Combinaisons atomiques

Tout ce qui a du poids est de la matière. Selon la théorie de l'atome, toute matière, qu'elle soit solide, liquide ou gazeuse, est composée d'atomes. Un atome contient une partie centrale appelée noyau, qui contient les neutrons et les protons. Normalement, les protons sont des particules chargées positivement et les neutrons sont des particules chargées de manière neutre. Les électrons qui sont des particules chargées négativement sont disposés en orbites autour du noyau d'une manière similaire au réseau de planètes autour du Soleil. La figure suivante montre la composition d'un atome.

On trouve que les atomes de différents éléments ont un nombre différent de protons, de neutrons et d'électrons. Pour distinguer un atome d'un autre ou pour classer les différents atomes, un nombre qui indique le nombre de protons dans le noyau d'un atome donné, est attribué aux atomes de chaque élément identifié. Ce numéro est connu sous le nom deatomic numberde l'élément. Les numéros atomiques de certains des éléments associés à l'étude des semi-conducteurs sont donnés dans le tableau suivant.

Élément symbole Numéro atomique
Silicium Si 14
Germanium Ge 32
Arsenic Comme 33
Antimoine Sb 51
Indium Dans 49
Gallium Géorgie 31
Bore B 5

Normalement, un atome a un nombre égal de protons et d'électrons planétaires pour maintenir sa charge nette à zéro. Les atomes se combinent fréquemment pour former des molécules ou des composés stabilisés grâce à leurs électrons de valence disponibles.

Le processus de combinaison d'électrons de valence libres est généralement appelé bonding. Voici les différents types de liaisons qui ont lieu dans les combinaisons d'atomes.

  • Une liaison ionique
  • Liaison covalente
  • Collage métallique

Parlons maintenant en détail de ces liaisons atomiques.

Une liaison ionique

Chaque atome recherche la stabilité lorsque les atomes se lient pour former des molécules. Lorsque la bande de valence contient 8 électrons, on dit qu'il s'agit d'unstabilized condition. Lorsque les électrons de valence d'un atome se combinent avec ceux d'un autre atome pour devenir stables, on l'appelleionic bonding.

  • Si un atome a plus de 4 électrons de valence dans la coque externe, il recherche des électrons supplémentaires. Un tel atome est souvent appelé unacceptor.

  • Si un atome contient moins de 4 électrons de valence dans la coque externe, il essaie de sortir de ces électrons. Ces atomes sont connus commedonors.

Dans la liaison ionique, les atomes donneur et accepteur se combinent fréquemment et la combinaison se stabilise. Le sel commun est un exemple courant de liaison ionique.

Les figures suivantes illustrent un exemple d'atomes indépendants et de liaisons ioniques.

On peut voir sur la figure ci-dessus que l'atome de sodium (Na) donne son 1 électron de valence à l'atome de chlorure (Cl) qui a 7 électrons de valence. L'atome de chlorure devient immédiatement suréquilibré négativement lorsqu'il obtient l'électron supplémentaire, ce qui fait que l'atome devient un ion négatif. Alors que d'un autre côté, l'atome de sodium perd son électron de valence et l'atome de sodium devient alors un ion positif. Comme nous le savons, contrairement aux charges, les atomes de sodium et de chlorure sont liés entre eux par une force électrostatique.

Liaison covalente

Lorsque les électrons de valence d'atomes voisins sont partagés avec d'autres atomes, une liaison covalente se produit. Dans la liaison covalente, les ions ne se forment pas. Il s'agit d'une dissemblance unique dans la liaison covalente et la liaison ionique.

Lorsqu'un atome contient quatre électrons de valence dans la coque externe, il peut partager un électron avec quatre atomes voisins. Une force covalente est établie entre les deux électrons de liaison. Ces électrons décalent alternativement des orbites entre les atomes. Cette force covalente lie les atomes individuels ensemble. Une illustration de la liaison covalente est montrée dans les figures suivantes.

Dans cet arrangement, seuls les électrons de noyau et de valence de chaque atome sont représentés. Les paires d'électrons sont créées parce que les atomes individuels sont liés ensemble. Dans ce cas, cinq atomes sont nécessaires pour compléter l'action de liaison. Le processus de liaison s'élargit dans toutes les directions. Chaque atome est maintenant lié ensemble dans un réseau de réseau et une structure cristalline est formée par ce réseau de réseau.

Collage métallique

Le troisième type de liaison se produit généralement dans de bons conducteurs électriques et il est appelé liaison métallique. Dans la liaison métallique, une force électrostatique existe entre les ions positifs et les électrons. Par exemple, la bande de valence du cuivre a un électron dans sa couche externe. Cet électron a tendance à se déplacer autour du matériau entre différents atomes.

When this electron leaves one atom, it instantly enters the orbit of another atom. The process is repetitive on a nonstop basis. An atom becomes a positive ion when an electron leaves it. This is a random process. It means that one electron is always linked with an atom. It does not mean that the electron is associated with one particular orbit. It is always roaming in different orbits. As a consequence, all atoms are likely to share all the valence electrons.

Electrons hang around in a cloud that covers the positive ions. This hovering cloud bonds the electrons randomly to the ions. The following figure shows an example of the metallic bonding of copper.