Vật liệu điện - cấu tạo vật chất

Chỉång 1 CÁÚU TẢO VÁÛT CHÁÚT I . Cáúu tảo ngun tỉí Táút c cạc cháút âãưu täưn tải åí 3 trảng thại ràõn , lng , khê ,âãưu âỉåüc cáúu tảo bàòng 3 hảt cå bn : proton , notron v electron - Ngun tỉí : l pháưn nh nháút ca 1 phán tỉí cọ thãø tham gia phn ỉïng hoạ hc .Ngun tỉí gäưm cọ hảt nhán v låïp v âiãûn tỉí nhỉ hçnh v + Hảt nhán gäưm cọ cạc hảt : Proton v Notron + V ngun tỉí gäưm cọ cạc hảt electron chuøn âäüng xung quanh hảt nhán theo nhỉỵng q âảo xạc âënh , tu theo mỉïc nàng lỉåüng cạc âiãûn tỉí m âỉåüc xàõp xãúp thnh låïp Vãư âiãûn: Proton v electron mang cng trë säú âiãûn têch q = 1,6 . 10 -19 C nhỉng ngỉåüc dáúu nhau . Ngỉåìi ta kê hiãûu âiãûn têch Proton l +q , v ca Notron l -q.Hảt notron trung ho vãư âiãûn . Váûy âiãûn têch ca hảt nhán chênh l âiãûn têch Proton cn låïp v l âiãûn têch ca electron. Vãư khäúi lỉåüng: Proton v Notron mang khäúi lỉåüng xáúp xè nhau m P = m N = 1,67 . 10 -27 kg = 1 âvc ,cn electron cọ khäúi lỉåüng ráút bẹ so våïi khäúi lỉåüng ca proton hồûc notron ráút nhiãưu (m e =9,1.10 -31 kg)=> khäúi lỉåüng ngun tỉí xem nhỉ l khäúi lỉåüng hảt nhán v tênh bàòng täøng khäúi lỉåüng Proton v Notron. Vãư säú lỉåüng: Säú hảt Proton bàòng säú hảt electron, do âọ åí trảng thại bçnh thỉåìng ngun tỉí trung ho vãư âiãûn Täøng säú hảt Proton v Notron gi l säú khäúi kê hiãûu l A ,säú Proton gi l säú hiãûu ngun tỉí kê hiãûu l Z , säú hiãûu ngun tỉí l âàûc trỉng tênh cháút váût l ca ngun täú, säú electron låïp ngoi cng âàûc trỉng tênh cháút hoạ hc ca ngun täú II. Phán tỉí : L pháưn nh nháút ca 1 cháút åí trảng thại tỉû do m cọ thãø mang âáưy â tênh cháút ca cháút âọ Trong phán tỉí cạc ngun tỉí liãn kãút våïi nhau bàòng liãn kãút hoạ hc 2.1 Liãn kãút cäüng hoạ trë : l mäúi liãn kãút giỉỵa cạc ngun tỉí trong cạc phán tỉí håüp cháút hồûc âån cháút bàòng nhỉỵng càûp electron dng chung . vê dủ : Phán tỉí clo Mi ngun tỉí clo cọ 7 electron låïp ngoi , khi 2 ngun tỉí clo lải gáưn nhau , mi ngun tỉí gọp 1 electron âãø tảo thnh càûp âiãûn tỉí dng chung Hảt nhán V âiãûn tỉí Cl Cl Cl Cl + --> - Mäúi liãn kãút cäüng hoạ trê xy ra giỉỵa cạc ngun tỉí cạc ngun täú hoạ hc cọ tênh cháút gáưn giäúng nhau ,vê dủ ( Ar,He, O 2 ,Cl 2 ,H 2 ,H 2 O,CO 2 ,NH 3 . . .) - Tu theo cáúu trục cạc phán tỉí âäúi xỉïng hay khäng âäúi xỉïng m ta chia cạc phán tỉí ra lm 2 loải + Phán tỉí khäng phán cỉûc l phán tỉí m trng tám âiãûn têch ám trng våïi trng tám âiãûn têch dỉång + Phán tỉí phán cỉûc l phán tỉí m trng tám âiãûn têch ám v trng tám âiãûn têch dỉång cạch nhau 1 khong l Âãø âàûc trỉng cho sỉû phán cỉûc ngỉåìi ta dng momen lỉåỵng cỉûc P e =q . l Trong âọ : q : âiãûn têch l : cọ chiãưu tỉì -q âãún +q v cọ âäü låïn l chiãưu di l (khong cạch giỉỵa trng tám âiãûn têch ám v trng tám âiãûn têch dỉång ) 2.2 Liãn kãút ion : - L mäúi liãn kãút âỉåüc tảo nãn båỵi lỉûc hụt giỉỵa ion ám v ion dỉång . Liãn kãút ny chè xy ra giỉỵa cạc ngun tỉí ca cạc ngun täú hoạ hc cọ tênh cháút khạc nhau - Âàûc trỉng cho dảng liãn kãút kim loải l liãn kãút giỉỵa kim loải v phi kim âãø tảo thnh múi . Củ thãø l halogen v kim loải kiãưm gi l múi halogen ca kim loải kiãưm - Nhỉỵng cháút ràõn cọ cáúu tảo liãn kãút ion thỉåìng ráút bãưn vỉỵng vãư nhiãût v âỉåüc tảo ra dảng tinh thãø khạc nhau Vê dủ : liãn kãút giỉỵa Na v Cl trong múi NaCl l liãn kãút ion (vç Na cọ 1electron låïp ngoi cng -> dãù nhỉåìng 1 electron tảo thnh Na + , Clo cọ 7electron låïp ngoi cng -> dãù nháûn 1 e v tảo thnh Cl - . Hai ion trại dáúu ny s hụt láùn nhau v tảo thnh phán tỉí NaCl ) , múi NaCl cọ tênh cháút hụt áøm , t nc = 800 o C , t säi <1450 o C 2.3 Liãn kãút kim loải : - Kim loảichè cọ thãø täưn tải dỉåïi dảng ngun tỉí riãng biãût khi åí dảng khê . Khi åí dảng thãø ràõn hồûc lng , kim loải tråí thnh ion dỉång v âiãûn tỉí tỉû do chuøn âäøi häùn loản .Cạc âiãûn tỉí ny gàõn cạc ion kim loải lải våïi nhau tảo thnh liãn kãút kim loải . Dảng liãn kãút ny gii thêch âỉåüc nhỉỵng tênh cháút âàûc trỉng ca kim loải : - Tênh ngun khäúi (ràõn ) : Lỉûc hụt giỉỵa cạc ion ám v cạc âiãûn tỉí tảo nãn tênh ngun khäúi , kim loải thỉåìng åí dảng tinh thãø ( mảng lủc giạc ) - Tênh do : do sỉû dëch chuøn v trỉåüt lãn nhau ca cạc ion - Do täưn tải cạc âiãûn tỉí tỉû do nãn kim loải thỉåìng cọ ạnh kim , dáùn âiãûn v dáùn nhiãût cao 2.4 Liãn kãút Vandecvan: L mäúi liãn kãút úu nháút trong cạc liãn kãút thỉåìng tảo nãn nhỉỵng cháút khäng bãưn vãư nhiãût v cå ( dãù nọng chy v mãưm) II. Khuút táût trong váût ràõn Trong thỉûc tãú cạc mảng tinh thãø cọ cáúu trục âäưng âãưu hồûc khäng âäưng âãưu .Tuy nhiãn trong ké thût ta sỉí dung nhỉỵng váût liãûu cọ cáúu trục âäưng âãưu v c khäng âäưng âãưu Mảng tinh thãø cọ trỉåìng ténh âiãûn biãún âäøi cọ chu kç gi l mảng tinh thãø âäưng âãưu ngỉåüc lải gi l khäng âäưng âãưu hay gi l khuút táût trong váût liãûu Khuút táût trong váût ràõn : L báút kç 1 hiãûn tỉåüng no lm cho trỉåìng ténh âiãûn ca mảng tinh thãø máút tênh chu kç Cạc dảng khuút táût trong váût ràõn thỉåìng l : tảp cháút , âoản táưng , khe rnh . . . -Khuút táût trong váût ràõn tảo ra nhỉỵng tênh cháút váût l âàûc biãû t , âỉåüc ỉïng dung trong ké thût cạc váût liãûu v cạc dung củ ráút khạc nhau vê dủ : cháút bạn dáùn n-p , cạc håüp kim âiãûn tỉí . . . III. L thuút phán vng nàng lỉåüng Táút c cạc váût liãûu âãưu thüc 1 trong 3 nhọm : Bạn dáùn , dáùn âiãûn , cạch âiãûn ( âiãûn mäi) .Sỉû khạc nhau ca cạc cháút âỉåüc gii thêch nhåì vo l thuút phán vng nàng lỉåüng Näüi dung l thuút phán vng nàng lỉåüng : - Cạc ngun tỉí cọ mỉïc nàng lỉåüng khạc xạc âënh - Cạc ngun tỉí åí trảng thại bçnh thỉåìng (khäng bë kêch thêch ) 1 säú mỉïc nàng lỉåüng âỉåüc cạc âiãûn tỉí láúp âáưy cn cạc mỉïc nàng lỉåüng khạc âiãûn tỉí chè cọ thãø cọ màût khi ngun tỉí bë kêch thêch, cạc ngun tỉí bë kêch thêch cọ xu hỉåïng tråí vãư trảng thại bçnh thỉåìng, khi tråí vãư trảng thại bçnh thỉåìng s phạt ra nàng lỉåüng dỉåïi dảng foton ạnh sạng. - Trong cạc váût ràõn do cạc ngun tỉí åí gáưn nhau cạc mỉïc nàng lỉåüng bë xã dëch tảo thnh cạc vng nàng lỉåüng. Tảp cháút Läù träúng Tinh thãø l tỉåíng Chỉïa tảp cháút Chỉïa läù träúng Chn ngun tỉí vo giỉỵa Dëch chuøn - Giaới thờch tờnh chỏỳt cuớa caùc nhoùm : 3.1 ọỳi vồùi kim loaỷi (vỏỷt dỏựn ) : - Khoaớng caùch giổợa vuỡng lỏỳp õỏửy vaỡ vuỡng tổỷ do rỏỳt nhoớ eVW 2.0 Trong trổồỡng hồỹp naỡy, dổồùi taùc duỷng cuớa chuyóứn õọỹng nhióỷt, õióỷn tổớ ồớ vuỡng lỏỳp õỏửy dóự daỡng nhaớy lón vuỡng tổỷ do vaỡ trồớ thaỡnh õióỷn tổớ tổỷ do tham gia dỏựn õióỷn. Vỗ vỏỷy, õọỳi vồùi vỏỷt lióỷu naỡy tờnh dỏựn õióỷn cao vaỡ õióỷn trồớ suỏỳt = 10 -6 -- >10 -3 m. 3.2 ọỳi vồùi vỏỷt lióỷu caùch õióỷn (õióỷn mọi ) : Bóử rọỹng vuỡng cỏỳm W 1.5eV , do õoù õóứ 1 õióỷn tổớ tổỡ vuỡng hoaù trở lón vuỡng rổỷ do phaới cung cỏỳp 1 nng lổồỹng 3eV. Do nng lổồỹng yóu cỏửu lồùn nón khoù coù õióỷn tổớ chuyóứn tổỡ vuỡng hoaù trở lón vuỡng tổỷ do, nón khaớ nng dỏựn õióỷn keùm , thóứ hióỷn = 10 9 -->10 18 .m 3.3 ọỳi vồùi vỏỷt lióỷu baùn dỏựn : W 4 5 3 1 2 W 1- mổùc nng lổồỹng bỗnh thổồỡng cuớa nguyón tổớ 2 : vuỡng õióỷn tổớ lỏỳp õỏửy 3 : Mổùc nng lổồỹng kờch thờch cuớa nguyón tổớ 4 : Vuỡng tổỷ do 5 : Vuỡng cỏỳm 5 2 4 W 5 2 4 W >= 3eV W 1.5eV Vỏỷt lióỷu naỡy coù bóử rọỹng vuỡng cỏỳm nũm giổợa vỏỷt dỏựn vaỡ vỏỷt caùch õióỷn 0.2< W <1.5eV, nón ngay ồớ nhióỷt õọỹ bỗnh thổồỡng mọỹt sọỳ õióỷn tổớ trong vuỡng lỏỳp õỏửy vồùi sổỷ tióỳp sổùc cuớa chuyóứn õọỹng nhióỷt õaợ coù thóứ di chuyóứn tồùi vuỡng tổỷ do õóứ hỗnh thaỡnh tờnh dỏựn õióỷn cuớa vỏỷt lióỷu. Dóự daỡng nhỏỷn thỏỳy rũng, sọỳ lổồỹng õióỷn tổớ ồớ vuỡng tổỷ do phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ. Nhióỷt õọỹ caỡng cao tờnh dỏựn õióỷn cuớa vỏỷt lióỷu caỡng lồùn. Khi mọỹt õióỷn tổớ naỡo õoù thoaùt khoới vuỡng lỏỳp õỏửy thỗ taỷi õoù hỗnh thaỡnh " lọự trọỳng". Lọự trọỳng naỡy lỏỷp tổùc õổồỹc lỏỳp kờn bồợi caùc õióỷn tổớ cuớa nguyón tổớ lỏn cỏỷn. ióỷn tổớ naỡy seợ õóứ laỷi mọỹt lọự trọỳng, lọự trọỳng õoù cuợng bở traỡn ngỏỷp bồợi õióỷn tổớ cuớa nguyón tổớ lỏn cỏỷn khaùc. Nhổ vọngsex hỗnh thaỡnh nhổợng cỷp "õióỷn tổớ -lọự trọỳng" trong chỏỳt baùn dỏựn õióỷn. Sổỷ di chuyóứn cuớa cỷp õióỷn tổớ lọự trọỳng naỡy seợ taỷo nón tờnh dỏựn õióỷn cuớa vỏỷt lióỷu. ióỷn dỏựn cuớa loaỷi vỏỷt lióỷu naỡy nũm trong khoaớng = 10 -4 -->10 8 5 2 4 W <= 3eV . õọỳi vồùi vỏỷt lióỷu naỡy tờnh dỏựn õióỷn cao vaỡ õióỷn trồớ suỏỳt = 10 -6 -- >10 -3 m. 3.2 ọỳi vồùi vỏỷt lióỷu caùch õióỷn (õióỷn mọi ) : Bóử rọỹng vuỡng. 1electron låïp ngoi cng -& gt; dãù nhỉåìng 1 electron tảo thnh Na + , Clo cọ 7electron låïp ngoi cng -& gt; dãù nháûn 1 e v tảo thnh Cl - . Hai ion trại dáúu