемента на 3р уровне было 5 электронов,то у него бы был 1 неспаренный электрона,если бы 4-2 электрона)))
Если что-то не ясно,жду вопросы в комментарии

---

Посмотрим на гениальную таблицу “Периодическая система элементов” от русского ученого Дмитрия Менделеева. Таблица Дмитрия Менделеева весьма стройная и системная. Она отвечает на многие вопросы, в том числе и на заданный вами. Максимальное число электронов на энергетическом уровне: где n – номер энергетического уровня система выбрала этот ответ лучшим Вита7­5 [9.7K] 8 лет назад  Таблица Менделеева состоит из 8-ми столбцов, соответственно элементы в 1-ом столбце будут иметь по 1 электрону на внешнем слое , а в 8-ом по 8. Собственно количество электронов и определяет свойства элемента, (например щелчные металлы очень активны, а энертвые газы наоборот фактически не вступают ни в какие реакции). это связано с тем, что чем меньше электронов на внешнем слое тем их легче потерять, и труднее захватить свободный электрон при потере. Так же есть такие элементы как изотопы, которые при одинаковом количестве электронов на внешней оболочке имеют кординально разные свойства. (например дейтерий и тритий) оба имеют по 1-му электрону, но ядро дейтерия состоит из положительно заряженного протона и нейтрального нейтрона, он стабилен и относится скорее к водороду (тяжелый водород), а тритий, состоящий из протона и 2-ух нейтронов, радиактивен и по свойствам ближе к литию. В порироде не встречается из-за короткой живучести (период полураспада примерно 12 лет). Так к слову, есть такой изотоп кальция 48, имеется в виду что у него не 40 нейтронов в ядре как у обычного кальция у нас в костях, а 48, радиактивен, (в природе встречается крайне редко), нарабатывается в атомных реакторах, обстрелом нейтронами, несколько грамм за год. Служит для получения сверхтяжелых элементов (путем обстрела мишени из урана, плутония и т.д.). на данный момент самый дорогой элемент, 1 грамм стоит около 400000 евро. Чосик [208K] более года назад  Для этого потребуется таблица Менделеева. В ней восемь групп, которые представлены как восемь столбиков. И как раз номер группы указывает, сколько электронов у элемента на последнем внешнем уровне. Например, берем водород – Н. Он относится к первой группе, идет первым. А мы знаем, что порядковый номер элемента совпадает с числом электронов на обиталях и с числом протонов в ядре. И у водорода на s-орбитали один электрон. Теперь берем литий – Li. Он также относится к первой группе, идет третьим. Его s-орбиталь заполнена, там два электрона. А последний, третий, находится на второй s-орбитали. Номер же периода указывается на число энергетических уровней. Литий относится ко второму периоду, потому у него два энергетических уровня. Kriti­kSPb [93.6K] 4 года назад  Чтобы определить, сколько электронов на внешнем энергетическом уровне, нужно открыть Периодическую таблицу Менделеева. В ней расположено 8 групп элементов. Номера группы и соответствуют количеству электронов на внешнем уровне. Например, элементы Гелий, аргон, железо, криптон, рутений, ксенон, осмий и радон принадлежат к восьмой группе, значит и электронов на внешнем уровне 8. У лития, натрия и калия – по одному электрону, у берилия, магния и кальция – 2, у алюминия – 3, у кремния и титана – по 4, у серы и хрома – по 6, у хлора и марганца – 7. Далее определяем электронные уровни элементов по аналогии. владс­андро­вич [766K] более года назад  Для решения данной задачи, нам просто необходимо, будет взглянуть в таблицу Менделеева. Она насчитывает в себе восемь групп. Они расположены в порядке восьми столбиков. Каждая группа имеет свой номер и этот самый номер как раз таки и говорит нам о том , сколько электронов имеет в себе тот или иной элемент, касательно его последнего внешнего уровня.  Например железо относится к восьмой группе, а значит электронов на внешнем уровне оно имеет именно 8.  Знаете ответ?

Атомно-молекулярное учение

Мы приступаем к изучению химии – мира молекул и атомов. В этой статье мы рассмотрим базисные понятия и разберемся с электронными
формулами элементов.

Атом (греч. а – отриц. частица + tomos – отдел, греч. atomos – неделимый) – электронейтральная частица вещества микроскопических
размеров и массы, состоящая из положительно заряженного ядра (протонов) и отрицательно заряженных электронов (электронные орбитали).

Описываемая модель атома называется “планетарной” и была предложена в 1913 году великими физиками: Нильсом Бором и Эрнестом Резерфордом

Протон (греч. protos – первый) – положительно заряженная (+1) элементарная частица, вместе с нейтронами образует ядра атомов
элементов. Нейтрон (лат. neuter – ни тот, ни другой) – нейтральная (0) элементарная частица, присутствующая в ядрах всех
химических элементов, кроме водорода.

Электрон (греч. elektron – янтарь) – стабильная элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом (-1), заряд атома –
порядковый номер в таблице Менделеева – равен числу электронов (и, соответственно, протонов).

Запомните, что в невозбужденном состоянии атом содержит одинаковое число электронов и протонов. Так у кальция (порядковый номер 20)
в ядре находится 20 протонов, а вокруг ядра на электронных орбиталях 20 электронов.

Я еще раз подчеркну эту важную деталь. На данном этапе будет отлично, если вы запомните простое правило:
порядковый номер элемента = числу электронов. Это наиболее важно для практического применения и изучения следующей темы.

Электронная конфигурация атома

Электроны атома находятся в непрерывном движении вокруг ядра. Энергия электронов отличается друг от друга, в соответствии с этим
электроны занимают различные энергетические уровни.

Энергетические уровни подразделяются на несколько подуровней:

• Первый уровень

Состоит из s-подуровня: одной “1s” ячейки, в которой помещаются 2 электрона (заполненный электронами – 1s²)

• Второй уровень

Состоит из s-подуровня: одной “s” ячейки (2s²) и p-подуровня: трех “p” ячеек (2p⁶), на которых
помещается 6 электронов

• Третий уровень

Состоит из s-подуровня: одной “s” ячейки (3s²), p-подуровня: трех “p” ячеек (3p⁶) и d-подуровня:
пяти “d” ячеек (3d¹⁰), в которых помещается 10 электронов

• Четвертый уровень

Состоит из s-подуровня: одной “s” ячейки (4s²), p-подуровня: трех “p” ячеек (4p⁶), d-подуровня:
пяти “d” ячеек (4d¹⁰) и f-подуровня: семи “f” ячеек (4f¹⁴), на которых помещается 14
электронов

Зная теорию об энергетических уровнях и порядковый номер элемента из таблицы Менделеева, вы должны расположить определенное число
электронов, начиная от уровня с наименьшей энергией и заканчивая к уровнем с наибольшей. Чуть ниже вы увидите несколько примеров, а
также узнаете об исключении, которое только подтверждает данные правила.

Подуровни: “s”, “p” и “d”, которые мы только что обсудили, имеют в определенную конфигурацию в пространстве. По этим подуровням, или
атомным орбиталям, движутся электроны, создавая определенный “рисунок”.

S-орбиталь похожа на сферу, p-орбиталь напоминает песочные часы, d-орбиталь – клеверный лист.

Правила заполнения электронных орбиталей и примеры

Существует ряд правил, которые применяют при составлении электронных конфигураций атомов:

• Сперва следует заполнить орбитали с наименьшей энергией, и только после переходить к энергетически более высоким
• На орбитали (в одной “ячейке”) не может располагаться более двух электронов
• Орбитали заполняются электронами так: сначала в каждую ячейку помещают по одному электрону, после чего орбитали дополняются
  еще одним электроном с противоположным направлением
• Порядок заполнения орбиталей: 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s

Должно быть, вы обратили внимание на некоторое несоответствие: после 3p подуровня следует переход к 4s, хотя логично было
бы заполнить до конца 4s подуровень. Однако природа распорядилась иначе.

Запомните, что, только заполнив 4s подуровень двумя электронами, можно переходить к 3d подуровню.

Без практики теория мертва, так что приступает к тренировке. Нам нужно составить электронную конфигурацию атомов углерода и
серы. Для начала определим их порядковый номер, который подскажет нам число их электронов. У углерода – 6, у серы – 16.

Теперь мы располагаем указанное количество электронов на энергетических уровнях, руководствуясь правилами заполнения.

Обращаю ваше особе внимание: на 2p-подуровне углерода мы расположили 2 электрона в разные ячейки, следуя одному из правил.
А на 3p-подуровне у серы электронов оказалось много, поэтому сначала мы расположили 3 электрона по отдельным ячейкам, а оставшимся
одним электроном дополнили первую ячейку.

Таким образом, электронные конфигурации наших элементов:

• Углерод – 1s²2s²2p²
• Серы – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Внешний уровень и валентные электроны

Количество электронов на внешнем (валентном) уровне – это число электронов на наивысшем энергетическом уровне, которого достигает элемент. Такие электроны называются валентными: они могут быть спаренными или неспаренными. Иногда
для наглядного представления конфигурацию внешнего уровня записывают отдельно:

• Углерод – 2s²2p² (4 валентных электрона)
• Сера -3s²3p⁴ (6 валентных электронов)

Неспаренные валентные электроны способны к образованию химической связи. Их число соответствует количеству связей, которые данный атом может образовать с другими атомами. Таким образом неспаренные валентные электроны тесно связаны с валентностью – способностью атомов образовывать определенное число химических связей.

• Углерод – 2s²2p² (2 неспаренных валентных электрона)
• Сера -3s²3p⁴ (2 неспаренных валентных электрона)

Тренировка

Потренируйтесь и сами составьте электронную конфигурацию для магния и скандия. Определите число электронов на внешнем (валентном) уровне и число неспаренных
электронов. Ниже будет дано наглядное объяснение этой задаче.

Запишем получившиеся электронные конфигурации магния и скандия:

• Магний – 1s²2s²2p⁶3s²
• Скандий – 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹
  

В целом несложная и интересная тема электронных конфигураций отягощена небольшим исключением – провалом электрона, которое только подтверждает общее
правило: любая система стремится занять наименее энергозатратное состояние.

Провал электрона

Провалом электрона называют переход электрона с внешнего, более высокого энергетического уровня, на предвнешний, энергетически более
низкий. Это связано с большей энергетической устойчивостью получающихся при этом электронных конфигураций.

Подобное явление характерно лишь для некоторых элементов: медь, хром, серебро, золото, молибден. Для примера выберем хром, и рассмотрим
две электронных конфигурации: первую “неправильную” (сделаем вид, будто мы не знаем про провал электрона) и вторую правильную, написанную
с учетом провала электрона.

Теперь вы понимаете, что кроется под явлением провала электрона. Запишите электронные конфигурации хрома и меди самостоятельно еще раз и
сверьте с представленными ниже.

Основное и возбужденное состояние атома

Основное и возбужденное состояние атома отражаются на электронных конфигурациях. Возбужденное состояние связано с движением электронов
относительно атомных ядер. Говоря проще: при возбуждении пары электронов распариваются и занимают новые ячейки.

Возбужденное состояние является для атома нестабильным, поэтому долгое время в нем он пребывать не может. У некоторых атомов: азота,
кислорода , фтора – возбужденное состояние невозможно, так как отсутствуют свободные орбитали (“ячейки”) – электронам некуда перескакивать, к тому
же d-орбиталь у них отсутствует (они во втором периоде).

У серы возможно возбужденное состояние, так как она имеет свободную d-орбиталь, куда могут перескочить электроны. Четвертый энергетический
уровень отсутствует, поэтому, минуя 4s-подуровень, заполняем распаренными электронами 3d-подуровень.

По мере изучения основ общей химии мы еще не раз вернемся к этой теме, однако хорошо, если вы уже сейчас запомните, что возбужденное состояние
связано с распаривание электронных пар.