銅はイオンとして、1、2、3、または4個の電子を放出できます。しかし、最後のシェルには1 sの電子があり、10dの電子があります。それで、金属として、それらのうちのいくつが非局在化されて自由に動き回ることができますか、そしてどれだけが原子にとどまっていますか？
コメント
- すべてワイヤの一方の端から出て行く電子は、もう一方の端で同じ量に置き換えられるため、正味の損失は0
- @RaoulKessels確かですが、I ' mはワイヤー内を自由に移動できる電子の量に関心があります。
- $ I = \ frac {q} {t} $そして1つの電子の電荷は$ 1.6 \ times10 ^ {-です。 19} $ C
回答
これは、ホール効果。この参照は、$-5.4 \ times10 ^ {-11} \、\ mathrm {m ^ 3 / C} $として、電荷キャリアの数密度を$$ n_ \ mathrm e = \ frac1 {\ left（ -5.4 \ times10 ^ {-11} \、\ mathrm {m ^ 3 / C} \ right）\ left（-1.602 \ times10 ^ {-19} \、\ mathrm C \ right）} = 1.16 \ times10 ^ { 29} / \ mathrm m ^ 3 $$銅イオンの数密度は$$ n_ \ ce {Cu} = 8920 \、\ frac {\ mathrm {kg}} {\ mathrm {m ^ 3}} \ times \です。 frac {1000 \、\ mathrm g} {\ mathrm {kg}} \ times \ frac {1 \、\ mathrm {mol}} {63.546 \、\ mathrm g} \ times \ frac {6.022 \ times10 ^ {23} } {\ mathrm {mol}} = 8.45 \ times10 ^ {28} / \ mathrm m ^ 3 $$したがって、イオンあたり約$ 1.37 $の電荷キャリアになります。
回答
最初の推測としては、固体Cuの電子構造の3dバンドと4sバンドの間にギャップがあり、3dバンドが満たされているため、4sバンドがあります。半分満たされた、つまり4s電子のみがほぼ自由であると見なすことができます（Cu = [Ar] 3d10 4s1を思い出してください。）