Atomkombinationen
Alles, was Gewicht hat, ist Materie. Nach der Atomtheorie besteht jede Materie, ob fest, flüssig oder gasförmig, aus Atomen. Ein Atom enthält einen zentralen Teil namens Kern, der die Neutronen und Protonen enthält. Normalerweise sind Protonen positiv geladene Teilchen und Neutronen sind neutral geladene Teilchen. Elektronen, die negativ geladene Teilchen sind, sind in Umlaufbahnen um den Kern angeordnet, ähnlich wie bei Planeten um die Sonne. Die folgende Abbildung zeigt die Zusammensetzung eines Atoms.
Atome verschiedener Elemente weisen eine unterschiedliche Anzahl von Protonen, Neutronen und Elektronen auf. Um ein Atom von einem anderen zu unterscheiden oder die verschiedenen Atome zu klassifizieren, wird den Atomen jedes identifizierten Elements eine Zahl zugewiesen, die die Anzahl der Protonen im Kern eines bestimmten Atoms angibt. Diese Nummer ist als bekanntatomic numberdes Elements. Die Ordnungszahlen für einige der Elemente, die mit der Untersuchung von Halbleitern verbunden sind, sind in der folgenden Tabelle angegeben.
| Element | Symbol | Ordnungszahl |
|---|---|---|
| Silizium | Si | 14 |
| Germanium | Ge | 32 |
| Arsen | Wie | 33 |
| Antimon | Sb | 51 |
| Indium | Im | 49 |
| Gallium | Ga | 31 |
| Bor | B. | 5 |
Normalerweise hat ein Atom die gleiche Anzahl von Protonen und Planetenelektronen, um seine Nettoladung auf Null zu halten. Atome verbinden sich häufig, um durch ihre verfügbaren Valenzelektronen stabilisierte Moleküle oder Verbindungen zu bilden.
Der Prozess der Kombination von freien Valenzelektronen wird allgemein genannt bonding. Es folgen die verschiedenen Arten der Bindung, die in Atomkombinationen stattfinden.
- Ionische Bindung
- Kovalente Bindung
- Metallische Bindung
Lassen Sie uns nun diese atomaren Bindungen im Detail diskutieren.
Ionische Bindung
Jedes Atom sucht Stabilität, wenn sich die Atome zu Molekülen verbinden. Wenn das Valenzband 8 Elektronen enthält, spricht man von astabilized condition. Wenn sich die Valenzelektronen eines Atoms mit denen eines anderen Atoms verbinden, um stabil zu werden, nennt man dasionic bonding.
Wenn ein Atom mehr als 4 Valenzelektronen in der Außenhülle hat, sucht es nach zusätzlichen Elektronen. Ein solches Atom wird oft als bezeichnetacceptor.
Wenn ein Atom weniger als 4 Valenzelektronen in der Außenhülle enthält, versuchen sie, sich aus diesen Elektronen herauszubewegen. Diese Atome sind bekannt alsdonors.
Bei der Ionenbindung verbinden sich Donor- und Akzeptoratome häufig miteinander und die Kombination wird stabilisiert. Kochsalz ist ein häufiges Beispiel für Ionenbindung.
Die folgenden Abbildungen zeigen ein Beispiel für unabhängige Atome und Ionenbindungen.
In der obigen Abbildung ist zu sehen, dass das Natrium (Na) -Atom sein 1-Valenzelektron an das Chlorid (Cl) -Atom abgibt, das 7 Valenzelektronen aufweist. Das Chloridatom wird sofort negativ aus dem Gleichgewicht gebracht, wenn es das zusätzliche Elektron erhält, und dies führt dazu, dass das Atom ein negatives Ion wird. Andererseits verliert das Natriumatom sein Valenzelektron und das Natriumatom wird dann zu einem positiven Ion. Wie wir wissen, ziehen sich im Gegensatz zu Ladungen die Natrium- und Chloridatome durch eine elektrostatische Kraft zusammen.
Kovalente Bindung
Wenn die Valenzelektronen benachbarter Atome mit anderen Atomen geteilt werden, findet eine kovalente Bindung statt. Bei der kovalenten Bindung werden keine Ionen gebildet. Dies ist eine einzigartige Unähnlichkeit bei der kovalenten Bindung und der Ionenbindung.
Wenn ein Atom vier Valenzelektronen in der Außenhülle enthält, kann es ein Elektron mit vier benachbarten Atomen teilen. Zwischen den beiden Verbindungselektronen entsteht eine kovalente Kraft. Diese Elektronen verschieben abwechselnd die Bahnen zwischen den Atomen. Diese kovalente Kraft bindet die einzelnen Atome miteinander. Eine Darstellung der kovalenten Bindung ist in den folgenden Abbildungen dargestellt.
In dieser Anordnung sind nur die Kern- und Valenzelektronen jedes Atoms gezeigt. Elektronenpaare entstehen dadurch, dass einzelne Atome miteinander verbunden sind. In diesem Fall werden fünf Atome benötigt, um die Bindungswirkung zu vervollständigen. Der Bindungsprozess erweitert sich in alle Richtungen. Jedes Atom ist nun in einem Gitternetzwerk miteinander verbunden und durch dieses Gitternetzwerk wird eine Kristallstruktur gebildet.
Metallische Bindung
Die dritte Art der Bindung tritt im Allgemeinen bei guten elektrischen Leitern auf und wird als metallische Bindung bezeichnet. Bei der Metallbindung besteht eine elektrostatische Kraft zwischen den positiven Ionen und den Elektronen. Zum Beispiel hat das Valenzband von Kupfer ein Elektron in seiner äußeren Hülle. Dieses Elektron neigt dazu, sich zwischen verschiedenen Atomen im Material zu bewegen.
Wenn dieses Elektron ein Atom verlässt, tritt es sofort in die Umlaufbahn eines anderen Atoms ein. Der Prozess wiederholt sich ununterbrochen. Ein Atom wird zu einem positiven Ion, wenn ein Elektron es verlässt. Das ist einrandom process. Dies bedeutet, dass immer ein Elektron mit einem Atom verbunden ist. Dies bedeutet nicht, dass das Elektron einer bestimmten Umlaufbahn zugeordnet ist. Es bewegt sich immer in verschiedenen Umlaufbahnen. Infolgedessen teilen wahrscheinlich alle Atome alle Valenzelektronen.
Elektronen hängen in einer Wolke herum, die die positiven Ionen bedeckt. Diese schwebende Wolke bindet die Elektronen zufällig an die Ionen. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für die Metallbindung von Kupfer.