أقرأ أيضاً
التاريخ: 5-5-2021
1134
التاريخ: 9-10-2021
1144
التاريخ: 26-9-2021
1444
التاريخ: 15-4-2021
2217
|
قطاعات (أو شرائح) الطاقة Energy Bands
أ-الحالة الغازية
في الغازات عموماً تكون المسافة بين الذرات كبيرة بالنسبة إلى أنصاف أقطار الذرة وبالتالي فإن الإلكترون في الذرة المعنية لا يخضع إلا لتأثير نواته الخاصة ولا يقع عليه تأثير ملموس من إلكترونات الذرات المجاورة أو نوياتها . ولذلك نجد أن سويات الطاقة للذرة في الحالة الغازية مشابهة إلى أبعد الحدود لسويات الطاقة للذرة المعزولة .
ب- الحالة السائلة
في هذه الحالة تكون المسافة بين الذرات صغيرة وتكون عادة قريبة من نصف قطر القشرة الخارجية للإلكترونات . وبذلك يخضع الإلكترون لتأثير نواته ولتأثير نويات الذرات المجاورة . وبذلك تتغير سويات الطاقة عما كانت في الحالة المعزولة.
ح- الحالة الصلبة
في هذه الحالة تكون الذرات قريبة جدا من بعضها فتؤثر لنواة الواحدة على إلكتروناتها الخاصة وكذلك على الكترونات الذرات المجاورة. ومن دراستنا للأجسام الصلبة وجد أن معظم المعادن وأشباه الموصلات عبارة عن بناء بلوري. والبناء البلوري أو البلورة عبارة عن انتظام توزيع الذرات (وبدقة أكثر الايونات) في الفراغ في نظام هندسي معين تتكرر وحداته تكراراً منتظم. وتبعاً لهذا البناء البلوري نجد أن الأنوية تكاد تكون مثبتة في عقد nodes هذا البناء في حين تتداخل إلكترونات الذرات المتجاورة في الفراغ بين الأنوية. ونتيجة لهذا التداخل تتغير سويات الطاقة. ويكون هذا التغيير صغيراً بالنسبة لسويات القشرات الداخلية (لبعدها النسبي عن الأنوية المجاورة). في حين أن سويات الطاقة الحاصة بالقشرات الخارجية تتغير تغيراً ملموسا حيث تقتسم أكثر من نواة هذه الإلكترونات بينها. وعلى الرغم من التغير في طاقة السوية إلا أن المجموع الكلي لطاقات الذرات يبقى ثابتا. فلو زادت طاقة إحدى السويات في ذرة ما نجد أن طاقة السوية المقابلة لها في الذرة المجاورة تقل. ويبين شكل (1) سويات الطاقة لذرة كربون معزولة وتركيبها الذري 1S22S22P2 (الشكل 1أ) .
أما إذا كانت لدينا ذرتان من الكربون متجاورتين (في الماس مثلاً) نجد أن سويات الطاقة تصبح كما هو موضح في الشكل ب بحيث تزداد طاقة بعض السويات في إحدى الذرات وتقل طاقات السويات المقابلة في الذرة الأخرى المجاورة بنفس القدر.
فإذا كان لدينا عدد N من الذرات في تركيبة بلورية واحدة (حيث الذرات قريبة من بعضها) فإن طاقات السوية المحددة تختلف في جميع هذه الذرات بحيث أنه يصبح لدينا عدد N من السويات بدلاً من
الشكل (1)
السوية الواحدة. ويعتبر ذلك نتيجة مباشرة لمبدأ باولي حيث لا يمكن أن يوجد أكثر من إلكترون واحد في نفس المجموعة بنفس الطاقة .
وهكذا فإننا نجد أن السوية الواحدة في الذرة المعزولة أصبحت عبارة عن سويات في الذرات المتقاربة . وجدير بالذكر أن الفرق في الطاقة بين هذه السويات يكون صغيراً جداً في حين أن عددها يكون كبيراً (حيث N ≈ 1023 لكل سم٣). وبذلك يصبح الفرق في طاقات السويات صغيراً جد بحيث يمكن إعتبارها متداخلة . ويسمى هذا العدد الكثير من السويات القريبة جداً من يعضها بإسم قطاع (شريحة). الطاقة وهو المبين في (شكل 1ج) المنطقة المظللة. ويوجد بكل قطاع N من السويات تحتوي كل منها على إلكترونين عزمها الذاتي في إتجاهين مختلفين أي أن عدد الإلكترونات في كل قطاع يساوي 2N. ويلاحظ وجود فجوات في الطاقة بين كل قطاع وآخر، يطلق عليه إسم القطاع الممنوع أو المحظور ويعتمد عرض القطاع الممنوع على المسافة بين الذرات في البلورة فكلما كانت المسافة بين الذرات صغيرة كان عرض هذا القطاع صغير أو العكس صحيح. وهكذا نجد أنه يمكن أن تتداخل بعض قطاعات الطاقة فيما بينها (أي يصبح عرض القطاع الممنوع مساوياً للصفر).
|
|
تفوقت في الاختبار على الجميع.. فاكهة "خارقة" في عالم التغذية
|
|
|
|
|
أمين عام أوبك: النفط الخام والغاز الطبيعي "هبة من الله"
|
|
|
|
|
قسم شؤون المعارف ينظم دورة عن آليات عمل الفهارس الفنية للموسوعات والكتب لملاكاته
|
|
|