Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Waarom helpen gratis elektronen metalen om te voeren?

Vrije elektronen zijn de sleutel tot de geleidbaarheid van het metaal. Dit is waarom:

* Het "zee van elektronen" -model: In metalen zijn de buitenste elektronen van elk atoom losjes gebonden. Deze elektronen zijn niet gebonden aan een specifiek atoom, maar bewegen eerder vrij door de structuur van het metaal. Dit creëert een "zee" van gedelokaliseerde elektronen.

* Drijven in een elektrisch veld: Wanneer een elektrisch veld over een metaal wordt aangebracht, ervaren deze vrije elektronen een kracht en beginnen ze in een specifieke richting te drijven. Deze gerichte beweging van elektronen vormt een elektrische stroom.

* Hoge geleidbaarheid: Aangezien er zoveel gratis elektronen beschikbaar zijn om te verplaatsen, bieden metalen zeer weinig weerstand tegen de stroomstroom. Dit is de reden waarom metalen uitstekende elektriciteitsgeleiders zijn.

daarentegen:

* isolatoren: In niet-metalen (isolatoren) zijn elektronen strak gebonden aan hun atomen. Ze bewegen niet vrij, dus er zijn geen vrije elektronen om een ​​elektrische stroom te dragen.

* halfgeleiders: Halfgeleiders zijn materialen met een geleidbaarheid tussen die van geleiders en isolatoren. Hun geleidbaarheid kan worden geregeld door temperatuur of de aanwezigheid van onzuiverheden.

Denk er op deze manier aan:

Stel je een menigte mensen voor. Als iedereen strak ingepakt is en hand in hand vasthoudt, is het moeilijk voor hen om te bewegen (zoals elektronen in een isolator). Maar als iedereen vrij is om rond te dwalen (zoals vrije elektronen in een metaal), kunnen ze gemakkelijk bewegen als reactie op een duw (zoals een elektrisch veld).