Als Ion kann Kupfer 1, 2, 3 oder 4 Elektronen abgeben. Aber es hat 1 s Elektron in der letzten Schale und 10 d Elektronen. Wie viele von ihnen sind als Metall delokalisiert und können sich frei bewegen, und wie viele bleiben beim Atom?
Kommentare
- Alle Elektronen, die an einem Ende des Drahtes ausgehen, werden am anderen Ende durch die gleiche Menge ersetzt, sodass der Nettoverlust 0
- @RaoulKessels Sicher ist, aber ich ' m interessiert sich für die Menge an Elektronen, die sich frei im Draht bewegen können.
- $ I = \ frac {q} {t} $ und die Ladung eines Elektrons beträgt $ 1,6 \ times10 ^ {- 19} $ C
Antwort
Dies ist eine Zahl, die über die Hall-Effekt . Diese Referenz gibt den Hall-Koeffizienten als $ -5,4 \ times10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} $ für eine Zahlendichte von Ladungsträgern als $$ n_ \ mathrm e = \ frac1 {\ left ( -5.4 \ times10 ^ {- 11} \, \ mathrm {m ^ 3 / C} \ right) \ left (-1.602 \ times10 ^ {- 19} \, \ mathrm C \ right)} = 1.16 \ times10 ^ { 29} / \ mathrm m ^ 3 $$ Die Zahlendichte der Kupferionen beträgt $$ n_ \ ce {Cu} = 8920 \, \ frac {\ mathrm {kg}} {\ mathrm {m ^ 3}} \ times \ frac {1000 \, \ mathrm g} {\ mathrm {kg}} \ times \ frac {1 \, \ mathrm {mol}} {63.546 \, \ mathrm g} \ times \ frac {6.022 \ times10 ^ {23} } {\ mathrm {mol}} = 8,45 \ times10 ^ {28} / \ mathrm m ^ 3 $$ Das entspricht also etwa 1,37 $ Ladungsträgern pro Ion.
Antwort
Eine gute erste Vermutung ist, dass es eine Lücke zwischen dem 3d- und dem 4s-Band in der elektronischen Struktur von festem Cu gibt, und da das 3d-Band gefüllt ist, und dem 4s-Band halb gefüllt, das heißt, nur das 4s-Elektron kann als nahezu frei betrachtet werden (Rückruf Cu = [Ar] 3d10 4s1.)