TEORIJA MORJA ELEKTRONOV: OSNOVE IN LASTNOSTI - KEMIJA - 2025

Teorija morja elektronov je hipoteza, ki pojasnjuje, izjemno kemični pojav, ki se pojavi v kovinskih vezi med elementi z nizkimi Elektronegativnost. Gre za delitev elektronov med različnimi atomi, ki jih povezujejo kovinske vezi.

Gostota elektronov med temi vezmi je taka, da se elektroni delokalizirajo in tvorijo "morje", kjer se prosto gibljejo. Izrazi se lahko tudi s kvantno mehaniko: nekateri elektroni (običajno jih je en do sedem na atom) so razporejeni v orbitalah z več centri, ki se raztezajo čez kovinsko površino.

Prav tako elektroni zadržujejo določeno lokacijo v kovini, čeprav ima verjetnostna porazdelitev elektronskega oblaka večjo gostoto okoli nekaterih specifičnih atomov. To je posledica dejstva, da pri uporabi določenega toka izrazijo svojo prevodnost v določeni smeri.

Osnove teorije elektronskega morja

Teorija morja elektronov ponuja preprosto razlago značilnosti kovinskih vrst, kot so odpornost, prevodnost, duktilnost in preoblikovanje, ki se razlikujejo od ene do druge kovine.

Odkrito je bilo, da je odpornost kovin posledica velike delokalizacije, ki jo predstavljajo njihovi elektroni, kar ustvarja zelo visoko kohezijsko silo med atomi, ki jih tvorijo.

Na ta način je duktilnost znana kot sposobnost določenih materialov, da omogočijo deformacijo njihove strukture, ne da bi pri tem podvrgli določenim silam dovolj, da bi se zlomili.

Slojevito izvenkrcanje

Tako duktilnost kot tudi kovitost kovine določata dejstvo, da se valenčni elektroni v vseh smereh delokalizirajo v obliki plasti, zaradi česar se premikajo drug ob drugem pod vplivom zunanje sile, izogibanje lomu kovinske konstrukcije, vendar dopuščanje njene deformacije.

Prav tako svoboda gibanja delokaliziranih elektronov omogoča pretok električnega toka, zaradi česar imajo kovine zelo dobro prevodnost električne energije.

Poleg tega ta pojav prostega gibanja elektronov omogoča prenos kinetične energije med različnimi kovinskimi območji, kar spodbuja prenos toplote in naredi kovine veliko toplotno prevodnost.

Teorija morja elektronov v kovinskih kristalih

Kristali so trdne snovi, ki imajo fizikalne in kemijske lastnosti - denimo gostoto, tališče in trdoto -, ki jih določijo vrste sil, zaradi katerih se delci sestavljajo.

Na nek način velja, da imajo kristali kovinskega tipa najpreprostejše strukture, ker je vsako "točko" kristalne rešetke zasedel atom kovine.

V tem istem smislu je bilo ugotovljeno, da je na splošno struktura kovinskih kristalov kubična in osredotočena na obraze ali telo.

Vendar pa imajo te vrste lahko tudi šestkotno obliko in imajo precej kompaktno embalažo, ki jim daje tisto ogromno gostoto, ki je značilna zanje.

Zaradi tega strukturnega razloga so vezi, ki se tvorijo v kovinskih kristalih, drugačne od tistih, ki se pojavljajo v drugih razredih kristalov. Elektroni, ki lahko tvorijo vezi, se delokalizirajo v celotni kristalni strukturi, kot je razloženo zgoraj.

Slabosti teorije

V kovinskih atomih je majhna količina valenčnih elektronov, sorazmerna z njihovimi energijskimi nivoji; to pomeni, da je na voljo večje število energijskih stanj kot število vezanih elektronov.

To pomeni, da se zaradi močne elektronske delokalizacije in tudi energijskih pasov, ki so delno napolnjeni, lahko elektroni premikajo skozi rešetkano strukturo, ko so od zunaj izpostavljeni električnemu polju, poleg tega pa tvorijo ocean elektronov ki podpira prepustnost omrežja.

Tako se zveza kovin razlaga kot konglomerat pozitivno nabitih ionov, ki jih povezuje morje elektronov (negativno nabiti).

Vendar obstajajo značilnosti, ki jih ta model ne razlaga, na primer tvorba nekaterih zlitin med kovinami s specifičnimi sestavami ali stabilnost kolektivnih kovinskih vezi.

Te pomanjkljivosti je razloženo s kvantno mehaniko, saj sta bila ta teorija in številni drugi pristopi zasnovani na najpreprostejšem modelu enega samega elektrona, medtem ko ga poskušajo uporabiti v veliko bolj zapletenih strukturah večelektronskih atomov.

Reference

1. Wikipedija. (2018). Wikipedija. Pridobljeno s strani en.wikipedia.org
2. Holman, JS, in Stone, P. (2001). Kemija. Pridobljeno iz books.google.co.ve
3. Parkin, G. (2010). Vezava kovine in kovine Pridobljeno iz books.google.co.ve
4. Rohrer, GS (2001). Struktura in lepljenje v kristalnih materialih. Pridobljeno iz books.google.co.ve
5. Ibach, H. in Lüth, H. (2009). Fizika trdnih snovi: uvod v načela znanosti o materialih. Pridobljeno iz books.google.co.ve