بنية الذرة والتوصيل الكهربائي في الفلزات

Structure de l'atome et conduction électrique dans

les métaux

 

1-   بنية الذرة

جميع الأجسام الموجودة في الكون تتكون من المادة،وتتكون المادة من ذرات.

     1-1مكونات الذرة

الذرة دقيقة كروية الشكل،لاترى بالعين المجردةرتبةقدر قطر الذرة هي النانومتر حيث أن     .

، وهي مسافة متناهية في الصغر ،بحيث إذا وضعنا 4 ملايين ذرة زنك أو نحاس جنبا إلى جنب  نحصلnm=10-9m   

.1mm   على قطعة طولها ميليمتر  واحد

 

 لنحدد المسافة   AB ب mm 

                                          AB=n×d

=4.106×0,25nm  

=4.106×0,25.10-9m     

    =4×0.25×10 6-9

   =10-3m     

           =0,001m  

                 =1mm    

 

صورة لوريقة سليسيوم صورة لوريقة ذهب صورة لوريقة كربون

   تتكون الذرة من:

        - نواة noyau  : تتوسط الذرة، شحنتها الكهربائية موجبة وكتلتها تساوي تقريبا كتلة الذرة، قطرها أصغر  ب 100 ألف مرة تقريبا من قطر الذرة.

        électrons إلكترونات - : وهي دقائق صغيرة جدا ،كتلتها مهملة أمام كتلة النواة.تدور حول النواة في مدارات غير محددة مكونة سحابة إلكترونية.

              نرمز للإلكترون ب ē ، ونرمز لشحنته السالبة ب (e-) حيث أن :

          e   * تسمى الشحنة الابتدائية  la charge élémentaire وهي أصغر شحنة كهربائية معروفة،قيمتها  

e=1.6 10-19C

C   *            ترمز للكولوم    وحدة كمية الكهرباءcoulomb.

ملحوظة

 جميع الإلكترونات متشابهة مهما كانت الذرات التي توجد بها.

     1-2 نموذج الذرة

 

نموذج بوهر Bohr أو بيران Perrin

ا

نموذج  schrodinger شرودينغر و لويس دوبروكليDeBroglie:

 

 

 

النواة في مركز الذرة والالكترونات تدور في مدارات مختلفة ليس للالكترونات مدارات محددة فهي تدور حول الواه على شكل سحابة كروية

     التعادل الكهربائي للذرة

       تختلف اﻟﺬرات باختلاف نواها و عدد الكتروناتها الذي نرمز له بالحرف Z ويسمى العدد الذري numéro  atomique .

     جميع الذرات متعادلة كهربائيا لأن عدد الشحنات  الموجبة التي تحملها   النواة يساوي عدد الشحنات السالبة التي تحملها الإلكترونات .

 أمثلة:

 

اسم الذرة

رمزها

عدد إلكتروناتها (Z)

شحنة  إلكتروناتها

شحنة نواتها

شحنتها

الأوكسجين

O

8

-8e

+8e

+8e+-8e=0

الألومنيوم

Al       

13

-13e          

+13e

+13e+-13e=0

الحديد

Fe

26

-26e

+26e

+26e+-26e=0

 

 

Z

-Z.e

+Z.e

+Ze+-Ze=0

 

2- طبيعة التيار الكهربائي في الفلزات

     2-1الإلكترونات الحرélectrons libres   ة

   في الأجسام الفلزية يمكن  لبعض الإلكترونات أن تنتقل بسهولة من ذرة إلى أخرى في جميع الاتجاهات ، لذلك تسمى بالإلكترونات الحرة .

الفلز العدد الذري عدد الإلكترونات الحرة
الألومنيوم 13 3
الحديد 26 3
النحاس 29 2
الذهب 79 3

   2-2الإلكترونات المرتبطة électrons liés

    في المواد العازلة ( زجاج - خشب - ..... ) تكون الإلكترونات جد مرتبطة إلى نوى الذرات مما يمنع إنتقالها.لذلك نسميها    إلكترونات مرتبطة.

      2-3  طبيعة التيار الكهربائي

              - عندما تكون الدارة الكهربائية مفتوحة ،تنتقل الإلكترونات الحرة في كل الاتجاهات.

           -   عند إغلاق الدارة الكهربائية تنتقل الإلكترونات الحرة في الأسلاك الفلزية من القطب السالب نحو القطب الموجب خارج المولد،أي عكس المنحى الاصطلاحي للتيار الكهربائي

      

  ونستنتج أن  التيار الكهربائي في الفلزات ينتج  عن حركة جماعية للإلكترونات الحرة في منحى واحد داخل الفلز.

            

ملحوظة

        * تختلف  سرعة التوصيل الكهربائي من فلز إلى آخر  ويرجع ذالك إلى سهولة أو صعوبة انتقال الإلكترونات الحرة فبها.

     

3- ظاهرة التكهرب

      تعزى ظاهرة تكهرب الأجسام إلى انتقال الإلكترونات من ذرات جسم إلى ذرات جسم آخر حيث أن :

           * الشحنة الموجبة تنتج فقدان إلكترون أو عدة إلكترونات،كما هو الشأن بالنسبة للزجاج.

          *  الشحنة السالبة تنتج عن اكتساب إلكترون أو عدة إلكترونات،كما هو الشأن بالنسبة للبلاستيك.