- أساسيات نظرية بحر الإلكترون
- النقل إلى الخارج
- نظرية بحر الإلكترونات في البلورات المعدنية
- عيوب النظرية
- المراجع
و نظرية بحر من الإلكترونات هي الفرضية التي تفسر ظاهرة استثنائية الكيميائية التي تحدث في السندات المعدنية بين العناصر ذات كهربية منخفضة. إنه تقاسم الإلكترونات بين الذرات المختلفة المرتبطة بروابط معدنية.
إن كثافة الإلكترون بين هذه الروابط تجعل الإلكترونات غير محددة وتشكل "بحرًا" حيث تتحرك بحرية. يمكن أيضًا التعبير عنها بواسطة ميكانيكا الكم: يتم ترتيب بعض الإلكترونات (عادة ما يكون هناك واحد إلى سبعة لكل ذرة) في مدارات ذات مراكز متعددة تمتد عبر سطح المعدن.
وبالمثل ، تحتفظ الإلكترونات بموقع معين في المعدن ، على الرغم من أن التوزيع الاحتمالي للسحابة الإلكترونية له كثافة أعلى حول بعض الذرات المحددة. هذا يرجع إلى حقيقة أنه عند تطبيق تيار معين ، فإنها تظهر موصليةها في اتجاه معين.
أساسيات نظرية بحر الإلكترون
تقدم نظرية بحر الإلكترونات شرحًا بسيطًا لخصائص الأنواع المعدنية مثل المقاومة ، والتوصيل ، والليونة ، والقابلية للتأقلم ، والتي تختلف من معدن إلى آخر.
لقد تم اكتشاف أن المقاومة الممنوحة للمعادن ترجع إلى عدم التمركز الكبير الذي تتواجد به إلكتروناتها ، مما يولد قوة تماسك عالية جدًا بين الذرات التي تشكلها.
وبهذه الطريقة ، تُعرف الليونة بقدرة بعض المواد على السماح بتشوه هيكلها ، دون إعطاء ما يكفي للكسر ، عند تعرضها لقوى معينة.
النقل إلى الخارج
يتم تحديد كل من ليونة المعدن وقابليته للتطويع من خلال حقيقة أن إلكترونات التكافؤ يتم تحديد موقعها في جميع الاتجاهات على شكل طبقات ، مما يجعلها تتحرك فوق بعضها البعض تحت تأثير قوة خارجية ، تجنب تكسر الهيكل المعدني مع السماح بتشوهه.
وبالمثل ، فإن حرية حركة الإلكترونات غير الموضعية تسمح بتدفق التيار الكهربائي ، مما يجعل المعادن تتمتع بموصلية جيدة جدًا للكهرباء.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن ظاهرة الحركة الحرة للإلكترونات تسمح بنقل الطاقة الحركية بين مناطق مختلفة من المعدن ، مما يعزز انتقال الحرارة ويجعل المعادن تظهر موصلية حرارية كبيرة.
نظرية بحر الإلكترونات في البلورات المعدنية
البلورات عبارة عن مواد صلبة لها خصائص فيزيائية وكيميائية - مثل الكثافة ونقطة الانصهار والصلابة - يتم إنشاؤها بواسطة نوع القوى التي تجعل الجسيمات التي تتكون منها تتماسك معًا.
بطريقة ما ، تعتبر البلورات ذات النوع المعدني من أبسط الهياكل ، لأن كل "نقطة" من الشبكة البلورية قد احتلتها ذرة من المعدن نفسه.
وبنفس المعنى ، فقد تم تحديد أن بنية البلورات المعدنية بشكل عام تكون مكعبة وتتركز على الوجوه أو على الجسم.
ومع ذلك ، يمكن أن يكون لهذه الأنواع أيضًا شكل سداسي ولها تغليف مضغوط إلى حد ما ، مما يمنحها تلك الكثافة الهائلة التي تتميز بها.
بسبب هذا السبب الهيكلي ، تختلف الروابط التي تتشكل في البلورات المعدنية عن تلك التي تحدث في الفئات الأخرى من البلورات. يتم تمييز الإلكترونات التي يمكن أن تشكل روابط في جميع أنحاء التركيب البلوري ، كما هو موضح أعلاه.
عيوب النظرية
يوجد في الذرات المعدنية كمية صغيرة من إلكترونات التكافؤ بما يتناسب مع مستويات طاقتها ؛ أي أن هناك عددًا أكبر من حالات الطاقة المتاحة من عدد الإلكترونات المرتبطة.
هذا يعني أنه نظرًا لوجود عدم تمركز إلكتروني قوي وأيضًا نطاقات طاقة مملوءة جزئيًا ، يمكن للإلكترونات أن تتحرك عبر البنية الشبكية عندما تتعرض لمجال كهربائي من الخارج ، بالإضافة إلى تكوين محيط من الإلكترونات يدعم نفاذية الشبكة.
لذلك يتم تفسير اتحاد المعادن على أنه تكتل من الأيونات الموجبة الشحنة مقترنة ببحر من الإلكترونات (سالبة الشحنة).
ومع ذلك ، هناك خصائص لا يفسرها هذا النموذج ، مثل تكوين سبائك معينة بين المعادن ذات التركيبات المحددة أو استقرار الروابط المعدنية الجماعية ، من بين أمور أخرى.
يتم تفسير هذه العيوب من خلال ميكانيكا الكم ، لأن هذه النظرية والعديد من الأساليب الأخرى قد تم تأسيسها بناءً على أبسط نموذج لإلكترون واحد ، مع محاولة تطبيقه في هياكل أكثر تعقيدًا من ذرات متعددة الإلكترونات.
المراجع
- ويكيبيديا. (2018). ويكيبيديا. تعافى من en.wikipedia.org
- هولمان ، شبيبة ، وستون ، ب. (2001). كيمياء. تعافى من books.google.co.ve
- باركين ، ج. (2010). الربط المعدني المعدني. تعافى من books.google.co.ve
- روهرر ، جي إس (2001). الهيكل والترابط في المواد البلورية. تعافى من books.google.co.ve
- Ibach ، H. ، and Lüth ، H. (2009). فيزياء الحالة الصلبة: مقدمة في مبادئ علم المواد. تعافى من books.google.co.ve