Als ion kan koper 1, 2, 3 of 4 elektronen afgeven. Maar het heeft 1 s elektron in de laatste schil en 10 d elektronen. Dus hoeveel van deze zijn als metaal gedelokaliseerd en vrij om te bewegen, en hoeveel blijven er bij het atoom?
Reacties
- Alle elektronen die aan het ene uiteinde van de draad uitgaan, worden aan het andere uiteinde vervangen door dezelfde hoeveelheid, dus het nettoverlies is 0
- @RaoulKessels Zeker, maar ik ' m geïnteresseerd in het aantal elektronen dat vrij binnen de draad kan bewegen.
- $ I = \ frac {q} {t} $ en de lading van één elektron is $ 1,6 \ times10 ^ {- 19} $ C
Answer
Dit is een getal dat kan worden gemeten via de Hall-effect . Deze referentie geeft de Hall-coëfficiënt als $ -5,4 \ times10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} $ voor een aantaldichtheid van ladingsdragers als $$ n_ \ mathrm e = \ frac1 {\ left ( -5.4 \ times10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} \ right) \ left (-1.602 \ times10 ^ {- 19} \, \ mathrm C \ right)} = 1.16 \ times10 ^ { 29} / \ mathrm m ^ 3 $$ De getalsdichtheid van koperionen is $$ n_ \ ce {Cu} = 8920 \, \ frac {\ mathrm {kg}} {\ mathrm {m ^ 3}} \ maal \ frac {1000 \, \ mathrm g} {\ mathrm {kg}} \ times \ frac {1 \, \ mathrm {mol}} {63.546 \, \ mathrm g} \ times \ frac {6.022 \ times10 ^ {23} } {\ mathrm {mol}} = 8.45 \ times10 ^ {28} / \ mathrm m ^ 3 $$ Dus dat komt neer op ongeveer $ 1,37 $ ladingsdragers per ion.
Antwoord
Een goede eerste gok is dat er een gat is tussen de 3d- en 4s-banden in de elektronische structuur van massief Cu, en aangezien de 3d-band is gevuld en de 4s-band half gevuld, dat betekent dat alleen het 4s-elektron als bijna vrij kan worden beschouwd. (Recall Cu = [Ar] 3d10 4s1.)