พันธะโลหะ: โครงสร้างขนาดใหญ่ที่มีอิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| electrostatic attraction/ɪˌlektrəʊˈstætɪk əˈtrækʃn/ | แรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิต |
| delocalised electron/dɪˈlɒkəlaɪzd ɪˈlektrɒn/ | อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้อิสระ |
อะไรจะอธิบายการสังเกตนี้ได้?
- ลวดทองแดงนำไฟฟ้าในฐานะของแข็ง ต่างจากผลึกไอออนิกของแข็ง มันมีตัวพาประจุที่เคลื่อนที่ได้ภายในโครงสร้างขนาดใหญ่อยู่แล้ว
- เริ่มต้นด้วยการทำนาย ระบุปริมาณหรือลักษณะที่คุณจะเปรียบเทียบ แล้วตัดสินใจว่าหลักฐานอะไรที่จะแยกแยะคำอธิบายสองแบบได้
สร้างโมเดล
- โลหะมีโครงสร้างขนาดใหญ่ที่แทนด้วยไอออนโลหะบวกในทะเลของอิเล็กตรอนชั้นนอกที่ไม่ติดกับอะตอมใดหรือคู่เพื่อนบ้านใด อิเล็กตรอนเหล่านี้ไม่ยึดติดกับอะตอมเดียวหรือคู่เพื่อนบ้านเดียวและสามารถเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างได้ การดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนบวกกับอิเล็กตรอนที่ไม่ติดกับอะตอมคือพันธะโลหะ โลหะทั้งก้อนเป็นกลางทางไฟฟ้า: ประจุของอิเล็กตรอนสมดุลกับประจุบวกที่แทนด้วยไอออน
- อิเล็กตรอนที่ไม่ติดกับอะตอม: อิเล็กตรอนที่ไม่ยึดติดกับอะตอมหรือพันธะใดและสามารถเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างได้; การดึงดูดทางไฟฟ้าสถิต: การดึงดูดระหว่างประจุไฟฟ้าตรงข้ามกัน
อนุภาคใดนำกระแสไฟฟ้าผ่านโลหะแข็ง?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
กระแสไฟฟ้าต้องการตัวพาประจุที่เคลื่อนที่ได้, และในโลหะสิ่งเหล่านี้คืออิเล็กตรอนที่กระจายตัว (delocalised electrons) ที่ลอยผ่านแลตทิซ. ไอออนบวกสั่นอยู่ในตำแหน่งที่ตายตัว - พวกเขาไม่สามารถไหลผ่านสายลวดที่เป็นของแข็งได้
จับคู่แต่ละคำศัพท์เทคนิคกับความหมายที่แม่นยำ
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ใช้นิยามเพื่อแยกแยะปริมาณและกระบวนการที่เกี่ยวข้อง
เลือกหลักฐานมาทดสอบสมมติฐาน
- อิเล็กตรอนที่ร่วมกันแผ่กระจายทั่วทั้งโครงสร้าง ทำให้การเลื่อนชั้นสามารถรักษาการดึงดูดและทำให้ยืดหยุ่นได้ เมื่อมีแรงดันไฟฟ้า applied อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ได้จะพกพาประจุ; ไอออนบวกยังคงอยู่ในตำแหน่งในสถานะของแข็งแทนที่จะไหลผ่านลวด สัญลักษณ์ไอออนและอิเล็กตรอนในภาพเป็นเพียงแบบจำลองของพันธะรวม ไม่ใช่ไอออนโลหะที่แยกต่างหากผสมกับสารอื่น
- เปรียบเทียบแผนภาพโลหะกับแลตติซไอออนและโมเลกุลโคเวเลนต์ขนาดเล็ก ระบุว่าอิเล็กตรอนเป็นคู่ร่วมที่เฉพาะเจาะจงหรือดีโลคาไลซ์ และมีทั้งไอออนบวกและลบปรากฏในแผนภาพหรือไม่ ใช้การสาธิตการนำไฟฟ้าแรงดันต่ำที่ยอมรับในโรงเรียน โดยไม่มีวงจรไฟ mains และไม่ให้ความร้อนกับตัวอย่างที่ไม่รู้จัก แผนภาพเชิงร่างสามารถแสดงตัวพาประจุแต่ไม่สามารถแสดงการเคลื่อนที่โดยละเอียดหรือขนาดสัมพัทธ์ที่แท้จริงได้
นิสัยสองอย่างใดทำให้การตรวจสอบหรือแบบจำลองในกรณีนี้รองรับได้มากขึ้น?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
การระบุเงื่อนไขและสมมติฐานช่วยให้ผู้อื่นทำงานซ้ำได้โดยถูกต้อง และการบันทึกหลักฐานรองรับช่วยให้พวกเขาตรวจสอบข้อสรุปได้ การซ่อนผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันจะกำจัดหลักฐานที่อาจทลายข้อสรุปที่ผิดพลาด และข้อมูลจากตัววัดเพียงหนึ่งค่าไม่สามารถใช้ยืนยันข้ออ้างที่กว้างขวางได้
ทำงานจากปริมาณที่ทราบค่า
- ระบุค่าที่ทราบและหน่วยของมัน เลือกความสัมพันธ์โดยพิจารณาว่าข้อสมมติฐานสอดคล้องกับเคสนี้ แล้วจัดรูปสมการก่อนแทนค่า
- ที่ทราบ: ในแบบจำลองโลหะโซเดียมแบบลดทอน อะตอมแปดตัว แต่ละตัวให้Electron ชั้นนอกหนึ่งตัวเข้าสู่ระบบดีโลคาไลซ์ ดังนั้นแบบจำลองนี้มีอิเล็กตรอนดีโลคาไลซ์แปดตัวเพื่อสมดุลกับศูนย์ไอออนบวกเดี่ยวแปดตัว แบบจำลองแมกนีเซียมที่มีสิบสองอะตอม ให้สองตัวต่ออะตอม รวมได้ยี่สิบสี่อิเล็กตรอน นี่คือจำนวนอิเล็กตรอนในแบบจำลองที่ระบุไว้อย่างชัดเจน ไม่ใช่สูตรสำหรับทุกโลหะ
แบบจำลองแมกนีเซียมที่ระบุมีสิบอะตอม แต่ละตัวให้สองอิเล็กตรอน จะมีอิเล็กตรอนดีโลคาไลซ์กี่ตัว? ใช้ลำดับเดียวกัน: ปริมาณที่ทราบ → แบบจำลอง → ความสัมพันธ์ → แทนค่า → หน่วยและการตีความ
โมเดลแมกนีเซียมที่กำหนดให้มีอะตอมสิบตัว donate อิเล็กตรอนอย่างละสองตัว จะมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนเท่าใด?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ผลลัพธ์คือ 20 อิเล็กตรอน. ข้อมูลที่ทราบ: แมกนีเซียมสิบอะตอม ให้ 2 อิเล็กตรอนต่อหนึ่งอะตอม. อิเล็กตรอนที่กระจายตัว = 10 x 2 = 20 อิเล็กตรอน. อิเล็กตรอนยี่สิบตัวสมดุลกับประจุบวกยี่สิบจากศูนย์กลาง Mg2+ สิบจุด ทำให้โลหะมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าโดยรวม
ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต
- โลหะไม่ได้มีประจุบวกสุทธิเพียงเพราะแผนภาพระบุศูนย์ไอออนบวก อิเล็กตรอนดีโลคาไลซ์ ไม่ใช่สูญเสียออกจากชิ้นงานทั้งหมด การนำไฟฟ้าในโลหะแข็งแตกต่างจากการเคลื่อนที่ของไอออนในเกลือหลอมเหลว อย่าใช้แบบจำลองโซเดียมในการกำหนดให้มีอิเล็กตรอนอิสระหนึ่งตัวต่ออะตอมโลหะทุกชนิดอย่างสากล
- กลับไปที่การสังเกตเดิม อธิบายว่าผลลัพธ์นี้สนับสนุนสิ่งใด มีเงื่อนไขใดบ้าง และเป็นอย่างไรในการทดสอบคำอธิบายอื่นที่ขัดแย้งกัน
ไอออนบวกทำให้โลหะมีประจุบวกโดยรวม ข้ออ้างนี้ไม่ถูกต้อง: อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ยังคงอยู่ภายในโลหะ สมดุลกับศูนย์กลางไอออนบวกอย่างแม่นยำ ป้ายบนไอออนอธิบายประจุเฉพาะที่; ชิ้นโลหะทั้งหมดยังคงเป็นกลางทางไฟฟ้า
พันธะโลหะ: โครงสร้างมหภาคที่มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้: อิเล็กตรอนที่ร่วมอยู่แผ่กระจายตลอดทั้งโครงสร้าง ทำให้การเลื่อนชั้นสามารถรักษาแรงดึงดูดและเอื้อต่อการงอได้ เมื่อมีต่างศักย์ applied อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จะพาประจุ; ไอออนบวกคงอยู่ที่ตำแหน่งเดิมในของแข็งแทนที่จะไหลผ่านสายไฟ สัญลักษณ์ไอออนและอิเล็กตรอนในแผนภาพเป็นแบบจำลองของพันธะรวม ไม่ใช่ไอออนโลหะแยกต่างหากผสมกับสารอื่น
ไอออนบวกทำให้โครงสร้างโลหะมีความเป็นลบทางไฟฟ้าโดยรวม
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
อิเล็กตรอนที่กระจายตัวยังคงอยู่ภายในโลหะ, สมดุลกับศูนย์กลางไอออนบวกอย่างแม่นยำ. ป้ายบนไอออนอธิบายประจุเฉพาะจุด; ชิ้นส่วนโลหะทั้งหมดคงความเป็นกลางทางไฟฟ้า
อิเล็กตรอนที่ไม่ผูกกับอะตอมหรือพันธะใดอันหนึ่งและสามารถเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้าง: เขียนคำศัพท์เทคนิค
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ดีโลคาไลซ์อิเล็กตรอนหมายถึง อิเล็กตรอนที่ไม่ผูกกับอะตอมหรือพันธะใดอันหนึ่งและสามารถเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้าง