การรวมอะตอม

อะไรที่มีน้ำหนักก็เป็นเรื่องสำคัญ ตามทฤษฎีของอะตอมสสารทั้งหมดไม่ว่าจะเป็นของแข็งของเหลวหรือก๊าซประกอบด้วยอะตอม อะตอมประกอบด้วยส่วนกลางที่เรียกว่านิวเคลียสซึ่งเก็บนิวตรอนและโปรตอนไว้ โดยปกติโปรตอนเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกและนิวตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง อิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุลบจะถูกจัดให้อยู่ในวงโคจรรอบนิวเคลียสในลักษณะคล้ายกับอาร์เรย์ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ รูปต่อไปนี้แสดงองค์ประกอบของอะตอม

พบว่าอะตอมของธาตุต่างๆมีจำนวนโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอนต่างกัน เพื่อแยกความแตกต่างของอะตอมหนึ่งจากอีกอะตอมหนึ่งหรือเพื่อจำแนกอะตอมต่างๆจำนวนที่ระบุจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมนั้นจะถูกกำหนดให้กับอะตอมของแต่ละธาตุ หมายเลขนี้เรียกว่าatomic numberขององค์ประกอบ เลขอะตอมสำหรับองค์ประกอบบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาเซมิคอนดักเตอร์แสดงไว้ในตารางต่อไปนี้

ธาตุ	สัญลักษณ์	เลขอะตอม
ซิลิคอน	ศรี	14
เจอร์เมเนียม	เก	32
สารหนู	เช่น	33
พลวง	Sb	51
อินเดียม	ใน	49
แกลเลียม	Ga	31
โบรอน	ข	5

โดยปกติอะตอมจะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนของดาวเคราะห์เท่ากันเพื่อรักษาประจุสุทธิให้เป็นศูนย์ อะตอมมักรวมตัวกันเพื่อสร้างโมเลกุลหรือสารประกอบที่เสถียรผ่านเวเลนซ์อิเล็กตรอนที่มีอยู่

โดยทั่วไปเรียกกระบวนการรวมของเวเลนซ์อิเล็กตรอนอิสระ bonding. ต่อไปนี้เป็นพันธะประเภทต่างๆที่เกิดขึ้นในการผสมอะตอม

• พันธะไอออนิก
• พันธะโควาเลนต์
• พันธะโลหะ

ตอนนี้ให้เราพิจารณารายละเอียดเกี่ยวกับพันธะอะตอมเหล่านี้

พันธะไอออนิก

แต่ละอะตอมกำลังแสวงหาความเสถียรเมื่ออะตอมรวมตัวกันเพื่อสร้างโมเลกุล เมื่อวงวาเลนซ์มีอิเล็กตรอน 8 ตัวจะบอกว่าเป็นstabilized condition. เมื่อเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมหนึ่งรวมตัวกับอะตอมอื่นจนเสถียรเรียกว่าionic bonding.

• ถ้าอะตอมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนมากกว่า 4 ตัวในเปลือกนอกมันก็กำลังมองหาอิเล็กตรอนเพิ่มเติม อะตอมดังกล่าวมักเรียกว่าacceptor.

• ถ้าอะตอมใดมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนน้อยกว่า 4 ตัวในเปลือกนอกพวกมันจะพยายามเคลื่อนออกจากอิเล็กตรอนเหล่านี้ อะตอมเหล่านี้เรียกว่าdonors.

ในการสร้างพันธะไอออนิกอะตอมของผู้บริจาคและตัวรับมักจะรวมเข้าด้วยกันและการรวมกันจะเสถียร เกลือทั่วไปเป็นตัวอย่างทั่วไปของพันธะไอออนิก

ตัวเลขต่อไปนี้แสดงตัวอย่างของอะตอมอิสระและพันธะไอออนิก

จะเห็นได้จากรูปด้านบนว่าอะตอมโซเดียม (Na) บริจาคอิเล็กตรอน 1 เวเลนซ์ให้กับอะตอมของคลอไรด์ (Cl) ซึ่งมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 7 ตัว อะตอมของคลอไรด์จะมีความสมดุลในทางลบทันทีเมื่อได้รับอิเล็กตรอนพิเศษและทำให้อะตอมกลายเป็นไอออนลบ ในทางกลับกันอะตอมของโซเดียมจะสูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอนไปและอะตอมของโซเดียมจะกลายเป็นไอออนบวก อย่างที่เราทราบกันดีว่าไม่เหมือนกับประจุดึงดูดอะตอมของโซเดียมและคลอไรด์จะถูกยึดเข้าด้วยกันด้วยแรงไฟฟ้าสถิต

พันธะโควาเลนต์

เมื่อเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมใกล้เคียงใช้ร่วมกันกับอะตอมอื่นจะเกิดพันธะโคเวเลนต์ ในพันธะโควาเลนต์จะไม่เกิดไอออน นี่คือความแตกต่างที่ไม่เหมือนใครในพันธะโควาเลนต์และพันธะไอออนิก

เมื่ออะตอมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนสี่ตัวในเปลือกนอกมันสามารถแบ่งปันอิเล็กตรอนหนึ่งตัวกับอะตอมใกล้เคียงสี่อะตอม แรงโควาเลนต์ถูกสร้างขึ้นระหว่างอิเล็กตรอนสองตัวที่เชื่อมโยงกัน อิเล็กตรอนเหล่านี้จะเลื่อนวงโคจรระหว่างอะตอมสลับกัน แรงโควาเลนต์นี้สร้างพันธะแต่ละอะตอมเข้าด้วยกัน ภาพประกอบของพันธะโควาเลนต์แสดงในรูปต่อไปนี้

ในการจัดเรียงนี้จะแสดงเฉพาะนิวเคลียสและเวเลนซ์อิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมเท่านั้น คู่อิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้นเนื่องจากอะตอมแต่ละตัวถูกยึดติดกัน ในกรณีนี้จำเป็นต้องมีห้าอะตอมเพื่อให้พันธะเกิดขึ้น กระบวนการสร้างพันธะขยายวงกว้างออกไปทุกทิศทาง ตอนนี้แต่ละอะตอมเชื่อมโยงกันในเครือข่ายแลตทิซและโครงสร้างผลึกถูกสร้างขึ้นโดยเครือข่ายตาข่ายนี้

พันธะโลหะ

พันธะประเภทที่สามมักเกิดขึ้นในตัวนำไฟฟ้าที่ดีและเรียกว่าพันธะโลหะ ในพันธะโลหะแรงไฟฟ้าสถิตมีอยู่ระหว่างไอออนบวกและอิเล็กตรอน ตัวอย่างเช่นแถบวาเลนซ์ของทองแดงมีอิเล็กตรอน 1 ตัวอยู่ในเปลือกนอก อิเล็กตรอนนี้มีแนวโน้มที่จะเกาะอยู่รอบ ๆ วัสดุระหว่างอะตอมที่แตกต่างกัน

เมื่ออิเล็กตรอนนี้ออกจากอะตอมหนึ่งมันจะเข้าสู่วงโคจรของอะตอมอื่นทันที กระบวนการนี้ซ้ำซากแบบไม่หยุดนิ่ง อะตอมจะกลายเป็นไอออนบวกเมื่ออิเล็กตรอนออกจากมัน มันคือrandom process. หมายความว่าอิเล็กตรอนหนึ่งตัวจะเชื่อมโยงกับอะตอมเสมอ ไม่ได้หมายความว่าอิเล็กตรอนมีความเกี่ยวข้องกับวงโคจรเฉพาะ มันมักจะโรมมิ่งในวงโคจรที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้อะตอมทั้งหมดจึงมีแนวโน้มที่จะใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกันทั้งหมด

อิเล็กตรอนแขวนอยู่รอบ ๆ ในเมฆที่ปกคลุมไอออนบวก เมฆที่ลอยอยู่นี้จะผูกมัดอิเล็กตรอนแบบสุ่มกับไอออน รูปต่อไปนี้แสดงตัวอย่างการเชื่อมโลหะของทองแดง