Leidsid 18 sarnast õppematerjali, mis on seotud failiga "Molekulid ja kristallid". Need materjalid aitavad sul teemat sügavamalt mõista.
elektron, juhtivus, aatom, energiatsoon, tsoonid, keelutsoon, pooljuht, kristallid, molekul, kovalentne, aatomid, elektrijuhtivus, lisand, aktseptor, diood, väliselektronide, analoogi, kristallvõre, ioonid, energiatasemed, muundumine, liikuda, auke, doonor, transistor, kiip, tõmbejõud, spinnid, sümmeetriline, klassikalist, tõuge, alas, kristallides1.1. 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
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 keelutsoonidega. Probleem on selles, kas elektronil on piisavalt energiat, et keelutsoonist üle hüpata ühest lubatud tsoonist teise. Selle põhjal eristataksegi metalle, pooljuhte ja dielektrikuid. · Metallid Metallides on valentselektronide energiatsoon vaid osaliselt elektronide poolt hõivatud. Vabade tasemete olemasolu tõttu saavad elektronid tõusta tsooni hõivamata ossa, võttes elektrivoolu põhjustavalt elektriväljalt lisaenergiat
avastamist 1911.a. Tuuma avastamine põhineb Rutherfordi katsel, mille käigus kiiritati õhukest kullalehte -osakestega. Katse käigus avastati, et osad -osakesed põrkusid plaadilt tagasi. Põrkumine oleks mõeldamatu, kui aatomi positiivne laeng jaguneks ühtlaselt üle terve ruumi. Aatomi ehitus ja kvantfüüsika1 Ainuke seletus on, et positiivne laeng on koondunud elektronidest tuhandeid kordi massiivsemasse kompaktsesse tuuma Planetaarmudeli järgi kujutab aatom endast ~1023 korda vähendatud Päikesesüsteemi laadset moodustist. Seejuures on keskseks kehaks tuum, mille ümber tiirlevad elektronid. Kaudsetest eksperimentidest on teada saadud aatomi mõõtme suurusjärk ~10-8cm Tuuma mõõtme suurusjärk on aga veelgi väiksem ~10-13 cm. Elektroni vaadeldakse punktmassina. Tuumade koostisse kuuluvad positiivse laenguga prootonid ja laenguta neutronitest. Ainukesena on lihtsaima elemendi vesiniku aatomi tuumas ainult 1 prooton
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,
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
Aatomikooslused. Laserid. (Käämbre) 1. Kirjelda erinevaid sidemete tüüpe aatomite vahel. Too näiteid. 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
katsel, mille käigus kiiritati õhukest kullalehte -osakestega. Katse käigus avastati, et osad -osakesed põrkusid plaadilt tagasi. Põrkumine oleks mõeldamatu, kui aatomi positiivne laeng jaguneks ühtlaselt üle terve ruumi. 22.11.12 4 Aatomi koostisosad. Prooton ja neutron on ligikaudu võrdse massiga, mis on 2000 korda suurem elektroni massist. NIMETUS MASS(kg) LAENG(C) Elektron 9,1*10-31 -1,6*10-19 Prooton 1,6726231*10-27 +1,6*10-19 Neutron 1,674928*10-27 0 Tavaolekus on aatom elektriliselt neutraalne. Seega peab prootonite arv tuumas ja teda ümbritsevate elektronide arv võrdne olema. Seda arvu nimetatakse laenguarvuks Z, mis on tähtsaim aatomit iseloomustav suurus. Vahemaad aatomi osakeste vahel on ülisuured, aatom sisaldab palju tühja ruumi. 22.11.12 5
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. H2 moodustamisel ühistatakse kummagi aatomi 2 elektroni, nad asetuvad ühisesse leiulainesse 2 prootoni ümber. Eeltingimuseks on muidugi see, et mõlemad elektronide spinnid on vastassuunalised. Ühinevate aatomite tuumade tõuge tasakaalustatakse nii, et elektronpilve tihedus on suurim tuumade vahelises alas. 2
kristalliks? Elektronkatte sisekihtide elektronide energiatasemed jäävad kristallis peaaegu muutumatuks, kuid väliselektronide tasemed paisutab aatomite elektriline vastastikmõju laiadeks, mitme elektronvoldi laiusteks energiatsoonideks. Kui kristallis on ühinenud N aatomit, hargneb iga tase tsoonis N alatasemeks. Kehtima jääb Pauli tõrjusetusprintsiib. 4. Kuidas liigitatakse tahkised nende elektrijuhtivuhtivuse järgi? metall(juht), pooljuht, dielektrik 5. Mispoolest erinevad metalli, pooljuhi ja dielektriku energiatsoonid? Metallid ja pooljuhid neelavad valgust, dielektrikud on läbipaistvad. Dielektrikutes ja pooljuhtides on kõrgeim hõivatud tsoon. Metallides on kõrgeima hõivatud taseme tsoon vaid osaliselt täidetud. Pooljuhtide keelutsoon on dielektrikute omast kitsam. 6. Selgita mõisted: *keelutsoon-elektronide laineomaduste tõttu ei saa omandada energiaid, mis jäävad täidetud ja tühja tsooni vahele.
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 Dielektrikud, pooljuhid ja juhid 5. Mispoolest erinevad metalli, pooljuhi ja dielektriku energiatsoonid? Lk 60 METALLI energiatsoon väliskihi elektronide energiatsoon on osaliselt elektronide poolt hõivatud. Vabade tasemete tõttu saavad elektronid tõusta tsooni hõivamata ossa. DIELEKTRIKU energiatsoon väliskihi elektronide energiatsoon on elektronidega täielikult täidetud. Elektronidel puudub liikumisvabadus, kuna vabad astmed puuduvad. POOLJUHI energiatsoon väliskihi elektronide energiatsoon on elektronidega täielikult hõivatud, kuid keelutsoon on kitsam kui dielektrikutel. 6
1.Tahke keha füüsika Aatomeid seob molekulideks ja kristallideks keemiline side, mille põhiliigid on ioon- ja kovalentsside. Ioonside tekib positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel. Kovalentsside tekib elektronpaaride ühistamisel. Kristallid on makroskoopilised hiidmolekulid, milles aatomid või ioonid on paigutanud korrapärasesse ruumvõresse. Tahke keha omadusi saab uurida, kui on teada Fermi nivoo asukohta. 1.1 Ioonilisesideme teke Iooniline side- üks aatom võtab teiselt elektroni ära, iooniline side moodustab kristalli, kuna struktuur võib jätkuda lõpmatuseni. Positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel tekib tõmme, mis seostab ioonilise sideme. Kloor tõmbab naatriumi elektroni, et ma pilve aatom oleks ühtlasem ja energia väiksem. 1.1.1 Kristallid Aatomid/ioonid on paigutatud kindlas korras, moodustades ruumvõre . Võre konstandi saab määrata lainepikkuse kaudu. Kristallides on aatomid paigutatud väga tihedalt
1. teema aatomifüüsika, aatomimudelid Aatomifüüsika käsitleb keemiliste elementide algosakestes - aatomites toimuvaid protsesse. Aatomifüüsika kitsamas mõttes tegeleb aatomite elektronkatete uurimisega; aatomituumas toimuvaid protsesse uurib tuumafüüsika. 1. J. J. Thomson 1903. a. - esimese aatomimudel. Thomsoni aatomimudel kujutas endast sfäärilise sümmeetriaga homogeenset positiivset laengut, mille väljas liigub elektron. 2. Rutherfordi planetaarne aatomimudel 1911.a. Elektronid tiirlevad tuuma ümber, meenutab Päikesesüsteemi ehitust. Oli õige mittekiirgava aatomi suhtes. 3. Bohri aatomimudel 1913.a. Seotud Bohri postulaatitega. Selgitavad, millal aatom kiirgab, millal neelab valguskvante. Rutherfordi katse skeem A - osakeste allikas; K - märklaud (kuldleht);
Aine struktuur aatomfüüsika Bohri aatommudel Aatomi mass on kogunenud positiivsesse väikesesse tuuma aatomi keskel. Ümber tuuma tiirlevad elektronid. Elektronid on kindlatel orbiitidel, kus nad ei kiirga energiat. Kõrgemalt orbiidilt madalamale minnes elekton kiirgab kvandi, madalamalt kõrgemale minnes neelab kvandi. peakvantarv täisarv, mis määrab ära elektroni energiataseme aatomis (orbiidi number). energianivoo - peakvantarvule vastav energia. Bohri postulaadid a) Aatom võib püsivalt viibida ainult erilistes statsionaarsetes ehk kvantolekutes, millest igaühele vastab kindel energia . Statsionaarses olekus aatom ei kiirga ega neela energiat. 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
12. klassi kordamisküsimused. 1.osa ,,Aatom, molekul, kristall" 1. Millega tegeleb mikrofüüsika? Millega tegeleb makrofüüsika Mikrofüüsika tegeleb mikromaailmas olevate seaduste ja seaduspärasustega (prootonid, elektronid). Makrofüüsika tegeleb makromaailma füüsikaga (aistingud ja tajud). 2. Kirjelda aatomi ehitust. Mis on elementaarlaeng? Aatom koosneb positiivse laenguga tuumast ja seda ümbritsevatest negatiivse elektrilaenguga elektronidest. Elementaarlaeng on prootoni ja elektroni täpselt võrdne laeng, 1,6 * 10^-19 3. Mis on joonspekter? Joonspekter ehk aatomi spekter on kindla lainepikkusga valguskiir. 4. Kirjelda lühidalt kuidas aatom energiat omandab/loovutab. Aatom omandab ja loovutab energiat kindlate kvantumite kaupa, sest kiirgus- ja neeldumisspektrid on joonspektrid. 5
...................................... 13 2.2. Aatomi ehitus. ......................................................................................................... 13 2.2.1. Aatomnumbrid. ............................................................................................... 13 2.2.2. Aatommassid. .................................................................................................. 13 2.3. Aatomite elektronstruktuur. Vesiniku aatom. ........................................................ 14 2.3.1. Kõrvalepõige kvantmehhaanikasse. Kvantarvud............................................. 15 2.4. Keerulisemate (multielektroonsete) aatomite elektronstruktuur. ......................... 16 2.4.1. Aatomi suurus.................................................................................................. 16 2.4.2. Elektron-konfiguratsioon elementides. .......................
100% Q1 = 600 J Q -? Akas - ? 3. kursus ELEKTROMAGNETISM Elektriväli Elektrilaeng on mitme tähendusega mõiste. Keha elektrilaeng q näitab keha osalemise intensiivsust elektromagnetilises vastastikmõjus. Huvitav on massi ja laengu vahekord: mass võib ilma laenguta olemas olla, aga laeng ilma massita ehk laengukandjata mitte kunagi. Elektron kannab negatiivset laengut, prooton positiivset. Keha kui terviku laeng sõltubki nende arvulisest suhtest, sest qe = q p . [ q ]SI =1C (kulon). Elektroni ja prootoni laengut qe = q p = e =1,6 10 -19 C nimetatakse elementaarlaenguks. Keha elektrilaeng saab olla ainult täisarvkordne elementaarlaengust. Elektrilaengu jäävuse seadus: elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus.
100% Q1 = 600 J Q -? Akas - ? 3. kursus ELEKTROMAGNETISM Elektriväli Elektrilaeng on mitme tähendusega mõiste. Keha elektrilaeng q näitab keha osalemise intensiivsust elektromagnetilises vastastikmõjus. Huvitav on massi ja laengu vahekord: mass võib ilma laenguta olemas olla, aga laeng ilma massita ehk laengukandjata mitte kunagi. Elektron kannab negatiivset laengut, prooton positiivset. Keha kui terviku laeng sõltubki nende arvulisest suhtest, sest qe = q p . [ q ]SI =1C (kulon). Elektroni ja prootoni laengut qe = q p = e =1,6 10 -19 C nimetatakse elementaarlaenguks. Keha elektrilaeng saab olla ainult täisarvkordne elementaarlaengust. Elektrilaengu jäävuse seadus: elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus.
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 ,,külmutatakse kinni", nende kontsentratsioon ei saa enam väheneda, kuna aatomid muutuvad väheliikuvaks. 2) Võre sõlmede vahelised (lüh võrevahelised) aatomid (joon 3-1) Kui aatom läheb võresõlmest sõlmede vahelisse tühimikku, siis tekibki võrevaheline aatom. Kuna toimub võre deformatsioon, siis tekkeenergia on suurem, kui EV ja võrevaheliste aatomite kontsentratsioon on tavaliselt väiksem. 3) Schottky defektid ja Frenkeli defektid Keemiliste ühendite kristallides (näit AB) esievad omadefektid alati paarisdefektidena, seda nõuab kristalli stöhhiomeetria (A ja B võresõlmede arv on võrdne): A ja B vakantsid (VA ja VB) - Schottky defektid; A
annaabi.ee 
