Som jon kan koppar avge 1, 2, 3 eller 4 elektroner. Men den har 1 s elektron i det sista skalet och 10 d elektroner. Så som metall, hur många av dem är avlokaliserade och fria att röra sig runt, och hur många stannar kvar hos atomen?
Kommentarer
- Alla elektroner som går ut i ena änden av ledningen ersätts med samma mängd i andra änden, så nettoförlusten är 0
- @RaoulKessels Visst, men jag ' är intresserad av mängden elektroner som fritt kan röra sig inuti tråden.
- $ I = \ frac {q} {t} $ och laddningen för en elektron är $ 1,6 \ times10 ^ {- 19} $ C
Svar
Detta är ett tal som kan mätas via Halleffekt . Denna referens ger Hall-koefficienten som $ -5,4 \ times10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} $ för en taldensitet av laddningsbärare som $$ n_ \ mathrm e = \ frac1 {\ left ( -5.4 \ times10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} \ höger) \ vänster (-1,602 \ times10 ^ {- 19} \, \ mathrm C \ höger)} = 1,16 \ times10 ^ { 29} / \ mathrm m ^ 3 $$ Antaldensiteten för kopparjoner är $$ n_ \ ce {Cu} = 8920 \, \ frac {\ mathrm {kg}} {\ mathrm {m ^ 3}} \ times \ frac {1000 \, \ mathrm g} {\ mathrm {kg}} \ times \ frac {1 \, \ mathrm {mol}} {63.546 \, \ mathrm g} \ times \ frac {6.022 \ times10 ^ {23} } {\ mathrm {mol}} = 8,45 \ times10 ^ {28} / \ mathrm m ^ 3 $$ Så det fungerar till cirka 1,37 $ laddningsbärare per jon.
Svar
En bra första gissning är att det finns ett mellanrum mellan 3d- och 4s-banden i den elektroniska strukturen hos solid Cu, och eftersom 3d-bandet är fyllt och 4s-bandet halvfylld, det betyder att endast 4s-elektronen kan betraktas som nästan fri. (Minns Cu = [Ar] 3d10 4s1.)