ทฤษฎีของทะเลของอิเล็กตรอนเป็นสมมติฐานที่อธิบายปรากฏการณ์ทางเคมีพิเศษที่เกิดขึ้นในพันธบัตรโลหะระหว่างองค์ประกอบที่มี electronegativities ต่ำ เป็นการแบ่งปันอิเล็กตรอนระหว่างอะตอมต่าง ๆ ที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะโลหะ
ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนระหว่างพันธะเหล่านี้จึงทำให้อิเล็กตรอนถูกแยกตำแหน่งและกลายเป็น "ทะเล" ซึ่งพวกมันเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ นอกจากนี้ยังสามารถแสดงโดยกลศาสตร์ควอนตัม: อิเล็กตรอนบางตัว (โดยปกติจะมีหนึ่งถึงเจ็ดต่ออะตอม) ถูกจัดเรียงในวงโคจรโดยมีศูนย์กลางหลายจุดที่ทอดยาวไปทั่วพื้นผิวโลหะ
ในทำนองเดียวกันอิเล็กตรอนยังคงรักษาตำแหน่งที่แน่นอนในโลหะแม้ว่าการกระจายความน่าจะเป็นของเมฆอิเล็กตรอนจะมีความหนาแน่นสูงกว่ารอบอะตอมเฉพาะบางชนิด นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อมีการใช้กระแสไฟฟ้าพวกเขาแสดงให้เห็นถึงการนำไฟฟ้าในทิศทางที่เฉพาะเจาะจง
พื้นฐานของทฤษฎีทะเลอิเล็กตรอน
ทฤษฎีทะเลแห่งอิเล็กตรอนให้คำอธิบายง่ายๆเกี่ยวกับลักษณะของโลหะชนิดต่างๆเช่นความต้านทานการนำไฟฟ้าความเหนียวและความอ่อนตัวซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละโลหะ
มีการค้นพบว่าความต้านทานที่เกิดขึ้นกับโลหะนั้นเกิดจากการดีโลแคลไลเซชันที่อิเล็กตรอนของพวกมันมีอยู่ซึ่งก่อให้เกิดแรงร่วมกันระหว่างอะตอมที่ก่อตัวขึ้นสูงมาก
ด้วยวิธีนี้ความเหนียวเรียกได้ว่าเป็นความสามารถของวัสดุบางชนิดในการยอมให้เกิดการเสียรูปของโครงสร้างโดยไม่ให้ผลมากพอที่จะแตกหักได้เมื่อถูกแรงบางอย่าง
การแบ่งชั้น
ทั้งความเหนียวและความสามารถในการอ่อนตัวของโลหะถูกกำหนดโดยข้อเท็จจริงที่ว่าเวเลนซ์อิเล็กตรอนถูกจัดให้อยู่ในทุกทิศทางในรูปแบบของชั้นซึ่งทำให้พวกมันเคลื่อนที่ไปด้านบนซึ่งกันและกันภายใต้การกระทำของแรงภายนอก หลีกเลี่ยงการแตกหักของโครงสร้างโลหะ แต่ปล่อยให้เสียรูป
ในทำนองเดียวกันอิสระในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนแบบแยกส่วนช่วยให้มีการไหลของกระแสไฟฟ้าทำให้โลหะมีการนำไฟฟ้าได้ดีมาก
นอกจากนี้ปรากฏการณ์ของการเคลื่อนที่อย่างอิสระของอิเล็กตรอนทำให้เกิดการถ่ายเทพลังงานจลน์ระหว่างบริเวณต่างๆของโลหะซึ่งส่งเสริมการส่งผ่านของความร้อนและทำให้โลหะมีการนำความร้อนสูง
ทฤษฎีทะเลของอิเล็กตรอนในผลึกโลหะ
คริสตัลเป็นสารของแข็งที่มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเช่นความหนาแน่นจุดหลอมเหลวและความแข็งซึ่งสร้างขึ้นโดยชนิดของแรงที่ทำให้อนุภาคที่รวมกันเป็นอนุภาค
ในทางหนึ่งคริสตัลประเภทโลหะถือได้ว่ามีโครงสร้างที่เรียบง่ายที่สุดเนื่องจากแต่ละ "จุด" ของโครงตาข่ายคริสตัลถูกครอบครองโดยอะตอมของโลหะเอง
ในแง่เดียวกันนี้มีการพิจารณาว่าโดยทั่วไปโครงสร้างของผลึกโลหะเป็นลูกบาศก์และมีศูนย์กลางอยู่ที่ใบหน้าหรือบนร่างกาย
อย่างไรก็ตามสายพันธุ์เหล่านี้ยังสามารถมีรูปร่างหกเหลี่ยมและมีการบรรจุที่ค่อนข้างกะทัดรัดซึ่งทำให้พวกมันมีความหนาแน่นมหาศาลซึ่งเป็นลักษณะของพวกมัน
เนื่องจากเหตุผลเชิงโครงสร้างนี้พันธะที่ก่อตัวเป็นผลึกโลหะจึงแตกต่างจากที่เกิดขึ้นในคริสตัลคลาสอื่น ๆ อิเล็กตรอนที่สามารถสร้างพันธะได้จะถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ตลอดทั้งโครงสร้างผลึกดังที่อธิบายไว้ข้างต้น
ข้อเสียของทฤษฎี
ในอะตอมของโลหะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวนเล็กน้อยตามระดับพลังงานของมัน นั่นคือมีสถานะพลังงานจำนวนมากกว่าจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกผูกมัด
นี่หมายความว่าเนื่องจากมีการดีโลแคลไลเซชันทางอิเล็กทรอนิกส์ที่แข็งแกร่งและแถบพลังงานที่ถูกเติมเต็มบางส่วนอิเล็กตรอนจึงสามารถเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างร่างแหได้เมื่อพวกมันอยู่ภายใต้สนามไฟฟ้าจากภายนอกนอกเหนือจากการสร้างมหาสมุทรของอิเล็กตรอน ที่รองรับการซึมผ่านของเครือข่าย
ดังนั้นการรวมตัวกันของโลหะจึงถูกตีความว่าเป็นกลุ่มของไอออนที่มีประจุบวกคู่กับทะเลอิเล็กตรอน (มีประจุลบ)
อย่างไรก็ตามมีลักษณะที่ไม่ได้อธิบายในแบบจำลองนี้เช่นการก่อตัวของโลหะผสมบางชนิดระหว่างโลหะที่มีองค์ประกอบเฉพาะหรือความเสถียรของพันธะโลหะรวมเป็นต้น
ข้อเสียเหล่านี้อธิบายได้โดยกลศาสตร์ควอนตัมเนื่องจากทั้งทฤษฎีนี้และแนวทางอื่น ๆ ได้รับการกำหนดขึ้นจากแบบจำลองที่ง่ายที่สุดของอิเล็กตรอนเดี่ยวในขณะที่พยายามนำไปใช้กับโครงสร้างที่ซับซ้อนกว่าของอะตอมหลายอิเล็กตรอน
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (2018) วิกิพีเดีย สืบค้นจาก en.wikipedia.org
- Holman, JS และ Stone, P. (2001). เคมี. กู้คืนจาก books.google.co.th
- Parkin, G. (2010). พันธะโลหะ - โลหะ กู้คืนจาก books.google.co.th
- โรห์เรอร์, GS (2001). โครงสร้างและพันธะในวัสดุผลึก กู้คืนจาก books.google.co.th
- Ibach, H. , และLüth, H. (2009). ฟิสิกส์โซลิดสเตท: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับหลักการของวัสดุศาสตร์ กู้คืนจาก books.google.co.th