SEA OF ​​ELECTRONS THEORY: FUNDAMENTALS AND PROPERTIES - CHEMIE - 2026

De theorie van de zee van elektronen is een hypothese die een uitzonderlijk chemisch fenomeen verklaart dat optreedt in metaalbindingen tussen elementen met lage elektronegativiteiten. Het is het delen van elektronen tussen verschillende atomen die zijn verbonden door metaalbindingen.

De elektronendichtheid tussen deze bindingen is zodanig dat de elektronen worden gedelokaliseerd en een "zee" vormen waarin ze vrij bewegen. Het kan ook worden uitgedrukt door de kwantummechanica: sommige elektronen (er zijn meestal één tot zeven per atoom) zijn gerangschikt in orbitalen met meerdere centra die zich uitstrekken over het metalen oppervlak.

Evenzo behouden elektronen een bepaalde locatie in het metaal, hoewel de kansverdeling van de elektronenwolk een hogere dichtheid heeft rond enkele specifieke atomen. Dit komt door het feit dat wanneer een bepaalde stroom wordt toegepast, ze hun geleidbaarheid in een specifieke richting manifesteren.

Grondbeginselen van de elektron-zeetheorie

De theorie van de elektronenzee biedt een eenvoudige verklaring voor de eigenschappen van metaalsoorten zoals weerstand, geleidbaarheid, ductiliteit en maakbaarheid, die van metaal tot metaal verschillen.

Er is ontdekt dat de weerstand die op metalen wordt verleend, het gevolg is van de grote delokalisatie van hun elektronen, die een zeer hoge cohesiekracht genereert tussen de atomen waaruit ze bestaan.

Op deze manier staat ductiliteit bekend als het vermogen van bepaalde materialen om de vervorming van hun structuur toe te staan, zonder voldoende te breken om te breken, wanneer ze worden blootgesteld aan bepaalde krachten.

Gelaagde offshoring

Zowel de ductiliteit als de maakbaarheid van een metaal wordt bepaald door het feit dat de valentie-elektronen in alle richtingen worden gedelokaliseerd in de vorm van lagen, waardoor ze op elkaar bewegen onder invloed van een externe kracht, het breken van de metalen structuur vermijden, maar de vervorming ervan toestaan.

Evenzo maakt de bewegingsvrijheid van gedelokaliseerde elektronen het mogelijk dat er een elektrische stroom vloeit, waardoor metalen een zeer goede geleiding van elektriciteit hebben.

Bovendien maakt dit fenomeen van vrije beweging van elektronen de overdracht van kinetische energie tussen de verschillende delen van het metaal mogelijk, wat de overdracht van warmte bevordert en ervoor zorgt dat de metalen een grote thermische geleidbaarheid vertonen.

Theorie van de zee van elektronen in metalen kristallen

Kristallen zijn vaste stoffen die fysische en chemische eigenschappen hebben - zoals dichtheid, smeltpunt en hardheid - die worden bepaald door het soort krachten dat ervoor zorgt dat de deeltjes waaruit ze bestaan ​​bij elkaar blijven.

In zekere zin worden kristallen van het metaaltype beschouwd als de eenvoudigste structuren, omdat elk "punt" van het kristalrooster is bezet door een atoom van het metaal zelf.

In dezelfde zin is vastgesteld dat de structuur van metaalkristallen in het algemeen kubisch is en gecentreerd op de vlakken of op het lichaam.

Deze soorten kunnen echter ook een zeshoekige vorm hebben en een vrij compacte pakking hebben, waardoor ze die enorme dichtheid krijgen die voor hen kenmerkend is.

Vanwege deze structurele reden zijn de bindingen die worden gevormd in metallische kristallen anders dan die die voorkomen in andere klassen van kristallen. Elektronen die bindingen kunnen vormen, worden door de kristalstructuur gedelokaliseerd, zoals hierboven uitgelegd.

Nadelen van de theorie

In metaalatomen is er een kleine hoeveelheid valentie-elektronen in verhouding tot hun energieniveaus; dat wil zeggen, er is een groter aantal energietoestanden beschikbaar dan het aantal gebonden elektronen.

Dit houdt in dat, aangezien er een sterke elektronische delocalisatie is en ook energiebanden die gedeeltelijk zijn gevuld, de elektronen door de reticulaire structuur kunnen bewegen wanneer ze van buitenaf worden blootgesteld aan een elektrisch veld, naast het vormen van de oceaan van elektronen. dat de permeabiliteit van het netwerk ondersteunt.

De vereniging van metalen wordt dus geïnterpreteerd als een conglomeraat van positief geladen ionen gekoppeld door een zee van elektronen (negatief geladen).

Er zijn echter kenmerken die niet worden verklaard door dit model, zoals onder andere de vorming van bepaalde legeringen tussen metalen met specifieke samenstellingen of de stabiliteit van collectieve metaalbindingen.

Deze nadelen worden verklaard door de kwantummechanica, omdat zowel deze theorie als vele andere benaderingen zijn vastgesteld op basis van het eenvoudigste model van een enkel elektron, terwijl wordt geprobeerd het toe te passen in veel complexere structuren van multi-elektronenatomen.

Referenties

1. Wikipedia. (2018). Wikipedia. Opgehaald van en.wikipedia.org
2. Holman, JS en Stone, P. (2001). Chemie. Opgehaald van books.google.co.ve
3. Parkin, G. (2010). Metaal-metaal verlijming. Opgehaald van books.google.co.ve
4. Rohrer, GS (2001). Structuur en hechting in kristallijne materialen. Opgehaald van books.google.co.ve
5. Ibach, H., en Lüth, H. (2009). Solid-State Physics: An Introduction to Principles of Materials Science. Opgehaald van books.google.co.ve