Säú haût Proton bàòng säú haût electron, do âoï åí traûng thaïi bçnh thæåìng nguyãn tæí trung hoaì vãö âiãûn Täøng säú haût Proton vaì Notron goüi laì säú khäúi kê hiãûu laì A ,säú Prot[r]
(1)Chæång
CẤU TẠO VẬT CHẤT
I Cấu tạo nguyên tử
Tất chất tồn trạng thái rắn , lỏng , khí ,đều cấu tạo hạt : proton , notron electron
- Nguyên tử : phần nhỏ phân tử tham gia phản ứng hố học Ngun tử gồm có hạt nhân lp v in t
nhổ hỗnh veợ
+ Hạt nhân gồm có hạt : Proton Notron
+ Vỏ nguyên tử gồm có hạt electron chuyển
động xung quanh hạt nhân theo quĩ đạo xác định , tuỳ theo mức lượng điện tử mà xắp xếp thành lớp
Về điện:
Proton electron mang trị số điện tích q = 1,6 10-19 C ngược dấu Người ta
kí hiệu điện tích Proton +q , Notron -q.Hạt notron trung hồ điện Vậy điện tích hạt nhân điện tích Proton cịn lớp vỏ điện tích electron
Về khối lượng:
Proton Notron mang khối lượng xấp xỉ mP = mN = 1,67 10-27 kg = đvc ,cịn electron
có khối lượng bé so với khối lượng proton notron nhiều (me=9,1.10-31kg)=>
khối lượng nguyên tử xem khối lượng hạt nhân tính tổng khối lượng Proton Notron
Về số lượng:
Số hạt Proton số hạt electron, trạng thái bình thường ngun tử trung hồ điện Tổng số hạt Proton Notron gọi số khối kí hiệu A ,số Proton gọi số hiệu nguyên tử kí hiệu Z , số hiệu nguyên tử đặc trưng tính chất vật lý nguyên tố, số electron lớp ngồi đặc trưng tính chất hoá học nguyên tố
II Phân tử :
Là phần nhỏ chất trạng thái tự mà mang đầy đủ tính chất chất Trong phân tử ngun tử liên kết với liên kết hoá học
2.1 Liên kết cộng hoá trị : mối liên kết nguyên tử phân tử hợp chất đơn chất cặp electron dùng chung
ví dụ : Phân tử clo
Mõi ngun tử clo có electron lớp ngồi , nguyên tử clo lại gần , mõi nguyên tử góp electron để tạo thành cặp điện tử dùng chung
Hạt nhân Vỏ điện tử
(2)- Mối liên kết cộng hố trí xảy nguyên tử nguyên tố hoá học có tính chất gần giống ,ví dụ ( Ar,He, O2,Cl2,H2,H2O,CO2,NH3 )
- Tuỳ theo cấu trúc phân tử đối xứng hay không đối xứng mà ta chia phân tử làm loại
+ Phân tử không phân cực phân tử mà trọng tâm điện tích âm trùng với trọng tâm điện tích dương
+ Phân tử phân cực phân tử mà trọng tâm điện tích âm trọng tâm điện tích dương cách khoảng l
Để đặc trưng cho phân cực người ta dùng momen lưỡng cực
Pe =q l
Trong : q : điện tích
l : có chiều từ -q đến +q có độ lớn chiều dài l (khoảng cách trọng tâm điện tích âm trọng tâm điện tích dương )
2.2 Liên kết ion :
- Là mối liên kết tạo nên bỡi lực hút ion âm ion dương Liên kết xảy nguyên tử nguyên tố hố học có tính chất khác
- Đặc trưng cho dạng liên kết kim loại liên kết kim loại phi kim để tạo thành muối Cụ thể halogen kim loại kiềm gọi muối halogen kim loại kiềm
- Những chất rắn có cấu tạo liên kết ion thường bền vững nhiệt tạo dạng tinh thể khác
Ví dụ : liên kết Na Cl muối NaCl liên kết ion (vì Na có 1electron lớp
ngoài -> dễ nhường electron tạo thành Na+ , Clo có 7electron lớp ngồi -> dễ
nhận e tạo thành Cl- Hai ion trái dấu hút lẫn tạo thành phân tử NaCl ) ,
muối NaCl có tính chất hút ẩm , tnc = 800 oC , t
säi <1450 oC
2.3 Liên kết kim loại :
- Kim loạichỉ tồn dạng nguyên tử riêng biệt dạng khí Khi dạng thể rắn lỏng , kim loại trở thành ion dương điện tử tự chuyển đổi hỗn loạn Các điện tử gắn ion kim loại lại với tạo thành liên kết kim loại Dạng liên kết giải thích tính chất đặc trưng kim loại :
- Tính nguyên khối (rắn ) : Lực hút ion âm điện tử tạo nên tính nguyên khối ,
kim loại thường dạng tinh thể ( mạng lục giác )
- Tính dẻo : dịch chuyển trượt lên ion
- Do tồn điện tử tự nên kim loại thường có ánh kim , dẫn điện dẫn nhiệt cao
2.4Liên kết Vandecvan:
(3)II Khuyết tật vật rắn
Trong thực tế mạng tinh thể có cấu trúc đồng khơng đồng Tuy nhiên kĩ thuật ta sử dung vật liệu có cấu trúc đồng khơng đồng
Mạng tinh thể có trường tĩnh điện biến đổi có chu kì gọi mạng tinh thể đồng ngược lại gọi không đồng hay gọi khuyết tật vật liệu
Khuyết tật vật rắn : Là tượng làm cho trường tĩnh điện mạng tinh thể tính chu kì
Các dạng khuyết tật vật rắn thường : tạp chất , đoạn tầng , khe rãnh
-Khuyết tật vật rắn tạo tính chất vật lý đặc biệt , ứng dung kĩ thuật vật liệu dung cụ khác
ví dụ : chất bán dẫn n-p , hợp kim điện tử
III Lý thuyết phân vùng lượng
Tất vật liệu thuộc nhóm : Bán dẫn , dẫn điện , cách điện ( điện môi) Sự khác chất giải thích nhờ vào lý thuyết phân vùng lượng
Nội dung lý thuyết phân vùng lượng :
- Các nguyên tử có mức lượng khác xác định
- Các ngun tử trạng thái bình thường (khơng bị kích thích ) số mức lượng
các điện tử lấp đầy mức lượng khác điện tử có mặt nguyên tử bị kích thích, nguyên tử bị kích thích có xu hướng trở trạng thái bình thường, trở trạng thái bình thường phát lượng dạng foton ánh sáng
- Trong vật rắn nguyên tử gần mức lượng bị xê dịch tạo thành
vùng lượng
Tạp chất Lỗ trống
Tinh thể lý tưởng
Chứa tạp chất Chứa lỗ trống Chèn nguyên
tử vào
(4)
Giải thích tính chất nhóm :
3.1 Đối với kim loại (vật dẫn ) :
- Khoảng cách vùng lấp đầy vùng tự nhỏ ∆W ≤0.2eV
Trong trường hợp này, tác dụng chuyển động nhiệt, điện tử vùng lấp đầy dễ dàng nhảy lên vùng tự trở thành điện tử tự tham gia dẫn điện Vì vậy, vật liệu tính dẫn điện cao điện trở suất ρ = 10-6
>10-3 Ω.m
3.2 Đối với vật liệu cách điện (điện môi ) :
Bề rộng vùng cấm ∆W ≥1.5eV , để điện tử từ
vùng hố trị lên vùng rự phải cung cấp lượng
≥3eV Do lượng yêu cầu lớn nên khó có điện tử
chuyển từ vùng hố trị lên vùng tự do, nên khả dẫn điện , thể ρ = 109 >1018 Ω.m
3.3 Đối với vật liệu bán dẫn :
W
4
5
1
W
1- mức lượng bình thường nguyên tử
2 : vùng điện tử lấp đầy
3 : Mức lượng kích thích nguyên tử
4 : Vùng tự : Vùng cấm
5 2 4
W
5
2
W > = e V ≥
(5)Vật liệu có bề rộng vùng cấm nằm vật dẫn vật cách điện 0.2< ∆W<1.5eV, nên nhiệt độ bình thường số điện tử vùng lấp
đầy với tiếp sức chuyển động nhiệt di chuyển tới vùng tự để hình thành tính dẫn điện vật liệu Dễ dàng nhận thấy rằng, số lượng điện tử vùng tự phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ cao tính dẫn điện vật liệu lớn
Khi điện tử khỏi vùng lấp đầy hình thành " lỗ trống" Lỗ trống lấp kín bỡi điện tử nguyên tử lân cận Điện tử để lại lỗ trống, lỗ trống bị tràn ngập bỡi điện tử ngun tử lân cận khác
Như vơngsex hình thành cặp "điện tử -lỗ trống" chất bán dẫn điện Sự di chuyển cặp điện tử lỗ trống tạo nên tính dẫn điện vật liệu Điện dẫn loại vật liệu nằm khoảng ρ = 10-4 >108 Ω
5
2
(6)