النظرية الذرية

قد يهمك أيضا

النظرية الذرية 

تتكون أي مادة من جزيئات، هذه الجزيئات عبارة عن مجموعة من الذرات المرتبطة مع بعضها البعض. 

الذرة: هي وحدة بناء المادة و أصغر جزء من العنصر، وهي التي تحدد خصائص وصفات هذه المادة، وتتركب الذرة كما في الشكل رقم (1)  : 

1- النواة: وهي مركز ثقل الذرة وتحتوي على نوعين من الجسيمات هي: 

أ/ البروتونات: وهي جسيمات ذات شحنة موجبة (+)

ب/ النيترونات: وهي جسيمات ذات شحنة متعادلة (±)

2- الإلكترونات:

وهي جسيمات سالبة الشحنة وعددها يكون مساويا لعدد البروتونات الموجبة داخل النواة وبالتالي تكون الذرة متعادلة كهربياً. 

وتدور هذه الإلكترونيات في سبعة مدارات خارجية حول النواة هي (K/L/M/N/O/P) وتوزع الإلكترونيات على المدارات طبقا للقانون التالي: 

2N² حيث N رقم المدار

المدار الأول: 2 إلكترون المدار الثاني: 8 إلكترون 

المدار الثالث: 18 إلكترون المدار الرابع: 32 إلكترون 

- ترتبط الالكترونات سالبة الشحنة مع النواة الموجبة الشحنة وتنشأ بينهما قوة تجاذب تعتمد على بعد المدار عن النواة فكلما كان المدار قريباً من النواة كانت قوة التجاذب أكبر، وكلما ابتعد المدار عن النواة كلما قلت قوة التجاذب. 

وعندما يكتسب الإلكترون طاقة فإنه ينتقل من مداره إلى مدار أعلى أو يتحرر من ارتباطه بالنواة ويصبح إلكتروناً حر الحركة كما في الشكل رقم (2)

- والجدير بالذكر أن عدد الإلكترونات الحرة في المادة التي تحدد مدى توصيلها للتيار الكهربائي، فكلما زاد عدد الإلكترونات الحرة بالمادة زاد توصيلها للتيار الكهربي. 

الأيون: هو ذرة اكتسبت إلكترونا فتصبح أيوناً سالباً أو فقدت إلكتروناً فتصبح أيوناً موجباً. 

- ومن المعلوم أن الذرة في الحالة العادية تكون متعادلة كهربياً كما في الشكل رقم (3) 

- تصنيف المواد حسب توصيلها للتيار: 

تصنف المواد حسب توصيلها للتيار الكهربائي إلى ثلاثة أقسام هي: 

1. المواد العازلة Insulator 

2. المواد شبه الموصلة semiconductor

3. المواد الموصلة conductor

أولا: المواد العازلة: 

هي تلك المواد التي لا تسمح بمرور التيار الكهربائي من خلالها وذلك ناتج عن اتساع المسافة بين نطاق التوصيل ونطاق التطافؤ بحيث من المستحيل منح أي إلكترون طاقة تمكنه من الانتقال من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل، وهذه المواد يوجد بها عدد قليل من الإلكترونات الحرة مثل (الخشب الجاف، البلاستيك، الخزف، ......) كما في الشكل رقم (4) 

ثانيا: المواد شبه الموصلة: 

هذه العناصر رباعية التكافؤ (أي توجد أربعة الكترونات في المدار الأخير) و يكون عرض النطاق المحظور بها صغيراً وعند درجة حرارة الصفر المطلقة تكون جميع الإلكترونات في نطاق التكافؤ ولا يوجد أي منها في نطاق التوصيل، لذلك فإن هذه المواد تكون عازلاً مثالياً عند درجة الصفر أما عند زيادة حرارة هذه المادة فإن الإلكترونات سوف تقفز من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل وبذلك تسلك سلوك المواد الموصلة. 

ومن أشهر أشباه الموصلات السيليكون Si 14، الجرمانيوم Ge والشكل رقم (5) يوضح تركيب ذرة كلا من السيليكون والجرمانيوم

وترتبط ذرات هذه العناصر مع بعضها في روابط تساهمية لتكوين ما يسمى بالبلورة (Crystal).

والتركيب العام للبلورة هو عبارة عن ترابط مجموعة من ذرات المادة في شكل هندسي دقيق منتظم ومتكرر يدعى بـ "التنسيق البلوري" كما في الشكل رقم (6) 

ثالثا: المواد الموصلة: 

تتميز المواد الموصلة بعدم وجود نطاق محظور بين نطاقات التكافؤ ونطاق التوصيل، أي يتداخل كل من نطاقي التكافؤ والتوصيل فيما بينهما وعند تواجد مجال كهربائي ما تكتسب هذه الإلكترونات طاقة إضافية مما يؤدي إلى انتقالها بيسر وسهولة بين مستويات الطاقة المختلفة (أي يوجد بها إلكترونات حرة كثيرة) 

وهي مواد جيدة التوصيل للتيار الكهربي مثل (الذهب، الفضة، النحاس، الألمنيوم، .....) كما في الشكل رقم (7)