SEA OF ​​ELECTRONS THEORY: FUNDAMENTALS AND PROPERTIES - KEMI - 2025

Den teori havet af elektroner er en hypotese, der forklarer en usædvanlig kemisk fænomen, der opstår i metalliske bindinger mellem elementer med lav elektronegativitet. Det er delingen af ​​elektroner mellem forskellige atomer, der er forbundet med metalliske bindinger.

Elektrontætheden mellem disse bindinger er sådan, at elektronerne er delokaliserede og danner et "hav", hvor de bevæger sig frit. Det kan også udtrykkes ved kvantemekanik: nogle elektroner (der er normalt et til syv pr. Atom) er arrangeret i orbitaler med flere centre, der strækker sig hen over metaloverfladen.

Ligeledes bevarer elektronerne en bestemt placering i metallet, selvom sandsynlighedsfordelingen af ​​elektronskyen har en højere densitet omkring nogle specifikke atomer. Dette skyldes det faktum, at når en bestemt strøm påføres, manifesterer de deres ledningsevne i en bestemt retning.

Grundlæggende elementer i elektronhavteorien

Teorien om elektronhavet tilbyder en simpel forklaring af kendetegnene for metalliske arter såsom modstand, ledningsevne, duktilitet og formbarhed, som varierer fra et metal til et andet.

Det er blevet opdaget, at den modstand, der tildeles metal, skyldes den store delokalisering, som deres elektroner præsenterer, hvilket genererer en meget høj samhørighedskraft mellem de atomer, der danner dem.

På denne måde er duktilitet kendt som visse materialers evne til at tillade deformation af deres struktur, uden at give sig nok til at gå i stykker, når de udsættes for visse kræfter.

Layered offshoring

Både duktilitet og formbarhed af et metal bestemmes af det faktum, at valenselektronerne er delokaliserede i alle retninger i form af lag, hvilket får dem til at bevæge sig oven på hinanden under handling af en ekstern kraft, undgå brud på metalkonstruktionen, men tillader det deformation.

På samme måde tillader bevægelsesfriheden for delokaliserede elektroner der at være en strøm af elektrisk strøm, hvilket gør, at metaller har en meget god ledningsevne for elektricitet.

Derudover muliggør dette fænomen med fri bevægelse af elektroner overførsel af kinetisk energi mellem de forskellige områder af metallet, hvilket fremmer transmission af varme og får metaller til at manifestere en høj termisk ledningsevne.

Teorien om havet af elektroner i metalliske krystaller

Krystaller er faste stoffer, der har fysiske og kemiske egenskaber - såsom tæthed, smeltepunkt og hårdhed - der er etableret af den slags kræfter, der får partiklerne, der får dem til at holde sammen.

På en måde betragtes krystaller af metallisk type for at have de enkleste strukturer, fordi hvert "punkt" på krystalgitteret er blevet besat af et atom i selve metallet.

I denne samme forstand er det blevet bestemt, at strukturen af ​​metalkrystaller generelt er kubisk og er centreret på ansigterne eller på kroppen.

Imidlertid kan disse arter også have en sekskantet form og have en ret kompakt pakning, hvilket giver dem den enorme tæthed, der er karakteristisk for dem.

På grund af denne strukturelle årsag er bindingerne, der dannes i metalliske krystaller, forskellige fra dem, der forekommer i andre klasser af krystaller. Elektroner, der kan danne bindinger, delokaliseres gennem krystalstrukturen, som forklaret ovenfor.

Ulemper ved teorien

I metalliske atomer er der en lille mængde valenselektroner i forhold til deres energiniveau; det vil sige, der er et større antal tilgængelige energitilstande end antallet af bundne elektroner.

Dette indebærer, at da der er en stærk elektronisk delokalisering og også energiske bånd, der er blevet delvist fyldt, kan elektronerne bevæge sig gennem gitterstrukturen, når de udsættes for et elektrisk felt udefra, ud over at danne oceanet af elektroner der understøtter permeabiliteten af ​​netværket.

Så forbindelsen af ​​metaller fortolkes som et konglomerat af positivt ladede ioner kombineret med et hav af elektroner (negativt ladet).

Der er imidlertid karakteristika, der ikke forklares ved denne model, såsom dannelsen af ​​visse legeringer mellem metaller med specifikke sammensætninger eller stabiliteten af ​​kollektive metalliske bindinger, blandt andre.

Disse ulemper forklares med kvantemekanikken, fordi både denne teori og mange andre tilgange er blevet etableret baseret på den enkleste model for et enkelt elektron, mens man prøver at anvende det i meget mere komplekse strukturer af multi-elektronatomer.

Referencer

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Gendannet fra en.wikipedia.org
2. Holman, JS, og Stone, P. (2001). Kemi. Gendannes fra books.google.co.ve
3. Parkin, G. (2010). Metal-metal limning. Gendannes fra books.google.co.ve
4. Rohrer, GS (2001). Struktur og limning i krystallinske materialer. Gendannes fra books.google.co.ve
5. Ibach, H. og Lüth, H. (2009). Solid State Physics: En introduktion til principper for materialevidenskab. Gendannes fra books.google.co.ve