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

Den teori om havet av elektroner är en hypotes som förklarar en exceptionell kemisk fenomen som uppstår i metalliska bindningar mellan element med låg elektronegativitet. Det är delningen av elektroner mellan olika atomer som är kopplade till metallbindningar.

Elektrontätheten mellan dessa bindningar är sådan att elektronerna är delokaliserade och bildar ett "hav" där de rör sig fritt. Det kan också uttryckas med kvantmekanik: vissa elektroner (det finns vanligtvis en till sju per atom) är arrangerade i orbitaler med flera centra som sträcker sig över metallytan.

På samma sätt behåller elektroner en viss plats i metallen, även om sannolikhetsfördelningen för elektronmolnet har en högre densitet runt vissa specifika atomer. Detta beror på det faktum att när en viss ström appliceras visar de sin konduktivitet i en specifik riktning.

Grunderna i elektronhavsteorin

Teorin om elektronhavet erbjuder en enkel förklaring till egenskaperna hos metallarter som motstånd, konduktivitet, duktilitet och formbarhet, som varierar från metall till annan.

Det har upptäckts att det motstånd som tilldelas metaller beror på den stora delokalisering som deras elektroner förekommer, vilket genererar en mycket hög sammanhållningskraft mellan atomerna som bildar dem.

På detta sätt är duktilitet känd som förmågan hos vissa material att tillåta deformation av deras struktur, utan att ge tillräckligt för att gå sönder, när de utsätts för vissa krafter.

Skiktad offshoring

Både duktiliteten och formbarheten hos en metall bestäms av det faktum att valenselektronerna är lokaliserade i alla riktningar i form av lager, vilket får dem att röra sig ovanpå varandra under inverkan av en yttre kraft, undviker brott i metallstrukturen men tillåter dess deformation.

På samma sätt tillåter rörelsefriheten för delokaliserade elektroner att det finns ett flöde av elektrisk ström, vilket gör att metaller har mycket god elektrisk ledningsförmåga.

Dessutom tillåter detta fenomen med fri rörelse för elektroner överföring av kinetisk energi mellan de olika områdena i metallen, vilket främjar överföring av värme och gör att metallerna uppvisar en stor värmeledningsförmåga.

Teorin om havet av elektroner i metalliska kristaller

Kristaller är fasta ämnen som har fysikaliska och kemiska egenskaper - som täthet, smältpunkt och hårdhet - som fastställs av den typ av krafter som gör att partiklarna som gör dem håller ihop.

På ett sätt anses kristaller av metalltyp ha de enklaste strukturerna, eftersom varje "punkt" i kristallgitteret har ockuperats av en atom i själva metallen.

I samma mening har det fastställts att strukturen för metallkristaller i allmänhet är kubisk och är centrerad på ytorna eller på kroppen.

Men dessa arter kan också ha en sexkantig form och ha en ganska kompakt förpackning, vilket ger dem den enorma tätheten som är karakteristisk för dem.

På grund av detta strukturella skäl skiljer sig bindningarna som bildas i metalliska kristaller från de som förekommer i andra klasser av kristaller. Elektroner som kan bilda bindningar delokaliseras genom hela kristallstrukturen, såsom förklarats ovan.

Nackdelar med teorin

I metallatomer finns det en liten mängd valenselektroner i proportion till deras energinivåer; det vill säga det finns ett större antal energitillstånd tillgängliga än antalet bundna elektroner.

Detta innebär att eftersom det finns en stark elektronisk delokalisering och även energiband som delvis har fyllts, kan elektronerna röra sig genom gitterstrukturen när de utsätts för ett elektriskt fält från utsidan, förutom att de bildar oceanen av elektroner som stöder permeabiliteten för nätverket.

Så föreningen av metaller tolkas som ett konglomerat av positivt laddade joner kopplade av ett hav av elektroner (negativt laddade).

Det finns emellertid egenskaper som inte förklaras av denna modell, såsom bildning av vissa legeringar mellan metaller med specifika kompositioner eller stabiliteten för kollektiva metallbindningar, bland andra.

Dessa nackdelar förklaras av kvantmekanik, eftersom både denna teori och många andra tillvägagångssätt har fastställts baserat på den enklaste modellen för en enda elektron, medan man försöker tillämpa den i mycket mer komplexa strukturer av multi-elektronatomer.

referenser

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Återställs från en.wikipedia.org
2. Holman, JS och Stone, P. (2001). Kemi. Återställs från books.google.co.ve
3. Parkin, G. (2010). Metal-Metal Bonding. Återställs från books.google.co.ve
4. Rohrer, GS (2001). Struktur och limning i kristallina material. Återställs från books.google.co.ve
5. Ibach, H. och Lüth, H. (2009). Solid-State Physics: En introduktion till principer för materialvetenskap. Återställs från books.google.co.ve