Tahkis Struktuur Kristallides on aatomid või ioonid paigutunud korrapärase ruumvõrena. Naaberaatomite välised elektronkatted mõjutavad üksteist. Selle tulemuseks on, et aatomite väliskihi elektronide ehk valentselektronide energiatasemed muunduvad mitme elektronvoldi laiusteks energiatsoonideks Tahkistes tekivad ühistatud elektronid, mis kuuluvad kogu kristallile. Ka tsoonid on ühised kogu kristallile. Energiatsoonis on alatasemete energiate vahe suurusjärgus st üliväike ning elektronide siirdumine ühelt alatasemelt teisele on lihtne kogu energiatsooni ulatuses. Eristatakse lubatud energiatsoone ja keelutsoone. Lubatud tsoonis saavad elektronid olla, aga keelutsoonis mitte. Lubatud tsoonid on lahutatud omavahel
Seotud seisund kovalentne side - saab tekkida ainult siis kui väliselektronide spinnid on antiparalleelsed (radiaalosa on sümmeetriline).Kovalentne side on spetsiifilise kvantmehaanilise päritoluga ja sellel klassikalist analoogi ei ole. (Ühinevate aatomite tuumade tõuge tasakaalustatakse nii,et elektronpilve tihedus on suurim tuumade vahelises alas ). 2. Kristallvõre: Kristallid on makroskoopilised hiidmolekulid, milles aatomid või ioonid on paigutunud korrapärasesse (perioodiliselt korduvate ühikrakkudega) ruumvõresse. Kristallides (tahkistes) muunduvad aatomite/ioonide väliselektronide energiatasemed mitme eV laiusteks energiatsoonideks, mille hõivamine elektronide poolt järgib tõrjutusprintsiipi ja mis on ühised kogu kristallile.Kristallvõre on igal juhul füüsikaline mudel idealiseering. 3
1.1. Aatomeid seob molekulideks ja kristallideks keemiline side, mille põhiliigid on ioon- ja kovalentside. 1.2. Ioonside tekib positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel, kovalentside elektronpaaride ühistamisel 1.3. Kristallid on makroskoopilised hiidmolekulid, milles aatomid või ioonid on paigutunud korrapärasesse (perioodiliselt korduvate ühikrakkudega) ruumvõresse. 2.1. Kristallides (tahkistes) muunduvad aatomite/ioonide väliselektronide energiatasemed mitme eV laiusteks energiatsoonideks, mille hõivamine elektronide poolt järgib tõrjutusprintsiipi ja mis on ühised kogu kristallile. 2.2. Metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asustatud. Seetõttu on nad head elektrijuhid: elektronid saavad tsooni hõivamata ossa
1.kuidas muunduvad aatomid kõrgemate energiatasemed, kui aatomid ühinevad kristalliks? Kristallides muunduvadatomite ioonide väliselektronide energiatasemed mitmede eV laiusteks energiatsoonideks, mille hõivamine elektronide poolt järgib tõrjutusprintsiipi ja mis on ühised kogu kristallile. 2.mille poolest erinevad metalli pooljuhi ja dielektriku energiatsoon? Metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asendunud. Dielektrikus on, aga kõrgeim hõivatud energiatsoon-valentsitsoon elektronidega täidetud.metallides saavad elektronid tsooni hõivamata ossa tõustes ammutada elektriväljalt energiat ja liikuda.dielektrikus liikumisvabadus puudub,elektrivool ei pääse läbi///valentsitsooni täituvuse ja keelutsooni laiuse poolest. 3.selgita mõisted: keelutsoon, valentsitsoon, juhtivustsoon. Keelutsoon-vahemikku,
Aatomifüüsika Aatomifüüsika: Bohri aatomimudel: peakvantarv, energianivoo, Bohri postulaadid. Kvantmehaanika teke ja põhiideed. Kaasaegne aatomimudel. Energiatasemed tahkises: metall, pooljuht, dielektrik. Aatomifüüsika · Aatomifüüsika käsitleb keemiliste elementide algosakestes - aatomites toimuvaid protsesse. · Aatomifüüsika kitsamas mõttes tegeleb aatomite elektronkatete uurimisega; aatomituumas toimuvaid protsesse uurib tuumafüüsika. Aatomimudel · Mis on mudel? Sõnaga "mudel" tähistavad teadlased mitte harjumuspärast odavat vähendatud koopiat, vaid originaaliga sarnaselt
Kvantmehaanika kiire võidukäik algas 1920. aastatel. Selle peamised rajajad olid aastail 1925. 1926. W. Heisenberg ja E. Schrödinger. Kvantmehaanika on õpetus mikromaailma objektide liikumisest. Põhiseisukohad on: 1. Aineosakestel on laineomadused (st osake võib käituda lainena). 2. Mikroosakeste käitumine on tõenäosuslik (ei ole täpselt ennustatav). Kvantmehaanika võtab arvesse osakeste liikumise kirjeldamisel nii korpuskulaarseid kui ka lainelisi aspekte. 6. teema - energiatasemed tahkistes · Tahkis - kristallilised kehad. · Energiatsoonid Kristallides on aatomid või ioonid paigutunud korrapärase ruumvõrena. Naaberaatomite välised elektronkatted mõjutavad üksteist. Selle tulemuseks on, et aatomite väliskihi elektronide ehk valentselektronide energiatasemed muunduvad mitme elektronvoldi laiusteks energiatsoonideks (1eV = 16×10-19 J). Tahkistes tekivad ühistatud elektronid, mis kuuluvad kogu kristallile
1. Kirjelda ioonsideme ja kovalentsideme teket molekulide moodustamisel aatomitest. *Nii Na kui ka Cl aatomid muutuvad suhteliselt kergest Na+ ja Cl- ioonideks. Kui Na ja Cl aatomid satuvad lähestikku, ,,kingib" Na oma väliselektroni Cl-le. Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis seobki nad ioonsidemesse. *A-eemaldatud aatomid, B-ühtpidi spinnid, ühinemine keelatud, C-eripidi spinnid, ühinemine lubtatud, elektronpilved valguvad ühte, D-klassikaline näitpilt kahe tuuma ümber orbiitlevaist elektronidest. 2. Kuidas on kindlaks tehtud, et kristallides on aatomid paigutatud korrapärasesse ruumvõresse? Difraktsioonikatsete abil. 3. Kuidas muunduvad aatomite kõrgemad energiatasemed, kui aatomid (ioonid) ühinevad kristalliks?
http://www.abiks.pri.ee METALLID, POOLJUHID, DIELEKTRIKUD Kristallides muunduvad aatomite/ioonide väliselektronide energiatasemed mitme eV laiusteks energiatsoonideks. Energitasemete teisenemine energiavööndeiks tsoonideks aatomite liitumisel kristalliks ( joonis P aatomi põhitase, Epõhitasemele järgnev ergastustase, Ekeelutsoon) Kuna metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asustatud, on nad head elektrijuhid: elektronid saavad tsooni hõivamata ossa tõustes ammutada elektriväljalt energiat ja liikuda. ( joonis Energiatsoonid metallides, pooljuhtides ja dielektrikutes) Tavatemperatuuridel ergastab soojusliikumine pooljuhtides elektrone üle kitsa (1eV) keelutsooni kõrgemasse tsooni juhtivustsooni, jättes valentstsooni tühikuid auke. Auk käitub elektriväljas nagu positiivse laenguga voolukandja
Kordamisküsimused TAHKISTE STRUKTUUR 12. klass 1. Kirjelda ioonsideme ja kovalentsideme teket molekulide moodustamisel aatommitest. Lk 55-56 Kovalentne side tekib ühiste elektronpaaride abil. Ioonside tekib vastasmärgiliste laengutega ioonide elektrilise tõmbumise tulemusena. 2. Kuidas on kindlaks tehtud, et kristallides on aatomid paigutunud korrapärasesse ruumvõresse? Lk 57 Difraktsiooni katsete abil. Sõltub difraktsiooni difagreeruvate lainete pikkusest kui ka võrekonstandist. 3. Kuidas muunduvad aatomite kõrgemad energiatasemed, kui aatomid (ioonid) ühinevad kristalliks? Lk 59 väliselektronide tasemed paisutab aatomite elektriline vastastikmõju laiadeks, mitme elektronvoldi laiusteka energiavöötmeteks e energiatsoonideks. 4. Kuidas liigitatakse tahkised nende elektrijuhtivuse järgi? Lk 60
Ioonside on molekul, mis koosneb positiivsest ja negatiivsest ioonist ning neid hoiab koos elektriline tõmbejõud. Nt: NaCl korral läheb naatriumi elektron kloori väliskihti ja tekivad ioonid Na+ ja Cl-. Kovalentne side tekib siis kui väliselektronide spinnid on antiparalleelsed. Nt: H2 molekul tekib siis kui elektronide spinnid on vastassuunalised. 2. Iseloomusta metalli siseehitust. Metallide välimises elektronkihis on tavaliselt 1-2 elektroni. Metallide aatomid paiknevad ruumis korrapäraselt. 3. Miks ja millest tekivad juhtides energiatsoonid? Kristallides on aatomid või ioonid paigutunud korrapärase ruumivõrena. Naaberaatomite välised elektronkatted mõjutavad üksteist ja selle tulemuseks on aatomite väliskihi elektronide ehk valentselektronide muundumine mitme elektronvoldi laiusteks energiatsoonideks. 4. Kuidas nimetatakse erinevaid energiatsoone ja mille poolest need üksteisest erinevad?
püsivaks. Lainefüüsikast on teada, et pöördliikumine on pöörlemistasandis vaadeldes võnkumine. Võnkuvad laengud kiirgavad aga energiat (samuti tekitab vees lainetuse võnkuv keha). Nii peaks elektroni liikumise energia lõpuks kuluma ja elektron peaks kukkuma tuuma. Arvestuste järgi peaks elektroni energia otsa saama 10-9 sekundiga. Vt. Joonist järgmisel slaidil. Planetaarmudeli vastuolud1 Aatomite püsikindlus Tegelikkuses on aatomid väga püsiva struktuuriga moodustised. Isegi elektronide eemaldamine ei kahjusta aatomit. Esimesel võimalusel hangib ta ettejuhtuvad elektronid ja taastub esialgses kvaliteedis. Kaasaegse teaduse andmetel on meie universumi ainete liigitud väga rangelt paigas. Saab olla vaid üks järeldus: mikro- maailmas kehtivad seaduspärasused, mis ei sobi makro-maailma. Olulist informatsiooni kannab endas valgus elektromagnetväljas leviv kiirgus. Kokkuvõte 1 1
2. Võnkuvad laengud kiirgavad aga energiat (samuti tekitab vees lainetuse võnkuv keha). 3. Nii peaks elektroni liikumise energia lõpuks kuluma ja elektron peaks kukkuma tuuma. 4. Arvestuste järgi peaks elektroni energia otsa saama 10-9 sekundiga. Vt. Joonist järgmisel slaidil. 22.11.12 9 Planetaarmudeli vastuolud 2 22.11.12 10 Aatomite püsikindlus 1. Tegelikkuses on aatomid väga püsiva struktuuriga moodustised. Isegi elektronide eemaldamine ei kahjusta aatomit. 2. Esimesel võimalusel hangib ta ettejuhtuvad elektronid ja taastub esialgses kvaliteedis. 3. Kaasaegse teaduse andmetel on meie universumi ainete liigitus väga rangelt paigas. 4. Saab olla vaid üks järeldus: mikro-maailmas kehtivad seaduspärasused, mis ei sobi makro-maailma. 5. Olulist informatsiooni kannab endas valgus elektromagnetväljas leviv kiirgus. 22.11
1. Ioonside. Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis seostabki nad ioonsidemesse. Näiteks keedusool NaCl ioonside elektronide ,,kinkimise" teel. Need aatomid moodustavad molekuli, kuna nad muutuvad suhteliselt kergesti Na+ positiivseteks ja Cl- negatiivseteks ioonideks. Kui Na ja Cl aatomid satuvad lähestikku, ,,kingib" Na oma väliselektroni Cl-le. Ioonsidemega ühendeid on üsna palju looduses. Kovalentne ehk homeopolaarne side. Tema moodustumisel ühistatakse ikka vastasspinnidega elektronpaarid, üks elektron kummaltki ühinevalt aatomilt. Kovalentse sidemega ainete hul looduses on valdav. Kovalentne side on H2 juhtum
b) Aatom kiirgab footoni suurema energiaga statsionaarsest olekust üleminekul väiksema energiaga statsionaarsesse olekusse üleminekul. Kiiratud footoni energia võrdub statsionaarsete olekute energiate vahega. Footoni neeldumisel läheb elektron üle kõrgema energiaga statsionaarsesse olekusse. tahkiste struktuur energiatasemed tahkises kristallides väliskihi elektronide vastastikmõju tõttu muutunud mitme elektronvoldised valentselektronide väliskihid. metall - valentselektronide energiatsoon vaid osaliselt elektronide poolt hõivatud. Vabade tasemete olemasolu tõttu saavad elektronid tõusta tsooni hõivamata ossa, võttes elektrivoolu põhjustavalt elektriväljalt lisaenergiat. Elektronid saavad liikuda ja seetõttu ongi metallid head elektrijuhid. dielektrik - on valentselektronide energiatsoon elektronidega täielikult hõivatud. Elektronidel puudub liikumisvabadus, sest pole vabu naabertasemeid. Järgmine lubatud energiatsoon
Tahkiste struktuur 1. Keemiline side seob aatomeid molekulideks ja kristallideks. Selle liigid on kovalentne ja iooniline side. 2. Sidemete tekkimine: Iooniline side tekib positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel. Kovalentne side tekib ühtlustunud elektronpaaride vahendusel. 3. Kristallvõre Kristallis on aatomid või ioonid paigutunud korrapäraselt ruumvõresse. Võredefekt kristallvõres esinev defekt (mida mööda kristall murdub): üksikud aatomid/ioonid paiknevad vales kohas mõned võresõlmed on tühjad ehk vakantsed kristallidesse on lisatud teisi keemilisi elemente 4. Energiatsoonid: Lubatud tsoonid kristallis vastavatele valentselektronidele lubatud energiatasemed Keelutsoonid eraldavad lubatud tsoone üksteisest
2) Aatom kiirgab valgust suurema energiaga E' statsionaarsest olekust väiksema energiaga E" statsionaarsesse olekusse üleminekul. Kiiratud footoni energia võrdub statsionaarsete olekute energiate vahega. Valguse kiirgumine Suuremalt orbiidilt väiksemale tulles aatom kiirgab energia hulga Valguse neeldumine Selleks, et elektron läheks suuremale orbiidile, peab aatomis energia neelduma. Tahkiste struktuur: Energiatasemed tahkises Lubatud energiatsoonid ja keelutsoonid. Lubatud tsoonis saavad elektronid olla, keelutsoonis mitte. Lubatud tsoonid on omavahel lahutatud keelutsoonidega. Probleem seisneb selles, kas elektronil on piisavalt energiat, et lubatud tsoonist üle hüpata keelutsooni. Selliste energiatasemete põhjal võib eristada juhte, pooljuhte ja dielektrikuid. Metall(juht) Metallides on valentselektronide energiatsoon vaid osaliselt elektronide poolt hõivatud
elektronorbiidi raadiuse ja elektroni kiiruse. Energianivoo on peakvantarvule vastav energia. Aatom asub põhiolekus, kus energia on vähim. Valguse kiirgumine elektron läheb üle madalamale energiatasemele (tuumale lähemale), siis kiirgub footon. Valguse neeldumine elektron läheb üle kõrgemale energiatasemele (tuumast kaugemale), siis neeldub footon. Energiatasemed tahkistes Tahkistes muunduvad valentselektronide energiatasemed naaberaatomite elektronidega toimuva vastastikmõju käigus mitme elektronvoldi laiusteks energiatsoonideks. Lubatud energiatsoonid on üksteisest lahutatud keelutsoonidega. Metallides (juhtides) on energiatsoon vaid osaliselt elektronide poolt hõivatud, seega on nad ka head elektrijuhid. Elektronid saavad võtta elektriväljalt lisaenergiat ja nii ka liikuda ja põhjustada elektrijuhtivust. Pooljuhtides on energiatsoon madalal temperatuuril elektronide poolt küll täielikult hõivatud, kuid
Energianivoo on kvantsüsteemi võimalik energia, mis iseloomustab süsteemi olekut. Eristatakse aatomi ja tuuma energianivoosid. Bohri postulaadid: 1. Aatom omab kindla energiaga statsionaarseid olekuid. 2. Aatom kiirgab või neeab valguskvandi vaid üleminekul ühest statsionaarolekust teise. Valgus kiirgub, kui elektron läheb suuremalt orbiidilt väiksemale. Valgus neeldub, kui elektron läheb väiksemalt orbiidilt suuremale. Energiatasemed tahkises Valentselektron on aatomi välise lektronkihi elektron, ms osaleb keemilise sideme moodustamisel. Metallides on valentselektronide energiatsopn vaid osaliselt täidetud. Seetõttu on metallid head elektrijuhid. Vabade tasemete olemasolu tõttu saavad elektronid tõusta tsooni hõivamata ossa, võttes elektriväljalt lisaenergiat- nii saavad elektronid liikuda ja põhjustada elektrijuhtivust.
AATOMIFÜÜSIKA Aatom on keemilise elemendi väikseim osake, mis on ergastamata olekus neutraalne. Aatom koosneb tuumast ja elektronkattest vastavalt läbimõõtudele 10 -15 ja 10 -10 m, massiga suurusjärgus 10 - 27 ...... 10 - 25 kg. Aatomi mass on koondunud 99,9 % ulatuses aatomi tuuma, tuuma tihedus on 10 17 kg / m 3 . Elektronid paiknevad aatomi tuuma ümber kihiliselt , seejuures välimises kihis olevate elektronide arv määrab ära aatomi keemilised omadused. Aatomi elektronkatte laeng moodustub elementaarlaengute kordustest . 1 e = -1,6 10 - 19 C . Aatomituum koosneb positiivsetest prootonitest ja neutraalsetest neutronitest . Elektronide arv ergastamata aatomis on võrdne prootonite arvuga , prootoni laeng võrdne elektroni laengu absoluutväärtusega. Prootonite arvu määrab Mendelejevi tabeli elemendi järjekorranumber , prootonite ja neutronite arvude summa - nukleonide arv võrdub M.tabeli massiarvuga MZ X või X M Z või ZXM
orbiidilt kaugemale orbiidile toimub siis, kui aatom neelab energiat. Viimast nimetatakse aatomi ergastamiseks. Tahkistite struktuur Energiatasemed tahkises. Tahkis tahke keha, kuigi on levinud ka nende samastamine. Tahked kehad jagunevad kristallilisteks (keedusool NaCl, jää, metall) ja amorfseteks (klaas). Kristallilised kehad on tahkised. Amorfsed kehad on põhimõtteliselt vedelikud väga suure viskoossusega. Kristallides on aatomid või ioonid paigutunud korrapärase ruumvõrena. Naaberaatomite välised elektronkatted mõjutavad üksteist. Selle tulemuseks tahkistes on, et aatomite väliskihi elektronide ehk valentselektronide energiatasemed muunduvad mitme elektronvoldi laiusteks -19 energiatsoonideks ( 1eV =1,6 10 J ). Tahkistes tekivad ühistatud elektronid, mis kuuluvad kogu kristallile. Ka tsoonid on ühised kogu kristallile
Aatom omandab ja loovutab energiat kindlate kvantumite kaupa, sest kiirgus- ja neeldumisspektrid on joonspektrid. 5. Mis on elektronvolt, selle arvuline väärtus? Elektronvolt (eV) on energia, mille omandab elektron, läbides elektriväljas potentsiaalide vahet 1 volt. eV = 1,60 * 10^-19 J 6. Mida peab aatomiga tegema, et ta saavutaks kõrgema energiataseme? Miks? Aatomi kõrgema energiataseme saavutamiseks on vaja aatomit ergastada, et tal oleks mida välja kiirata. 7. Kas aatomid saavad vastu võtta igasugust energia hulka? Põhjenda. Ei, aatomid saavad energiat vastu võtta vaid kindlate osade kaupa. Kõik neelatavad energia kogused peavad jääma kindlate energiatasemete vahedele. 8. Mis on interferents? Mis on difraktsioon? Interferents on kahe või enama ühesuguse lainepikkuse kokkujooks, mis tekitab uue lainemustri. Difraktsioon on aga nähtus, mille puhul laine paindub ümber takistuste. 9
neis esineb ainult lähikorrastatus, amorfsed ained on isotroopsed, sellesse tahkiste rühma kuuluvad anorgaanilised klaasid ja paljud orgaanilised ained, sulamistemperatuur puudub, see on asendunud pehmenemistemperatuuriga Keeruka ehitusega tahkised väikesed monokristallid asuvad amorfses ümbrises(keraamika ja polümeerid) Plasma koosneb ühe- ja mitmekordselt ioniseeritud aatomitest ja elektronidest, moodustub kõrgel temperatuuril ja elektrilahendustes, suur elektrijuhtivus 2.2. AATOMID JA IOONID 2.2.1 Elektronide olek aatomis Elektronil on üheaegselt nii massiosakese kui laine omadused.Elektroni koordinaati ja impulssi pole üheaegselt võimalik täpselt määrata. Me võime teada ainult elektroni olekut e. elektroni orbitaali Statsionaarses olekus on elektron ainult teatud kindlatel kvanditud orbitaalidel Kvantarvud peakvantarv n n = 1, 2, 3,…, magnetkvantarv m m = 0, 1, 2,…, l spinnkvantarv s s =+1/2 või s = -1/2
FÜÜSIKA RIIGIEKSAMI KONSPEKT TTG 2005 SISSEJUHATUS. MÕÕTÜHIKUD SI System International, 7 põhisuurust ja põhiühikut: 1. pikkus 1 m (mehaanika) 2. mass 1 kg (mehaanika) 3. aeg 1s (mehaanika) 4. ainehulk 1 mol (molekulaarfüüsika) 5. temperatuur 1 K (kelvini kraad, soojusõpetus) 6. elektrivoolu tugevus 1 A (elekter) 7. valgusallika valgustugevus 1 cd (optika) Täiendavad ühikud on 1 rad (radiaan) nurgaühik ja 1 sr (steradiaan) ruuminurga ühik. m m Tuletatud ühikud on kõik ülejäänud, mis on avaldatavad põhiühikute kaudu, näiteks 1 ,1 2 , s s kg m 1 N 2 , 1 J ( N m) . s Mitte SI ühikud on ajaühikud 1 min, 1 h, nurgaühik nurgakraad, töö- või energiaühik 1 kWh, rõhuühik 1 mmHg. Ühikute eesliited: piko- (p) 10-12
FÜÜSIKA RIIGIEKSAMI KONSPEKT TTG 2005 SISSEJUHATUS. MÕÕTÜHIKUD SI System International, 7 põhisuurust ja põhiühikut: 1. pikkus 1 m (mehaanika) 2. mass 1 kg (mehaanika) 3. aeg 1s (mehaanika) 4. ainehulk 1 mol (molekulaarfüüsika) 5. temperatuur 1 K (kelvini kraad, soojusõpetus) 6. elektrivoolu tugevus 1 A (elekter) 7. valgusallika valgustugevus 1 cd (optika) Täiendavad ühikud on 1 rad (radiaan) nurgaühik ja 1 sr (steradiaan) ruuminurga ühik. m m Tuletatud ühikud on kõik ülejäänud, mis on avaldatavad põhiühikute kaudu, näiteks 1 ,1 2 , s s kg m 1 N 2 , 1 J ( N m) . s Mitte SI ühikud on ajaühikud 1 min, 1 h, nurgaühik nurgakraad, töö- või energiaühik 1 kWh, rõhuühik 1 mmHg. Ühikute eesliited: piko- (p) 10-12
........................................................... 42 5. DEFEKTID TAHKETES MATERJALIDES ............................................................................... 43 5.1. Sissejuhatus (Joonis 3.38) ........................................................................................ 43 5.2. Punktdefektid .......................................................................................................... 43 5.2.1. Vakantsid ja võrevahelised aatomid................................................................ 43 5.3. Lisandid tahkes kehas .............................................................................................. 45 5.4. Joondefektid dislokatsioonid (joonis 3.43) ........................................................... 46 5.5. Kahemõõtmelised defektid ..................................................................................... 47 5.5.1. Materjali välised pinnad ...
1 Ajalugu 3 1.2 Elektrivool 4 1.2.1 Elektrivoolu iseloomulikud jooned 5 1.2.2 Elektrivooluga kaasnevad nähtused 5 1.2.3 Elektrivoolu liigid 5 1.2.4 Elektrivoolu suund 6 1.3 Elektrijuhtivus 6 1.4 Elektronkate 7 1.4.1 Elektronkatte tekkimine 8 1.4.2 Elektronkihid 8 1.4.3 Valentselektronkiht 8 1.5 Molekulide elektronkate 9 1.6 Kovalentne side 9 1.7 Aukjuhtivus 11 2. ELEKTRIJUHID 12 2
Seega avaldub laeng voolutugevuse kaudu kujul q=I t. Voolutugevuse ühikuks on üks amper (1 A). Amper defineeritakse vooluga juhtmete magnetilise vastastikmõju kaudu. Üks kulon on laeng, mis läbib ühe sekundi jooksul sellise juhi ristlõiget, milles on vool tugevusega üks amper. Kuna q = I t , siis 1 C = 1 A . 1 s. Elektrivoolu tekkimiseks peab olema täidetud kaks tingimust: 1) Aines peab leiduma piisavalt vabu laengukandjaid (osakesi, mis liiguvad). 2) Peab mõjuma elektrijõud (peab leiduma liikumise põhjus), ehk teisiti öelduna: peab olema elektriväli.. Vabadeks laengukandjateks metallides on ühistunud valentselektronid ehk juhtivus- elektronid. Alalisvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. Alalisvoolu tekitavad alalispinge allikad, näiteks akud ja patareid. Vahelduvvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille korral voolu suund ja tugevus muutub perioodiliselt
püsiva struktuuri. Valentselektronid võivad osaleda juhtivusprotsessis ainult juhul kui nende kovalentsidemed mingi välise energia, näiteks soojusenergia toimel katkevad. Vabade elektronide kontsentratsioon pooljuhis on seetõttu võrdeline pooljuhi temperatuuriga. Toatemperatuuril leidub puhtas (omajuhtivusega) ränis ligikaudu 1 vaba elektron 1012 aatomi kohta. Absoluutse nulli lähedastel temperatuuridel muutuvad pooljuhid mittejuhtideks (dielektrikuteks), kuna neis ei leidu enam vabu elektrone. Lahkunud elektroni kohta kovalentsidemes nimetatakse auguks (ingl. k. hole, sks k. Loch (auk), aga ka Defektelektron). Augu võib täita teine elektron, sellest jäänud augu võib täita kolmas jne. Toimub elektroni ja augu rekombinatsioon ja ühtlasi augu ümberpaiknemine suunas, mis on vastupidine elektroni ümberpaiknemisele. Selline nihkeprotsess võib korduda; elektronid, mis pole aatomitega seotud, võivad pooljuhis liikuda ja täita auke
q1+q2...+qn=const Elektriväli(välja kujutamine jõujoontega/joonis) Elektriväli-Laengu elektriväli on materiaalne objekt, ta on ruumiliselt pidev ja võib mõjutada teisi elektrilaenguid." Elektrivälja tugevus(valemid ja mõõtühikud) Elektrivälja tugevus = väljapunkti asetatud ühiklaengule (q 0=1C) mõjuv jõud 2)Elektriväli aines-dielektrikud Polaarne ja mittepolaarne dielektrik, dielektrikd välises elektriväljas(joonis) Mittepolaarse dielektriku aatomid (molekulid) näevad normaaltingimustel neutraalseks tänu mõlema laengu (+ ja ) "raskuskeskmete" kokkulangemiseleb(Klaasid / Keraamika · Kummid · Parafiin · Õhk) Polaarse dielektriku aatomite (molekulide) erimärgiliste laengute raskuskeskmed ei lange kokku (Distsilleeritud vesi · Piiritus)' Indutseeritud ja summaarne väli elektriku sees, dielektriline läbitavus. Indutseeritud laeng mittepolaarses dielektrikus tekib tänu neutraalsete
Energia – keha võime teha tööd, toimida välise jõu vastu. Mõõdetakse džaulides (J). Kineetiline, potentsiaalne ja elektromagnetiline energia. Välise mõju puudumisel on süsteemi koguenergia jääv (energia jäävuse seadus). Prootonite arv tuumas on aatomi järjenumber e aatomnumber. Neutronite arv tuumas võib sama elemeni eri aatomites erineda. Prootonite ja neutronite koguarv tuumas on massiarv. Isotoobid - sama järjenumbri, kuid erineva massiarvuga aatomid Aatomid – aine koosneb aatomitest. Aatomid on enamasti ühinenud molekulideks või moodustuvad ioonseid tahkiseid (nt NaCl). (molekulideks ühinemata, ioniseerimata aatomitest koosnevaid ained leidub harva, nt väärisgaasid). Keemiline element – kindla tuumalaenguga aatomite liik Molekulivalem – annab infot, mitu millise elemendi aatomit on molekulis, nt C4H9Cl (klorobutaan). Struktuurivalem – annab lisaks infot ka selle kohta, kuidas on aatomid omavahel seotud NÄIDE
Neil on tahke (klaasitaoline) oleku ja vedela (voolava) oleku vahel nn viskoelastne olek. Siia kuuluvad paljud polümeerid. Metallid kristalsed; keraamilised materjalid suurem osa kristalsed; polümeerid suurem osa amorfsed. 2. Punktdefektid ja joon defektid kristallides. Jaotatakse omadefektideks ja lisanddefektideks. 3.2.1 Oma-punktdefektid 1) Vakantsid e tühjad võresõlmed (joon 3-1). Tekivad kristallide kasvamisel ja temperatuuridel, kus aatomid on küllalt liikuvad. Nad on nn tasakaalulised defektid, st temperatuuril T>0,6 Tsul on nende kontsentratsioon määratud temperatuuriga: (3.1) kus N - üldine osakeste kontsentratsioon (aatomit/cm3) EV vakantside tekkeenergia k Boltzmani konstant (1,38·10-23 J/K·aatom = 8,62·10-5 ev/K·aatom) Valemit võib kirjutada ka nii: Kui T Tsul N/NV 104 Kui T0, siis NV0 Tegelikult, kui temperatuur alaneb alla 0,6 Tsul, jääb defektide kontsentratsioon püsivaks, st defektid nagu
Elementide oksüdatsiooniastmete muutusega kulgevad reaktsioonid Redoksreaktsioonid - reaktsioonid, milles reageerivates ainetes muutuvad mõnede elementide aatomite oksüdatsiooniastmed. Kui vaadelda elektrone mingite tuumade juurde kuuluvatena, siis redoksreaktsioonis toimub elektronide ülekanne ühe elemendi aatomilt teise elemendi aatomile samaaegselt toimub oksüdeerumine e oksüdatsioon ja redutseerumine e reduktsioon (van. taandamine). Ainet või iooni, mille koostises olevad aatomid loovutavad elektrone, nimetatakse redutseerijaks, see aine ise seejuures oksüdeerub (tema oksüdatsiooniaste kasvab). Ainet või iooni, mis seob elektrone, nimetatakse oksüdeerijaks, aine ise seejuures redutseerub (tema oksüdatsiooniaste kahaneb). Oksüdeerumine elektronide loovutamine. Oksüdatsiooniaste suureneb. Redutseerumine - elektronide liitmine. Oksüdatsiooniaste väheneb. Oksüdeerija liidab elektrone, oksüdatsiooniaste reaktsioonis väheneb. Redutseerija (van
Elektron-aukpaaride kontsentratsiooni sõltuvus temperatuurist. Voolu tiheduse seos laengute kontsentratsiooni ja liikuvusega. Doonor- ja aktseptorlisandite poolt tekitatud laengukandjad. Enamus- ja vähemuslaengukandjad. Laengu kompenstatsioon ja kristalli elektriline neutraalsus. Vabade elektronide ja aukude tege puhtas (legeerimata) pooljuhis. Räni ja germaaniumi iga aatomi väliskihis on neli valentselektroni, millest igaüks tiirleb ühtlasi ümber naaberaatomi. Neis ainetes paiknevad aatomid või molekulid üksteise suhtes korrapäraselt, moodustades kristallvõre, mida on siis näha hetkel kahel joonisel. Ühel on ära näidatud, kui tekib vaba elektron, mis tavaliselt tekib siis, kui me lisame aatomi struktuuri mingit teist ainet. Antud juhul siis ränile fosforit. Auk on aga puuduv side aatomite vahel. Elektron-aukpaaride kontsentratsiooni sõltuvus temperatuurist. absoluutsest nullist kõrgemal temperatuuril lahkub osa aatomist, muutudes vabadeks elektronideks
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
