Базовая электроника - материалы

Материя состоит из молекул, состоящих из атомов. Согласно теории Бора, «атом состоит из положительно заряженного ядра и ряда отрицательно заряженных электронов, которые вращаются вокруг ядра по различным орбитам». Когда электрон поднимается из более низкого состояния в более высокое состояние, говорят, что онexcited. При возбуждении, если электрон полностью удален от ядра, атом называется ионизированным. Итак, процесс перевода атома из нормального состояния в это ионизированное состояние называетсяionization.

На следующем рисунке показана структура атома.

Согласно модели Бора, электрон движется в определенном Orbit, в то время как согласно квантовой механике, электрон считается где-то в свободном пространстве атома, что называется Orbital. Эта теория квантовой механики оказалась верной. Следовательно, трехмерная граница, на которой вероятно обнаружение электрона, называетсяAtomic Orbital.

Квантовые числа

Каждая орбиталь, по которой движется электрон, отличается своей энергией и формой. Уровни энергии орбиталей могут быть представлены с помощью дискретного набора интегралов и полуинтегралов, известных как квантовые числа. Для определения волновой функции используются четыре квантовых числа.

Главное квантовое число

Первое квантовое число, описывающее электрон, - это Principal quantum number. Его символn. Он определяет размер или порядок (уровень энергии) числа. По мере увеличения значения n увеличивается и среднее расстояние от электрона до ядра, также увеличивается энергия электрона. Под основным энергетическим уровнем можно понимать оболочку.

Квантовое число углового момента

Это квантовое число имеет lкак его символ. Этот l указывает на форму орбитали. Он колеблется от 0 до n-1.

l = 0, 1, 2… n-1

Для первой оболочки n = 1.

т.е. для n-1 l = 0 - единственное возможное значение l при n = 1.

Итак, когда l = 0, он называется Sорбитальный. Форма буквы S сферическая. На следующем рисунке представлена ​​форма S.

Если n = 2, то l = 0, 1, поскольку это два возможных значения для n = 2.

Мы знаем, что это S-орбиталь для l = 0, но если l = 1, это P орбитальный.

P-орбиталь, где электроны с большей вероятностью обнаруживают, находится в dumbbellформа. Это показано на следующем рисунке.

Магнитное квантовое число

Это квантовое число обозначается mlкоторый представляет ориентацию орбитали вокруг ядра. Значения m l зависят от l.

$$ m_ {l} = \ int (-l \: \: к \: + l) $$

Для l = 0, m l = 0 это представляет S-орбиталь.

Для l = 1, m l = -1, 0, +1 это три возможных значения, и это представляет орбиталь P.

Следовательно, у нас есть три P-орбитали, как показано на следующем рисунке.

Спиновое квантовое число

Это представлено msи электрон здесь вращается на оси. Электрон может вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, как показано ниже.

Возможные значения этого спинового квантового числа будут такими:

$$ m_ {s} = + \ frac {1} {2} \: \: up $$

Для движения, называемого раскруткой вверх, результат будет положительной половиной.

$$ m_ {s} = - \ frac {1} {2} \: \: down $$

Для движения, называемого замедлением вращения, результат будет отрицательной половиной.

Это четыре квантовых числа.

Принцип исключения Паули

Согласно Принципу исключения Паули, no two electrons in an atom can have the same set of four identical quantum numbers. Это означает, что если любые два электрона имеют одинаковые значения n, s, ml (как мы только что обсуждали выше), тогда значение l в них определенно будет различным. Следовательно, никакие два электрона не будут иметь одинаковую энергию.

Электронные снаряды

Если n = 1 - оболочка, то l = 0 - подоболочка.

Аналогично, n = 2 - это оболочка, а l = 0, 1 - это подоболочка.

Оболочки электронов, соответствующие n = 1, 2, 3… .., представлены как K, L, M, N соответственно. Подоболочки или орбитали, соответствующие l = 0, 1, 2, 3 и т.д., обозначаются s, p, d, f и т.д. соответственно.

Давайте посмотрим на электронные конфигурации углерода, кремния и германия (Группа IV - A).

Замечено, что самая внешняя p-подоболочка в каждом случае содержит только два электрона. Но возможное количество электронов - шесть. Следовательно, есть четыреvalence electronsв каждой внешней оболочке. Итак, каждый электрон в атоме имеет определенную энергию. Атомное расположение внутри молекул в любом типе вещества почти такое же. Но расстояние между атомами различается от материала к материалу.