Elettronica di base - Materiali
La materia è composta da molecole costituite da atomi. Secondo la teoria di Bohr, "l'atomo è costituito da un nucleo caricato positivamente e da un certo numero di elettroni caricati negativamente che ruotano attorno al nucleo in varie orbite". Quando un elettrone viene portato da uno stato inferiore a uno stato superiore, si dice che lo siaexcited. Sebbene sia eccitante, se l'elettrone viene completamente rimosso dal nucleo, si dice che l'atomo sia ionizzato. Quindi, il processo di elevazione dell'atomo dallo stato normale a questo stato ionizzato è chiamato comeionization.
La figura seguente mostra la struttura di un atomo.
Secondo il modello di Bohr, si dice che un elettrone si muova in un particolare Orbit, mentre secondo la meccanica quantistica, si dice che un elettrone si trovi da qualche parte nello spazio libero dell'atomo, chiamato come Orbital. Questa teoria della meccanica quantistica si è dimostrata corretta. Quindi, un confine tridimensionale in cui è probabile che un elettrone si trovi è chiamato comeAtomic Orbital.
Numeri quantistici
Ogni orbitale, dove si muove un elettrone, differisce per energia e forma. I livelli di energia degli orbitali possono essere rappresentati utilizzando un insieme discreto di integrali e semi-integrali noti come numeri quantici. Ci sono quattro numeri quantici usati per definire una funzione d'onda.
Numero quantico principale
Il primo numero quantico che descrive un elettrone è il Principal quantum number. Il suo simbolo èn. Specifica la dimensione o l'ordine (livello di energia) del numero. All'aumentare del valore di n, aumenta anche la distanza media dall'elettrone al nucleo, così come aumenta anche l'energia dell'elettrone. Il livello di energia principale può essere inteso come un guscio.
Numero quantico del momento angolare
Questo numero quantico ha lcome suo simbolo. Questa l indica la forma dell'orbitale. Va da 0 a n-1.
l = 0, 1, 2… n-1
Per la prima shell, n = 1.
cioè, per n-1, l = 0 è l'unico valore possibile di l per n = 1.
Quindi, quando l = 0, viene chiamato come Sorbitale. La forma della S è sferica. La figura seguente rappresenta la forma di S.
Se n = 2, allora l = 0, 1 poiché questi sono i due possibili valori per n = 2.
Sappiamo che è S orbitale per l = 0, ma se l = 1, lo è P orbitale.
L'orbitale P in cui è più probabile che gli elettroni si trovino si trova dumbbellforma. È mostrato nella figura seguente.
Numero quantico magnetico
Questo numero quantico è indicato da mlche rappresenta l'orientamento di un orbitale attorno al nucleo. I valori di m l dipendono da l.
$$ m_ {l} = \ int (-l \: \: a \: + l) $$
Per l = 0, m l = 0 questo rappresenta S orbitale.
Per l = 1, m l = -1, 0, +1 questi sono i tre valori possibili e questo rappresenta P orbitale.
Quindi abbiamo tre orbitali P come mostrato nella figura seguente.
Spin Quantum number
Questo è rappresentato da mse l'elettrone qui, gira sull'asse. Il movimento della rotazione dell'elettrone potrebbe essere in senso orario o antiorario come mostrato qui sotto.
I possibili valori per questo numero quantico di spin saranno come,
$$ m_ {s} = + \ frac {1} {2} \: \: up $$
Per un movimento chiamato spin up, il risultato è metà positivo.
$$ m_ {s} = - \ frac {1} {2} \: \: down $$
Per un movimento chiamato spin down, il risultato è metà negativa.
Questi sono i quattro numeri quantici.
Principio di esclusione di Pauli
Secondo il principio di esclusione di Pauli, no two electrons in an atom can have the same set of four identical quantum numbers. Significa che se due elettroni qualsiasi hanno gli stessi valori di n, s, ml (come abbiamo appena discusso sopra), il valore l sarebbe sicuramente diverso in essi. Quindi, due elettroni non avranno la stessa energia.
Gusci elettronici
Se n = 1 è una shell, allora l = 0 è una sotto-shell.
Allo stesso modo, n = 2 è una shell e l = 0, 1 è una sotto-shell.
I gusci di elettroni corrispondenti a n = 1, 2, 3… .. sono rappresentati rispettivamente da K, L, M, N. I sottogusci o gli orbitali corrispondenti a l = 0, 1, 2, 3 ecc. Sono indicati rispettivamente con s, p, d, f ecc.
Diamo uno sguardo alle configurazioni elettroniche di carbonio, silicio e germanio (Gruppo IV - A).
Si osserva che il sottoguscio p più esterno in ogni caso contiene solo due elettroni. Ma il numero possibile di elettroni è sei. Quindi, ci sono quattrovalence electronsin ogni shell più esterna. Quindi, ogni elettrone in un atomo ha un'energia specifica. La disposizione atomica all'interno delle molecole in qualsiasi tipo di sostanza è quasi così. Ma la distanza tra gli atomi differisce da materiale a materiale.