Атомы, электронные уровни

Число и природа носителей т(жа в полупроводниках в большей степени зависят от их чистоты и характера примесей. Примеси принято делить на донорные и акцепторные, т, е. на отдающие и присоединяющие электроны. Донорные примеси увеличивают число электронов, а акцепторные — число дырок. Этот эффект примесей можно пояснить на примере германия, у которого имеется четыре валентных электрона. Если атом германия в его решетке заменить пятивалентным атомом мышьяка, то один электрон окажется лишним. Для его участия в проводимости необходимо, чтобы энергетический уровень атома примеси был расположен в запрещенной зоне вблизи зоны проводимости (непосредственно у ее нижнего края). Тогда каждый атом примеси будет ионизирован и электроны перейдут в зону проводимости. Число отрицательных носителей тока в полупроводнике с донорной примесью больше, чем число положительных носителей тем ие менее уравнение (5.45) остается справедливым, подобно тому как ионное произведение воды не изменяется при добавлении щелочи. Предположим, что один атом донорной примеси приходится ьа 10 атомов полупроводника. Считая все атомы примеси (иaпp iмep, мышьяка) полностью ионизированными, найдем, что в 1 см германия находится 4,5-10 при- [c.138]

К образованию ковалентной связи способны только неспаренные электроны атома. Поэтому образование соединений высших валентностей нередко требует энергетического возбуждения атома с переходом электрона на более высокий подуровень. Так, в свободном атоме хлора при нормальном состоянии его имеются электроны 15 , 2 2, 2р , Зр Невозбужденный атом хлора содержит только один неспаренный электрон и может образовать соответственно только одну валентную связь. Соединения же более высоких валентностей (более высоких степеней окисления) хлора образуются в результате энергетического возбуждения атома с переходом части электронов на Зй -подуровень, Так, образование соединений пятивалентного хлора может быть объяснено переходом двух электронов с Зр-подуровня на З -подуровень, в результате чего, в атоме оказывается 5 неспаренных электронов. Если требуется невысокий уровень возбуждения, то достигнуть его можно повышением температуры, действием сильного окислителя или другими путями. Расход энергии на возбуждение может быть возмещен при образовании связи. Если полной компенсации расхода энергии не происходит, это отражается на химической стойкости соединения. Как известно, многие соединения пяти- и семивалентного хлора в соответствующих условиях способны разлагаться со взрывом. [c.65]

Электронной конфигурацией называется распределение электронов атома по различным квантовым состояниям. Согласно принципу наименьшей энергии электрон, присоединяемый к атому, занимает в нем свободный уровень с наименьшей энергией. Если бы не запрет Паули (см. 5), то все электроны в любом атоме занимали бы уровень 15. Но вследствие запрета Паули число электронов, занимающих данный уровень, строго ограничено. Оба указанных фундаментальных условия составляют принцип построения электронных конфигураций атомов и молекул. [c.36]

Точки изображают толе.ко внешние электроны каждого из атомов. Два электрона в ковалентной связи принадлежат обоим связанным атомам. Подсчитайте точки, окружающие каждый символ. Если они на схеме расположены между атомами, то это электроны совместного пользования. Заметьте, что в метане каждый атом водорода и каждый атом углерода имеют заполненный внешний электронный уровень. [c.187]

Рассмотрите приведенные ниже электронную и структурные формулы этилена. Действительно ли каждый атом имеет заполненный внешний электронный уровень [c.214]

При этом в качестве электрофильной частицы генерируется не катион, а нейтральный дихлоркарбен (79), в котором атом углерода имеет незаполненный внешний электронный уровень. Далее дихлоркарбен взаимодействует как электрофил с фенок-сид-ионом. Образовавшийся анион (79а) претерпевает перегруппировку, так как атом углерода, несущий полный отрицательный заряд, обладает сильноосновными свойствами, и отщепление протона от кольца сопровождается выигрышем энергии вследствие восстановления ароматической структуры. [c.395]

Анализ по спектрам комбинационного рассеяния. Молекула или атом не могут поглотить фотон, если энергия фотона меньше, чем энергия, необходимая для их возбуждения на ближайший электронный уровень. Если поглощение такого фотона произойдет, то он тут же будет снова излучен. Практически такой процесс поглощения и быстрого испускания фотона происходит, хотя и очень редко, при этом наблюдается очень слабое рассеяние света веществом, даже вполне прозрачным для данной длины волны. [c.338]

Возбуждение атома происходит при нагревании, электроразряде, поглощении света и т. д., причем в любом случае атом поглощает лишь определенные порции — кванты энергии, соответствующие разности энергетических уровней электронов. Например, переход электрона в атоме водорода с уровня Е на уровень Ез осуществляется при поглощении 1,89 эв энергии. Обратный переход электрона сопровождается выделением точно такой же порции энергии. [c.13]

Помимо величины потенциала ионизации на способность образования химической связи и на ее характер влияет сродство к электрону данного атома. Если внешний электронный уровень в атоме близок к какой-либо устойчивой системе, то этом может захватывать электроны для приобретения большей, устойчивости в виде отрицательно заряженного иона. Например, атом фтора [c.59]

Но это можно рассматривать как абсолютно гипотетический случай. Если даже ионный остов и оказался бы на поверхности, он был бы экранирован электронами проводимости ). Поэтому более подходящим представляется следующий способ описания реальных систем. При подходе атома к поверхности, как показано на рис. 56, электронный уровень Еа в атоме расщепляется и уширяется по мере уменьшения расстояния до поверхности — при условии, что он попадает в зону проводимости металла. Фактически электрон больше уже не локализован у атома, а становится частью единой системы металл плюс адсорбированный атом , в которой электронное равновесие определяется энергией Ферми Ер. В адсорбированном состоянии или вблизи поверхности все уровни атома вплоть до энергии Ферми заняты. Если максимум энергетической зоны атома окажется выше уровня Ферми, то положительный заряд остова не будет полностью скомпенсирован и тогда получится положительный поверхностный слой. [c.213]

Все эти примеры относились к случаю, когда центральный атом имел незаполненный электронный уровень. Можно привести примеры того же эффекта для случая, когда центральный атом имеет заполненный уровень, а связанные с ним атомы — незаполненные. Рассмотрим конкретный случай 0 0, 110,8° > ОРз, 103,2° или НаО, 104,5°. [c.316]

Функция Г для электрона, возбуждающего атом на уровень п, удовлетворяет уравнению [c.28]

И может осуществляться туннелирование электрона, причем вероятность туннелирования имеет вид подобный (2.14). Ширина потенциального барьера уменьшается при уменьшении расстояния атома до поверхности металла. Это уменьшение вызвано силами зеркального изображения или обменными и корреляционными выражениями, которые могут давать вклад в потенциал. Однако существует кратчайшее расстояние Хс, на котором атом все еще может быть ионизован полем, это расстояние определяется условием, чтобы уровень основного состояния атома располагался над уровнем Ферми металла и туннелировал на свободный уровень металла. При расстояниях меньших металл не может принять электрон, поскольку электронный уровень атома располагается ниже уровня Ферми и переход на занятые уровни невозможен. Величина Хс может быть оценена исходя из равенства энергий атомного и ионного состояний еРх, = Щ-ф, [c.51]

Метод МО в форме составного атома . Этот метод был развит Малликеном. Сущность его заключается в следующем. Предполагается, что ядра атомов А и В в молекуле АВ как бы сливаются вместе и образуют один гипотетический атом, электроны которого располагаются по энергетическим уровням в соответствии с квантовыми числами. Уровень энергии электронов в таком атоме определяется главным квантовым числом п, орбитальный момент количества движения — квантовым числом /, а в место проекции этого момента на направление магнитного поля берется проекция на ось молекулы, и поэтому вместо магнитного квантового числа т вводится квантовое число %. Соотношения между квантовыми числами следующие [c.98]

Механизм каталитических реакций на поверхности полупроводников, по-видимому, всегда связан с присоединением и отнятием электронов. По этой причине считают, что для скорости той или иной каталитической реакции на полупроводнике большое значение имеют состояние граничного слоя и химический потенциал самих электронов, (уровень Ферми). С этой точки зрения, например, дегидратация изопропилового спирта по Хауффе на окиси цинка начинается с того, что атом водорода спирта отдает электрон граничному слою катализатора (К — катализатор) [c.443]

Часто каталитические свойства металла или сплава зависят от их способности хемосорбировать определенные компоненты среды. Поэтому неудивительно, что переходные металлы обычно являются хорошими катализаторами и что электронные конфигурации в сплавах, благоприятствующие каталитической активности и пассивации, сходны между собой. Например, если палладий, содержащий 0,6 -электронных вакансий на атом в металлическом состоянии, катодно насыщен водородом, он теряет свою каталитическую активность для ор/по-па/>а-водородной конверсии [59] -уровень заполнен электронами растворенного водорода, и металл не может больше хемосорбировать водород. По каталитической эффективности Рё—Аи-сплавы аналогичны палладию, пока не достигнут критический состав 60 ат. % Аи. При этом и большем содержании золота сплав становится слабым катализатором. Золото, будучи непереходным металлом, снабжает электронами незаполненный уровень палладия магнитные измерения подтверждают, что -уровень заполнен при критической концентрации золота. Результаты исследований каталитического влияния медно-никелевых сплавов различного состава на реакцию 2ННа представлены на рис. 5.17. При 60 ат. % Си и [c.98]

Температура пламени ниже температуры дугового и искрового разр5[да, поэтому вероятность перехода электронов на более высокий энергетический уровень мала и интенсивность соответствующих спектральных линий невелика. В пламени, как правило, получают линейчатые спектры. Обычно в спектре появляются только резонансные и основные линии (соответствующие электронным переходам с первого возбужденного уровня на основной), которые являются наиболее интенсивными. Это и есть последние линии спектра. При подводе большого количества энергии к атому электроны могут даже удалиться из [c.373]

Мы уже обсуждали (гл. 6) факторы, определяющие форму неорга нических молекул, составленных из атомов переходных элементов. Главным образом это — размер и заряд центрального иона, наличие свободной электронной пары, возможность расширения валентного уровня сверхоктета, являющегося предельным для элементов второго периода, способность к образованию л -связей. стерические требования к группам, связанным с центральным атомом, и, вероятно, важнее всего принцип запрета Паули. Если рассматривать центральный атом со сферической симметрией, характерной для комплексов металлов, не имеющих свободных электронных пар, следует ожидать, и это действительно обнаруживается, правильные формы. Молекулы с координационными числами 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 характеризуются следующими структура, чи линейной, треугольной, правильной тетраэдрической, тригональной бипирамидой, октаэдрической, пятиугольной бипирамидой и квадратной (архимедовой) антипризмой. Можно сказать, что всякий раз, когда электронный уровень атома переходного элемента, не принимающий участия в связи, будет иметь сферическую симметрию, структура таких комплексов будет правильной, определяемой только координационным числом. Можно вы писать электронные конфигурации, которые приводят к правильным симметричным комплексам. Для наиболее распространенных координационных чисел 6 и 4 имеют место следующие конфигу рации [c.282]

Таким образом, свободный электрон решетки выступает в роли адсорбционного центра. Арсорбируемый же атом А локализует около себя свободный электрон решетки, закрепляя его в определенном месте на поверхности кристалла. Атом А, таким образом, играет роль ловушки для свободного электрона. Выпадение свободного электрона из зоны проводимости освобождает соответствующий энергетический электронный уровень. В результате возможен выход новых электронов на этот уровень и, как следствие подобных процессов, число адсорбционных центров на поверхности увеличивается по мере ее заполнения. Для атома, адсорбированного одноэлектронной связью, не исключена возможность встречи со свободным электроном. решетки и переход при этом в двухэлектронную связь. Различные формы хемосорбции на поверхности должны находиться в равновесии и между ними возможен взаимный переход. [c.163]

Интересно состояние HЧ,g 15ст45аг, которое имеет кривую, пересекающуюся с репульсивной кривой О Ед 15ст35о- и возмущающую ее. Потенциальная линия НЧ,1 заканчивается на пределе Н 5 + НЗа . Эта потенциальная кривая проходит так близко от кривой основного состояния молекулы Нг, что может способствовать преионизации и переходу на электронный уровень молекулярного иона Н 2 - Для этого надо, чтобы в состоянии Я Ед накопилось небольшое количество колебательных квантов, в результате чего энергия превысит ординату —0,604 ат. ед. Тогда уже экзотермически может совершиться переход в основное или слегка возбужденное состояние ионной молекулы Н2 с одновременным выбрасыванием электрона. [c.151]

Э. X. принято подразделять на металлы п неметаллы. К неметаллам относят 22 элемента — Н, В, С, Si, N, Р, As, О, S, Se, Те, га югены и инертные газы, к металлам — все остальные. В зависимости от того, какой электронный уровень — S, р, d или f содержит электроны в атомах данного Э. X. самой высокой знергии, различают s-, p-, d- и -элементы. К s-элементам относят Н, Не, а также металлы главных подгрупп I и П групп периодич. системы, к р-эле-ментам — элементы главных подгрупп III—VIII групп, к ( -элементам — металлы побочных подгрупп III—VIII групп (кроме лантаноидов и актиноидов, к-рые принадлежат к f-элементам). s- и р-Элементы наз. непереходными, d- и -элементы — переходными. Э. х., все изотопы к-рых радиоактивны, наз. редиоактивными к ним относятся Тс, Рт, Ро и все элементы с более высокими, чем у Ро, ат. номерами. [c.707]

Прочная адсорбция кислорода происходит, если атом металла на поверхности образует химические связи с кислородом (хемисорбция). Было замечено, что наиболее склонны к пассивности переходные металлы, имеющие незаполненный электронный -уровень, такие как хром, железо, кобальт, никель и др. Г. Г. Улиг предположил, что наличие незаполненного -уровня способствует хемисорбции кислорода. Если -уровень заполнен, то хемисорбция кислорода не происходит или энергия связи металл — кислород мала. У подобных металлов, например меди, легче образуется фазовый окисел. Эта концепция [58] подтверждается тем, что легирование переходных металлов металлами с заполненным -уровнем приводит к перераспределению электронов и заполнению -уровня электронами, отдаваемыми легирующим металлом с уровня х. Примером могут служить сплавы N1—Си или Ni—Zn в области твердых растворов. Есть возможность рассчитать концентрацию легирующего металла (донора электронов), необходимую для заполнения -уровня легируемого металла. При такой концентрации изменяются магнитные свойства сплава ж вместе с тем резко снижается способность к пассивации. [c.239]

Группа УПБ. Почти заполненный внешний электронный уровень пз пр , характерный для атомов элементов группы VI1Б, обусловливает очень большую устойчивость соединений со степенью окисления —I и дает основания предсказать положительные степени окисления - -1, +111, +У и +УП для всех элементов группы за исключением фтора. Поскольку фтор является наиболее электроотрицательным среди всех элементов, он не может иметь в соединениях иную степень окисления чем —I. Было установлено, что атом фтора может быть мостиковым, например, в (ЗЬр5) , (Вер2) , т. е. способен к образованию двух ог-связей. [c.149]

Если минимум потенциальной кривой ионного состояния смещен вправо относительно минимума кривой молекулы А В (рис. 1.1, а), то вертикальный переход (показан стрелкой) на более высокий по энергии электронный уровень приводит к образованию молекулярного иона в различных возбужденных колебательных состояниях. Если энергия иона АВ+ больше его энергии диссоциации До и потенциал ионизации атома А меньше В, то возможна диссоциация нона АВ+ с образованием атомного иона А+ (рис. 1.1, б). Процесс называют диссоциативной ионизацией, так как ионизация приводит к диссоциации. Следовательно, при осуществлении этого процесса в масс-спектре будут присутствовать молекулярный ион АВ+, атомный ион А+ и атом В. На рис. 1.1, в иллюстрируется процесс ионизации с переходом в антисвязывающее состояние, которое приводит к образованию [c.20]

Функция Рц для электрона, возбул-сдающего атом на уровень п. удовлетво ряет уравнению [c.25]

Рассмотрение строения электронной оболочки ато-Переходные эле- ма аргона з-25 2р 35 3р ) приводит к убежде-менты нию, что третий электронный уровень, на котором [c.69]

В реакции соединения бирадикалов — 8 — и — О —, идущей с образованием частицы 30, происходит мобилизация второй, ранее связанной внутри атома пары электронов серы. Это видно из того, что 80 обладает типичными химическими свойствами бирадикала и ее основной электронный уровень является триплетным. Как показал Н. М. Эмануэль [4], 30 димеризуется при низких температурах в ЗзОа. 80 легко реагирует с различными молекулами, например, с молекулой Оз, давая ЗОа и атом О. [c.118]

Интересно также рассмотреть варианты, связанные с изменением свойств самих примесных центров. В рассматриваемой системе, где ионизация при всех температурах полная, примесный атом во всех случаях присутствует в ионизированной форме. Нетрудно видеть, что если бы примесный атом имел уровень, расположенный немного дальше от края запрещенной зоны, то при низких температурах он служил бы ловуи1кой для электронов и в результате переходил бы в нейтральную форму. Это может произойти, очевидно, только в тех случаях, когда имеются свободные электроны, например при условиях, соответствующих рис. XVI.4, в областях Ь, II и III, но не в областях I и Па. Если нейтральный донор создает определенную полосу поглощения, то при ионизации центра эта полоса будет располагаться в другом месте спектра, т. е. на границе Па — 116 наблюдалось бы изменение в спектре поглощения. Таким образом, примесь действует как индикатор р-п-перехода. Этот метод применялся, например, для AgBr, где в качестве индикатора используются малые количества серы [18[ (см. разд. XVI.7), а также для КВг и KI, в которые добавлялись небольшие количества таллия [19,20[ (см. разд. XV.3.1). [c.445]

Здесь возрастание числа иеспарепных электронов возможно только путем перевода одно1о из электронов иа следующий энергетический уровень, т. е. в состояние Зх. Однако такой переход сопряжен с очень большой затратой энергии, которая ие покрывается энергией, выделяющейся при возникновении новых связей. Поэтому за счет неспаре[[ных электронов атом кислорода может образовать ие больше двух ковалентных связей, а атом фтора — только одну. Действительно, для этих элементов характерна постоянная ковалентность, равная двум для кислорода и единице —для фтора. [c.129]

Рассмотрим атомь благородного газа гелия (Не). Каждый атом гелия содержит два протона в ядре и два электрона в окружающем его пространстве. Эти два элек т1Х1на занимают первый, или внутренний, энергетический уровень и это максимальное количество электронов, которое может находиться на данном уровне [c.185]

Последовательность заполнения электронами подуровней и уровней приведена на с. 36. В качестве примеров рассмотрим атом натрия, содержащий П электронов. Самый низкий уровень 1а атома натрия занимают два электрона, подуровень 2в — также два, 2р-подуро-вень — шесть электронов и Зх-подуровень занимает оставшийся один электрон. Условная запись электронной конфигурации атома натрия ЫаГ15 25 2р 35]. Учитывая, что /С-слой и -слой заполнены до предела, эту конфигурацию можно записать и так КЬЗ либо 1Ые]Зб, учитывая, что конфигурация атома Ые[15 25 2р ] и есть KL. [c.37]

Как видно, иа уровне крайних структур углеродный атом I составе фра1мента С—Ы можно аппроксимировать карбанионом (уровень окисления О по определению). К ионной системе подобного типа уже однозначно применимы традиционные представления об окислительно-восстановительных реакциях. Так, окисление 97 с переносом одного электрона приводит к радикалу 98, а с перопосом двух электронов — к карбкатиону 99 [c.104]

Передаче электрона от атома Ыа к удаленному от него атому СЛ соответствует переход от энергетического уровня А к уровню О. РасстояЕше между этими уровнями равно eVi —Ес1, т. о. разности между энергией ионизации атома натрия и сродством атома хлора к электрону. Сильное кулоновское притяжение, возникаюшее ири сближении ионов друг с другом (уровень О), приводит систему к минимуму Е, в котором силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания. Энергетическая разность между уровнем Л (отдельные атомы) и минимумом Е (ионная молекула) соответствует теплоте образования ионной молекулы из атомов. [c.43]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология