Elektrické javy sú prejavom vzájomného pôsobenia elektrických nábojov. Príťažlivé alebo odpudivé sily pôsobiace medzi elektricky nabitými telesami .... Štúdium teórie vysvetľujúcej podstatu síl, ktorými sú viazané protóny a neutróny v jadre, je dôležité pre pochopenie štruktúry jadra a mechanizmu jadrových .... v atómovom jadre.
Rutherfordov model atómu hovorí, že príťažlivá elektrostatická sila medzi elektrónmi a jadrom je kompenzovaná odstredivou silou. Predstava je v rozpore s klasickými zákonmi elektrodynamiky.
Kvantová teória
Pri pozorovaní absolútne čierneho telesa prišiel Planck na to, že energia nie je vyžarovaná a pohlcovaná spojite, ale po kvantách. Kvantum je celistvý násobok elementárneho kvanta: W = h.f. Planckova konštanta je h = 6,626.10-34 Js. f je frekvencia žiarenia. Teória vysvetľuje Einsteinov fotoelektrický jav. Predpokladá, že svetlo je zložené z fotónov, ktoré sa pohybujú rýchlosťou svetla. Po dopadnutí na kov odovzdajú energiu elektrónom.
Elektrónová teória
Vlna a častica sú len 2 formy tej istej fyzikálnej reality. Častica, alebo kvantum svetla sa nazývajú fotóny. Vlastnosti atómov sú charakterizované Bohrovými postulátmi, Pauliho vylučovacím princípom, pravidlom maximálnej multiplicity a kvantovými číslami. Pohyb elektrónu je opísaný vlnovou funkciou (de Broglieho vlnou) ψ. Vlnová funkcia je funkcia priestorových súradníc elektrónu a štvorec ψ2 je pravdepodobnosť, že elektrón sa nachádza v danom priestore.
Každá kvantová dráha predstavuje určitý stacionárny stav elektrónu v atóme, ktorý charakterizuje kvantové číslo n. Vyžarovanie alebo pohlcovanie energie sa uskutočňuje len pri prechode medzi kvantovými dráhami.
Prečítajte si tiež: Zbraň a občan
Kvantové čísla:
- Hlavné kvantové číslo n: označuje elektróny jednej vrstvy. Označujeme ich K, L, M, N, O , P, Q (n = 1...7).
- Vedľajšie kvantové číslo l: charakterizuje elektróny líšiace sa energiou v rámci vrstvy - orbitály a tiež moment hybnosti elektrónu. Orbitály označujeme s, p, d, f, g, h. Každá vrstva má konštantný počet orbitálov. Orbitál predstavuje objemový element priestoru, v ktorom sa pravdepodobne vyskytuje častica v danom momente. Orbitály s takmer rovnakou energiou tvoria vrstvy. (l = 0, 1 ...
- Magnetické kvantové číslo m: určuje projekciu dráhového magnetického momentu do predpísaného smeru. Daný orbitál sa teda štiepi na (2.l + 1) skupín. Umiestnením atómu do silného magnetického poľa sa štiepia spektrálne čiary, pretože elektróny sa líšia obsahom energie.
- Spinové kvantové číslo s: rozlišuje kvantový smer rotácie elektrónu okolo svojej osi - spinu.
Pauliho vylučovací princíp
V atóme nemôžu existovať 2 elektróny s rovnakými kvantovými číslami.
Chemické väzby
Závisia od vonkajšieho el. obalu. Elektróny sú usporiadané tak, aby ich celková energia bola minimálna.
- Iónová: Elektrostatická príťažlivá sila medzi kladne a záporne nabitými iónmi.
- Kovalentná: Je tvorená dvojicami elektrónov spoločnými pre oba atómy. Je typická pre polovodiče.
- Kovová: Je väzba medzi katiónmi a elektrónmi prvkov s malým počtom valenčných elektrónov, ktoré sú slabo viazané k jadru. Podmienkou je tesné usporiadanie atómov v mriežke. Materiály majú dobrú tepelnú a elektrickú vodivosť a nie sú priesvitné.
Pásmová teória
Elektróny môžu svoju energiu zväčšovať len v skokoch (nie spojite). Hladiny dovolených energií sú oddelené hladinami zakázaných energií. Energetické hladiny sa štiepia a vytvárajú energetické pásma.
- Vonkajšie (valenčné): sústava energetických hladín, kde elektróny vytvárajú chemické väzby. V izolantoch a polovodičoch je to najvyššie zaplnené pásmo. Vo vodičoch je neúplne zaplnené a splýva s vodivostným pásmom. Horná energetická hladina valenčného pásma je označená ako Ev.
- Zakázané: oblasť energií, ktoré elektróny nemôžu nadobudnúť. Je medzi valenčným a vodivostným pásmom. Elektrón z valenčného pásma nemôže prejsť do vodivostného, ak nemá vyššiu energiu, ako je šírka zakázaného pásma. Táto šírka je materiálovo konštantná.
- Vodivostné: energetické pásma, v ktorých sú elektróny uvoľnené z chemických väzieb. Je to čiastočne zaplnené pásmo vo vodičoch a vôbec nezaplnené u polovodičov a izolantov pri T=0K. Dolná hladina je označená ako Ec.
Fermi - Diracova štatistika
(Fermi - Diracova rozdeľovacia funkcia) hovorí o pravdepodobnosti obsadenia energetických hladín elektrónmi. Až po fermiho hladinu pri absolútnej 0. Pri vyššej teplote, elektróny obsadzujú aj hladiny nad fermiho hladinou. Wf je fermiho energia. V polovodičoch a izolantoch je Wf medzi valenčným a vodivostným pásmom. Leží v strede šírky zakázaného pásma. V kovoch predstavuje Wf max. energiu elektrónov pri teplote absolútnej nuly.
Prečítajte si tiež: Beh každý deň
Prečítajte si tiež: Detaily o Behu Kde Víťazí Každý