Som ion kan kobber avgi 1, 2, 3 eller 4 elektroner. Men den har 1 s elektron i det siste skallet og 10 d elektroner. Så som metall, hvor mange av dem er avlokalisert og gratis å bevege seg rundt, og hvor mange bor hos atomet?
Kommentarer
- Alle elektroner som går ut i den ene enden av ledningen, blir erstattet med samme mengde i den andre enden, så nettotapet er 0
- @RaoulKessels Visst, men jeg ' er interessert i mengden elektroner som fritt kan bevege seg inne i ledningen.
- $ I = \ frac {q} {t} $ og ladningen til et elektron er $ 1,6 \ times10 ^ {- 19} $ C
Svar
Dette er et tall som kan måles via Hall-effekt . Denne referansen gir Hall-koeffisienten $ -5,4 \ times10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} $ for en antall tetthet av ladningsbærere som $$ n_ \ mathrm e = \ frac1 {\ left ( -5.4 \ times10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} \ right) \ left (-1.602 \ times10 ^ {- 19} \, \ mathrm C \ right)} = 1.16 \ times10 ^ { 29} / \ mathrm m ^ 3 $$ Antall tetthet av kobberioner er $$ n_ \ ce {Cu} = 8920 \, \ frac {\ mathrm {kg}} {\ mathrm {m ^ 3}} \ times \ frac {1000 \, \ mathrm g} {\ mathrm {kg}} \ times \ frac {1 \, \ mathrm {mol}} {63.546 \, \ mathrm g} \ times \ frac {6.022 \ times10 ^ {23} } {\ mathrm {mol}} = 8,45 \ times10 ^ {28} / \ mathrm m ^ 3 $$ Så det fungerer til omtrent $ 1,37 $ ladebærere per ion.
Svar
En god første gjetning er at det er et gap mellom 3d- og 4s-båndene i den elektroniske strukturen til solid Cu, og siden 3d-båndet er fylt, og 4s-båndet halvfylt, det betyr at bare 4s-elektronet kan betraktes som nesten gratis. (Recall Cu = [Ar] 3d10 4s1.)