Ionina kupari voi vapauttaa 1, 2, 3 tai 4 elektronia. Mutta sillä on 1 s elektroni viimeisessä kuoressa ja 10 d elektronia. Joten metallina, kuinka moni niistä on siirretty ja vapaasti liikkua ja kuinka moni pysyy atomin luona?
Kommentit
- Kaikki langan toisesta päästä ulos menevät elektronit korvataan samalla määrällä toisessa päässä, joten nettohäviö on 0
- @RaoulKessels Sure, mutta I ' m kiinnostunut elektronien määrästä, joka voi vapaasti liikkua langan sisällä.
- $ I = \ frac {q} {t} $ ja yhden elektronin varaus on $ 1,6 \ kertaa10 ^ {- 19} $ C
vastaus
Tämä on luku, joka voidaan mitata Hall-vaikutus . Tämä viite antaa Hall-kertoimen muodossa $ -5,4 \ kertaa10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} $ latauskantajien lukutiheydelle muodossa $$ n_ \ mathrm e = \ frac1 {\ left ( -5,4 \ kertaa10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} \ oikea) \ vasen (-1,602 \ kertaa10 ^ {- 19} \, \ mathrm C \ oikea)} = 1,16 \ kertaa10 ^ { 29} / \ mathrm m ^ 3 $$ kupari-ionien lukutiheys on $$ n_ \ ce {Cu} = 8920 \, \ frac {\ mathrm {kg}} {\ mathrm {m ^ 3}} \ kertaa \ frac {1000 \, \ mathrm g} {\ mathrm {kg}} \ kertaa \ frac {1 \, \ mathrm {mol}} {63.546 \, \ mathrm g} \ kertaa \ frac {6.022 \ kertaa10 ^ {23} } {\ mathrm {mol}} = 8,45 \ kertaa10 ^ {28} / \ mathrm m ^ 3 $$ Joten se toimii noin 1,37 dollarin latauskantajiin ionia kohden.
Vastaa
Hyvä ensimmäinen arvaus on, että kiinteän Cu: n elektronisessa rakenteessa 3d- ja 4s-kaistojen välillä on aukko ja koska 3d-kaista on täytetty, ja 4s-kaista puoliksi täytetty, mikä tarkoittaa, että vain 4s-elektronia voidaan pitää melkein vapaana. (Palauta Cu = [Ar] 3d10 4s1.)