Combinações Atômicas
Tudo o que tem peso é importante. De acordo com a teoria do átomo, toda matéria, seja sólida, líquida ou gasosa, é composta de átomos. Um átomo contém uma parte central chamada núcleo, que contém os nêutrons e os prótons. Normalmente, os prótons são partículas com carga positiva e os nêutrons são partículas com carga neutra. Os elétrons que são partículas carregadas negativamente são organizados em órbitas ao redor do núcleo de uma forma semelhante à matriz de planetas ao redor do sol. A figura a seguir mostra a composição de um átomo.
Descobriu-se que átomos de elementos diferentes têm números diferentes de prótons, nêutrons e elétrons. Para distinguir um átomo de outro ou para classificar os vários átomos, um número que indica o número de prótons no núcleo de um dado átomo, é atribuído aos átomos de cada elemento identificado. Este número é conhecido comoatomic numberdo elemento. Os números atômicos de alguns dos elementos associados ao estudo de semicondutores são apresentados na tabela a seguir.
Elemento | Símbolo | Número atômico |
---|---|---|
Silício | Si | 14 |
Germânio | Ge | 32 |
Arsênico | Como | 33 |
Antimônio | Sb | 51 |
Índio | Dentro | 49 |
Gálio | Ga | 31 |
Boro | B | 5 |
Normalmente, um átomo tem um número igual de prótons e elétrons planetários para manter sua carga líquida em zero. Os átomos freqüentemente se combinam para formar moléculas ou compostos estabilizados por meio de seus elétrons de valência disponíveis.
O processo de combinação de elétrons de valência livre é geralmente chamado bonding. A seguir estão os diferentes tipos de ligação que ocorrem nas combinações de átomos.
- Ligação iônica
- Ligação covalente
- Ligação metálica
Vamos agora discutir em detalhes sobre essas ligações atômicas.
Ligação iônica
Cada átomo busca estabilidade quando os átomos se unem para formar moléculas. Quando a banda de valência contém 8 elétrons, é considerada umastabilized condition. Quando os elétrons de valência de um átomo se combinam com os de outro átomo para se tornarem estáveis, é chamadoionic bonding.
Se um átomo tem mais de 4 elétrons de valência na camada externa, ele está procurando elétrons adicionais. Esse átomo é frequentemente chamado deacceptor.
Se algum átomo tiver menos de 4 elétrons de valência na camada externa, eles tentam se mover para fora desses elétrons. Esses átomos são conhecidos comodonors.
Na ligação iônica, os átomos doadores e aceitadores freqüentemente se combinam e a combinação se estabiliza. O sal comum é um exemplo comum de ligação iônica.
As figuras a seguir ilustram um exemplo de átomos independentes e ligações iônicas.
Pode-se observar na figura acima que o átomo de sódio (Na) doa seu elétron de valência 1 para o átomo de cloreto (Cl) que possui 7 elétrons de valência. O átomo de cloreto torna-se imediatamente desequilibrado negativamente quando obtém o elétron extra e isso faz com que o átomo se torne um íon negativo. Por outro lado, o átomo de sódio perde seu elétron de valência e o átomo de sódio torna-se um íon positivo. Como sabemos, ao contrário de cargas que se atraem, os átomos de sódio e cloreto são unidos por uma força eletrostática.
Ligação covalente
Quando os elétrons de valência de átomos vizinhos são compartilhados com outros átomos, ocorre a ligação covalente. Na ligação covalente, os íons não são formados. Esta é uma diferença única na ligação covalente e na ligação iônica.
Quando um átomo contém quatro elétrons de valência na camada externa, ele pode compartilhar um elétron com quatro átomos vizinhos. Uma força covalente é estabelecida entre os dois elétrons de ligação. Esses elétrons mudam alternadamente as órbitas entre os átomos. Essa força covalente une os átomos individuais. Uma ilustração da ligação covalente é mostrada nas figuras a seguir.
Neste arranjo, apenas os elétrons do núcleo e valência de cada átomo são mostrados. O par de elétrons é criado devido a átomos individuais serem ligados entre si. Neste caso, cinco átomos são necessários para completar a ação de ligação. O processo de união se amplia em todas as direções. Cada átomo agora está ligado em uma rede de rede e uma estrutura de cristal é formada por esta rede de rede.
Ligação Metálica
O terceiro tipo de ligação geralmente ocorre em bons condutores elétricos e é chamado de ligação metálica. Na ligação metálica, existe uma força eletrostática entre os íons positivos e os elétrons. Por exemplo, a banda de valência do cobre tem um elétron em sua camada externa. Este elétron tende a vagar pelo material entre diferentes átomos.
Quando esse elétron deixa um átomo, ele imediatamente entra na órbita de outro átomo. O processo é repetitivo em uma base contínua. Um átomo se torna um íon positivo quando um elétron o deixa. Isto é umrandom process. Isso significa que um elétron está sempre ligado a um átomo. Isso não significa que o elétron está associado a uma órbita particular. Está sempre vagando em diferentes órbitas. Como consequência, é provável que todos os átomos compartilhem todos os elétrons de valência.
Os elétrons ficam em uma nuvem que cobre os íons positivos. Esta nuvem pairando liga os elétrons aleatoriamente aos íons. A figura a seguir mostra um exemplo de ligação metálica de cobre.