Перенос заряда электронами электрического заряда

Понятие электродный потенциал основано на различии в плотностях зарядов или энергии электронов в двух фазах. Избыток ионов или электронов на поверхности одной из фаз (твердой или жидкой) сообщает этой фазе внешний, или вольта-потенциал г]). Этот потенциал определяется работой, достаточной для медленного переноса единичного точечного электрического заряда из бесконечности в данную точку на поверхности фазы. Внутренний или гальва-ни-потенциал фазы ф выражается электрической работой, необходимой для перемещения единичного заряда из бесконечности, в вакууме в данную точку внутри фазы. Гальвани-потенциал представляет собой разность двух внутренних потенциалов между двумя точками в различных фазах, поэтому в противоположность вольта-потенциалу его нельзя определить экспериментально. Условились электродным потенциалом называть э. д. с. электрохимической цепи, в которой справа расположен исследуемый электрод, а слева нормальный водородный электрод. Совокупность потенциалов, установленных таким образом, составляет ряд нормальных потенциалов по водородной шкале (табл. 2). [c.12]

Кристаллическое строение металла характеризуется кристаллической решеткой, в узлах которой находятся атомы металла с ослабленными внутриатомными связями ядра с внешними валентными (полусвободными) электронами. Перенос зарядов (электрический ток) в металлах осуществляется полусвободными электронами. [c.28]

Перенос зарядов (электрический ток) осуществляется движением полусвободных электронов. При обычных условиях полусвободные электроны не могут выйти за пределы металла, но при затрате дополнительной энергии (нагревание, сильное электрическое поле, освещение) можно создать условия для выхода электрона из металла (например, эмиссия электронов в разряженных газах). Фактически в узлах кристаллической решетки находятся положительно заряженные атомы. Наличие на поверхности ме- [c.9]

Изменение градиента электрического поля на центральном атоме определяется в основном двумя факторами — изменением гибридизации его валентной оболочки и степенью переноса заряда. Электронные эффекты в большинстве случаев весьма значительны, а стерические факторы играют второстепенную роль. [c.144]

Для проведения многих важных химических процессов необходима электрическая энергия, другие же процессы, наоборот, могут дать ее. Поскольку электричество играет важную роль в современной цивилизации, интересно ознакомиться с той областью химии, которая называется электрохимией и рассматривает взаимосвязи, существующие между электричеством и химическими реакциями. Как мы убедимся, знакомство с электрохимией позволит нам получить представление о таких разнообразных вопросах, как устройство и действие электрических батарей, самопроизвольность протекания химических реакций, электроосаждение металлов для получения металлических покрытий и коррозия металлов. Поскольку электрический ток связан с перемещением электрических зарядов, в частности электронов, в электрохимии внимание сосредоточено на реакциях, в которых электроны переносятся от одного вещества к другому. Такие реакции называются окислительно-восстановительными. [c.199]

Еще в начальный период бурного развития атомной физики в конце прошлого столетия появились первые указания на дискретность атомов — структурных элементов материи предполагалось, что атомы должны состоять из элементарных частиц. При этом важную роль сыграли открытие корпускулярной структуры электричества и доказательство существования свободных электронов. На основании закона электролиза, выведенного Фарадеем, Гельмгольц высказал предположение, что электрически заряженные частицы всегда переносят заряд, кратный элементарному заряду. Электроны — первые электрически заряженные свободные частицы, на которых были проведены исследования заряда, массы, магнитных и электрических свойств и т. д. Развитие методов ядерной физики и первые исследования действия радиоактивных лучей (гл. 4) привели к модели атома, состоящего из электронов и атомного ядра относительно большой массы, несущего положительный заряд (Резерфорд, 1911). Объяснение свойств атомов и связанных с ним частиц стало возможным впервые только на основе квантовой теории. В гл. 4 будут обсуждены свойства элементарных частиц и атомных ядер, важные для химии. [c.26]

Различают проводники первого и второго рода. В проводниках первого рода перенос заряда осуществляется либо при помощи электронов, либо при помощи электронов и дырок. В проводниках второго рода электрическая проводимость обусловливается положительными и отрицательными иона-м и. Металлы и полупроводники являются проводниками первого рода, а водные растворы солей, кислот, щелочей, солевые расплавы, кристаллы солей — проводники второго рода. В солевых расплавах и кристаллах солей существенную роль играет также электронная проводимость. [c.361]

Перенос энергии, происходящий между молекулами на расстоянии, значительно превышающем их диаметры столкновения. Скорость переноса по этому механизму не должна лимитироваться диффузией и поэтому не должна зависеть от вязкости даже при переходе от жидких растворов к твердым. Для этого механизма тушение возбужденной молекулы D молекулой А не связано с диффузией или непосредственной встречей молекул за время жизни возбужденного состояния.. Электронные системы молекул D и А можно рассматривать как механические осцилляторы, которые способны колебаться с общей частотой v. Колеблющиеся электрические заряды молекул D и А будут взаимодействовать друг с другом как два диполя. Когда молекула А оказывается вблизи молекулы D, имеется определенная вероятность того, что прежде чем испустить фотон, молекула D передаст свою энергию возбуждения акцептору А. Константа скорости переноса энергии описывается уравнением [c.86]

В результате перехода электронов в зону проводимости в валентной зоне образуются положительные дырки ( дефекты электронов ), которые также могут изменять энергетический уровень и обеспечивать перенос электрического заряда. [c.142]

Поляризация, вызванная замедленностью переноса носителя заряда (электрона или иона) через двойной электрический слой, названа поляризацией (или перенапряжением) разряда. Этот вид поляризации называют также электрохимической поляризацией. [c.347]

Исследования электрической проводимости растворов, а также изучение спектров ЭПР показало, что в системах типа ионы — растворитель наряду со свободными ионами существуют и ионные пары , которые движутся как одно целое и не дают вклада в проводимость. Представление о ионных парах в 1924 г. были выдвинуты В. К. Семеновым и в 1926 г. Бренстедом. Одно из первых наблюдений, подтвердивших теорию ионных пар, было сделано Крауссом, обнаружившим, что хлорид натрия в жидком аммиаке сравнительно слабо проводит ток. Бьеррум указал, что, увеличивая расстояние между ионами, можно определить некоторое критическое его значение, такое, что ионы, удаленные на расстояние, большее критического, почти свободны, а ионы, находящиеся друг от друга на меньшем расстоянии, связаны. В настоящее время ионные пары рассматривают как частицы, обладающие совокупностью индивидуальных физико-химических свойств, находящиеся в термодинамическом равновесии со свободными ионами. Энергия связи в ионных парах в основном электростатическая, хотя дипольные и дисперсионные силы также вносят некоторый вклад в энергию взаимодействия. Несомненно и то, что свободные ионы в общем случае нарушают структуру растворителя, в результате чего достигается дополнительная стабилизация ионных пар. Если исходные молекулы растворяемого вещества содержат ковалентные связи А В, то образование ионной пары А+, В- может стимулироваться действием растворителя стабилизация пары достигается за счет энергии ее сольватации. Важную роль при этом играет способность молекул растворителя проявлять донорно-акцепторные свойства. Так, перенос электронного заряда на А, естественно, облегчает перенос а-электрона от А к В, что создает условия для гетеролитического разрыва связи А В и способствует возникновению ионной пары. Этот вопрос в более широком плане обсуждается в концепции, развитой В. Гутманом. [c.259]

Если связь в молекуле высоко полярна, то электронный заряд на связывающей МО не распределен между ядрами, а практически сосредоточен в областях одного ядра (например, у Р в молекуле ЫаР), Здесь связывающая орбиталь мало отличается от атомной орбитали и оба электрона движутся в поле ядра фтора. Таким образом, весь избыточный электрический заряд, практически равный единице, сосредоточен вокруг ядра фтора. В то же время в силу электронейтральности всей молекулы ядро натрия оказывается центром равного по величине положительного заряда. Осуществляется как бы перенос электрона от атома натрия к атому фтора с образованием ионов Ма+ и удерживаемых в молекуле электростатическими силами притяжения. Такую связь называют ионной. [c.232]

Величина скачка потенциала на границе двух металлов, например фси/гп. обусловлена разницей в работе выхода электрона из разных металлов. Работа выхода у цинка меньше, чем у меди, и поэтому при соприкосновении металлов цинк зарядится положительно, а медь — отрицательно. Следует, однако, ясно представлять, что величина скачка потенциала на границах фаз ф не может быть измерена. При переносе электрона из одной фазы в другую совершается не только электрическая работа, НОИ работа, обусловленная разницей его химических потенциалов, которые неодинаковы в разных фазах. Если бы мы располагали электрическим зарядом, не связанным с частицей, то работа переноса определяли бы скачок потенциала между фазами. [c.188]

Таким образом, для реакции Ag++e=Ag требуется 96500 Кл электричества, которые переносятся в растворе одним молем электронов, т. е. числом Авогадро электронов. Отсюда можно получить значение элементарного электрического заряда, заряда электрона [c.372]

Следует иметь в виду, что движение дырок — это не движение носителя положительного заряда в электрическом поле, а следствие перескоков электронов. Перемещение носителя положительного заряда означало бы перемещение положительного иона и, следовательно, перенос вещества в электрическом поле. [c.185]

Важная особенность растворов электролитов — способность проводить электрический ток. Если приложить к раствору электролита постоянное напряжение, то положительно заряженные ионы — катионы станут перемещаться в направлении отрицательно заряженного катода, а отрицательно заряженные ионы — анионы — в направлении положительно заряженного анода. В результате этого через раствор пойдет электрический ток. В отличие от металлов, в которых переносчиками заряда являются электроны, в растворах электролитов электрический заряд переносят ионы. В поле с напряженностью S на нон, несущий г единиц элементарного заряда, т. е. имеющий за- [c.125]

Если приложить постоянное электрическое поле к раствору электролита, то положительно заряженные ионы — катионы — начинают перемещаться в направлении отрицательно заряженного катода, а отрицательно заряженные ионы — анионы —в сторону положительно заряженного анода. Возникает перенос ионов — электрофорез. Одновременно возникает направленный перенос электрического заряда, т. е. электрический ток. Поэтому растворы электролитов являются проводниками электрического тока. В отличие от металлов, у которых проводимость обусловлена перемещением электронов, в растворах электролитов переносчиками электрического заряда являются ионы. [c.326]

Полупроводники проводят электрический ток тогда, когда часть электронов из валентной зоны приобретает достаточную энергию, чтобы преодолеть запрещенную зону и перейти в зону проводимости. Электрический ток при этом переносится как электронами в зоне проводимости, так и положительными зарядами — дырками — в валентной зоне. [c.310]

В электрическом поле определенного напряжения эти электроны могут перемещаться вдоль цепи, обеспечивая перенос заряда. Примерами органических полупроводников могут служить [c.362]

Зависимость вольт-амперной характеристики р—п перехода от скорости рекомбинации. Формула (146) для результирующего тока р — п перехода выведена в предположении существования двух независимых токов, протекающих по валентной зоне и зоне проводимости обоих соприкасающихся кристаллов. На самом деле, перенос электрического заряда в кристалле р типа осуществляется в основном за счет движения электронов по валентной зоне, а в кристалле п типа — за счет соответствующего движения по зоне проводимости. Прохождение тока через р — п переход должно сопровождаться поэтому переносом электронов между указанными зонами. Напомним, что переход электронов из зоны проводимости в валентную зону называется процессом рекомбинации, а обратный ему процесс называется генерацией (см. 24). Если бы скорости этих процессов равнялись нулю, то прохождение тока через р — п переход стало бы невозможным. Действительно, при выводе формулы результирующего тока мг >1 предполагали, что концентрации неосновных носителей на некотором расстоянии от границы раздела являются постоянными и не зависят от плотности протекающего через контакт тока. Последнее возможно только в том случае, когда скорости возникновения и исчезновения носителей на данном участке электрической цепи совпадают. Исчезновение неосновных носителей может происходить или за счет процесса рекомбинации, или за счет их удаления через невыпрямляющие контакты крип областям рассматриваемого перехода. [c.174]

Наиболее быстро прогрессирующим разделом электрохимии в настоящее время является учение о кинетике и механизме электрохимических процессов. Развитие квантовой электрохимии позволило существенно прояснить проблему природы элементарного акта переноса заряда и подойти с единой точки зрения к реакциям переноса заряда в объеме раствора и на границе фаз. Своеобразие электрохимических процессов на границе электрод — раствор определяется их реализацией в области пространственного разделения зарядов, условно называемой двойным электрическим слоем. Теоретические и экспериментальные исследования строения двойного слоя составляют важный раздел современной электрохимии, новый этап в развитии которого ознаменован разработкой молекулярных моделей двойного слоя, применением прямых оптических методов in situ и мощных современных физических методов изучения поверхности ех situ (дифракция медленных электронов, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, Оже-спектроскопия и др.), использованием в качестве электродов граней монокристаллов. [c.285]

Прохождение электрического тока через жидкие и твердые тела 5уеловливается направленным движением электронов или ионов или и тех и других одновременно под действием электрического поля. При переносе заряда ионами наблюдается электролиз. Высокую ионную проводимость, как известно, имеют водные растворы и расплавы электролитов. В твердых телах перенос заряда ионами сильно затруднен. Этот вопрос мы не будем рассматривать. В твердых телах с электронной проводимостью электролиза не наблюдается. Рассмотрим важнейшие группы твердых тел с электронной проводимостью. [c.231]

Существует мнение, что донорно-акцепторные комплексы выполняют важные функции в поддержании процесса превращения энергии в пластинчатых биологических системах. Обобщенное описание их функций в процессах фотосинтеза [42] и сокращения мышц [43] дано Кирнсом и Кэлвином [44]. В растворе комплекс не может аккумулировать энергию, поглощаемую при переносе заряда, так как переход в основное состояние происходит слишком быстро. Если, однако, компоненты комплекса расположены слоями в твердом состоянии, поляризация, вызываемая переходом электронов от донора к акцептору при фотовозбуждении, может достичь большего диапазона вследствие диффузии заряда в каждом твердом слое. Окисленный донор и восстановленный акцептор в таких условиях становятся относительно свободнее для того, чтобы независимо выполнять функции как химических, так и электрических агентов. В главе V уже обсуждались электрические и магнитные эффекты при фотовозбуждении модельных систем, построенных из твердых слоев сравнительно простых доноров и акцепторов. [c.165]

Вода очень плохо проводит электрический ток. Однако водный раствор хлористого натрия является хорошим проводником. Увеличению электропроводности способствует растворенная соль. Каким образом растворение соли создает условия для переноса зарядов в жидкости Одним из возможных объяснений может быть предположение, что при растворении соли в воде образуются частицы, несущие электрический заряд. В результате движения этих заряженных частиц через раствор возникает ток. В данном случае растворенная соль имеет формулу Na l, т. е. на каждый атом натрия приходится один атом хлора. Химики пришли к выводу, что при растворении хлористого натрия в воде атомы хлора приобретают отрицательный заряд, равный заряду электрона, а атомы натрия — положительный заряд, равный заряду протона. Атомы или молекулы которые несут электрический заряд, называются ионами. [c.117]

Благодаря успехам физики и смежных наук за последние два десятилетия получила развитие новая перспективная область техники — полупроводниковая электроника, бази/рующаяся в основном на применении нелинейных эффектов переноса заряда в электрически анизотропных твердых средах. Полупроводники строятся из сочетаний различных атомов, причем существенной их особенностью является возможность управляемого легирования их состава, т. е. создания образцов нестехиометрического состава с избытком носителей положительной или отрицательной полярности, названных соответственно дырочной и электронной подсистемами. Успехи полупроводниковой электроники в основном связаны с созданием феноменологической модели границы раздела дырочной и электронной подсистем р-п перехода). Последовательная квантовомеханическая теория р-п перехода с учетом его реальной структуры до сих пор не разработана. Технологическими усовершенствованиями последних лет удалось достичь значительной миниатюризации полупроводниковых схем, сохранив при этом их функциональные свойства. Эти успехи революционизировали целый ряд отраслей промышленности и определили долгосрочную перспективу и актуальность применения полупроводниковых приборов. [c.3]

Р — число Фарадея (и 9,65 10 Кл/моль). Электрохимический потенциал — мера работы, необходимой для переноса 1 моля (1 грамм-эквивалент) ионов из раствора с данной концентрацией и данным электрическим потенциалом в бесконечно удаленную точку в вакууме. Эта работа складывается из затрат на преодоление сил химического взаимодействия [ао + ЯТ пс и работы по переносу зарядов в электрическом поле гРс . Иногда работу по переносу ионов относят не к грамм-эквиваленту, а к одному иону. В этом случае в правую часть уравнения (ХУП1.1.2) вместо констант Кти Р, относящихся к 1 молю ионов, входят постоянная Больцмана кв 1,38 10 Дж К ) и заряд электрона (е и 1,6 10 Кл) [c.78]

Электронное возбуждение влияет на дипольные моменты не только путем изменений в геометрии молекулярного скелета, но и через перераспределение самих электронов. Определяя это распределение, дипольные моменты таким образом предполагают возможное химическое поведение возбужденных состояний. Изменения в дипольном моменте при возбуждении можно установить по влиянию полярных растворителей на спектры поглощения и флуоресценции и по воздействию приложенных электрических полей на деполяризацию флуоресценции, возбужденной поляризованным светом. Все эти изменения могут происходить как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения величины дипольных моментов. Например, в формальдегиде (метаноле) дипольный момент уменьшается от 2,3 дебая в основном состоянии до 1,6 дебая в состоянии ( , я ), тогда как для бензофенона эти значения составляют 2,9 и 1,2 дебая в основном и возбужденном состояниях соответственно. Уме1[ьше-ние дипольных моментов определяется уменьшением поляризации связи С = 0 в возбужденной молекуле. В то же время дипольный момент ароматической молекулы, такой, как 4-нитроанилин, при возбуждении увеличивается от 6 до 14 дебая. Это происходит в значительной мере благодаря процессам переноса заряда в возбужденном состоянии можно ожидать, что полностью биполярная структура 4-нитроанилина, с полностью отрицательными зарядами на каждом кислороде и полностью положительными зарядами на каждом азоте, должна иметь дипольный момент около 25 дебая. [c.150]

Между прочим, в результате такого перехода электронов и происходит перенос заряда, и поэтому-то химические реакции могут а ужить источником электрического тока, как это показал Вольта более столетия назад (см. гл. 5). [c.159]

Два злектронопроводящих тела, контактирующие с электролитом и обеспечивающие обмен зарядами с участниками электрохимической реакции, а также передачу электронов во внешнюю цепь (см. ниже) пли получение их из 1знешней цепи они называются электродами. На электродах — на границе раздела двух различно проводящих фаз — происходит перенос заряда, т. е. протекают электрохимические реакции, иными словами, именно здесь локализовано взаимное превращение химической и электрической форм [c.12]

Хр Волновая функция, приближенно описывающая два связе-вых электрона молекулы 1МаР фыар — Хр (1)хр (2), указывает, что оба они движутся в поле ядра фтора. В результате вокруг ядра фтора сосредотачивается избыточный электрический заряд, практически равный единице в то же время в силу электронейтральности молекулы ядро натрия оказывается центром равного по величине положительного заряда. Приближенно это положение может быть описано электростатической теорией ирнной связи как перенос электрона от атома натрия к атому фтора с образованием ионов N3+ и Р", удерживаемых в молекуле электростатическими силами притяжения. В этом смысле предельное состояние связи при очень высокой полярности может быть названо ионной связью. Такого рода связь возникает в молекулах галогенидов щелочных металлов. [c.90]

Отмеченные выше свойства электрохимических систем впервые были объяснены в 1887 г. Аррениусом при использовании (в дальнейшем экспериментально вполне подтвержденной) гипотезы о том, что электролиты в водных растворах диссоциируют на электрически заряженные ионы. Поэтому электрохимические системы можно определить также при помощи утверждения, что в них при прохожде. НИИ тока происходит перенос заряда ионами, в то время как в металлах и полупроводниках — электронами. [c.239]

Перенос заряда в жидкости в зависимости от природы носителей может осуществляться различными механизмами. В нефтяных системах возможно существование и конкуренция различных типов проводимости (электронная, электронно-дырочная, форетическая), причем с участием как положительно, так и отрицательно заряженных носителей. Нередко нефтяные системы являются коллоидами, так что форетическая электрическая проводимость (движение заряженных дисперсных частиц) становится преобладающей. [c.60]

Механизм электрической проводимости масел несколько иной природы. Согласно обзору [110], основным механизмом являются электронные донорно-акцепторные взаимодействия с появлением комплексов с переносом заряда. В маслах присутствует большое количество углеводородов, молекулы которых содержат сопряженные двойные связи (типа конденсированных ароматических соединений). Такие системы обладают полупроводниковыми свойствами и называются органическими полупровоч-никами. Зависимость проводимости от температуры определяется формулой [c.61]

Кристаллическое строение металла характеризуется кристаллической решеткой, в узлах которой находятся атомы металла с ослабленными внутриатомными связями ядра с внешними валентными (полусвободными) электронами. Перенос зарядов (электрический ток) в металлах осуществляется полусвободными электронами. Различную степень электропроводности металлов (во всех случаях очень высокую) можно объяснить различным кристаллическим строением их и, следовательно, разным количеством полусвободных электронов, сосредоченных в узлах кристаллической решетки металла. При обычных условиях полусвободные электроны не могут выйти за пределы атома, но при затрате дополнительной энергии (нагревание, электрическое поле, освещение и т.п.) можно создать условия для их направленного движения. [c.27]

В полимерах, как и в низкомолекулярных веществах, перенос электрических зарядов осуществляется и свободными, и слабосвязанными частицами ионами, электронами и заряженными коллоидными частицами (молионами). В ряде случаев один из этих механизмов электропроводности является превалирующим, а иногда реально измеряемое значение ё полн определяется суперпозицией всех трех видов проводимости [64]. Следует, однако, отметить, что [c.200]

В полупроводниках с ковалентной химической связью появление электрона в зоне проводимости одновременно создает его вакансию в валентной зоне. Данная вакансия на конкретной молекулярной орбитали может заполняться электронами других занятых близлежащих МО. Такой переход электронов внутри валентной зоны как бы создает движение вакансии с одной МО на другую МО. Такие вакансии называются дырками. Поэтому электрический ток в полупроводнике определяется движением электронов в зоне проводимости и движением электронов в валентной зоне. В первом случае электроны переходят на незанятые МО, во втором — на частично занятые МО. В силу того, что энергии МО в зоне проводимости и валентной зоне отличаются, то и подвижности электронов в этих зонах также отличаются. Движение электронов в валентной зоне часто описывают как движение дырок, но в противоположном направлении. В электрическом поле такие дырки ведут себя как положительные электрические заряды. Проводимость полупроводника определяется как сумма его электронной и. дырочной проводимости. Это значит, что перенос тока в полупроводниках может осуществляться как электронами зоны проводимости (п-проводимость, от латинского negative — отрицательный), так и дырками валентной зоны (р-проводи.мость, от латинского positive — положительный). [c.636]