Е. Айсберг - Транзистор - Это оччень просто! (1076438), страница 4
Текст из файла (страница 4)
4. Схематическое мзобаамаззс атома залая, показывающее расвралалавза алсвтравав оо разлвчвмм обалаяяам. Н лзястазтсла. ности орбягм расволагаютса в разлзчвых плоскостях. Н.— Хорош же ты> Открыв мие существование маогочисленаых обо. почек, из-за чего атом напомнил мие луковиду, ты сразу же запрещаешь мне очистить зту луковицу. Уж ие хочешь ли ты уберечь меня от слез?.. НеЬтра/гьное сос!угоянйге и ггонггз/гцгга Л. — Решение, которое мы должны принять, вполие эакоиио. Что нас интересует в конечном счете? — Электрическое состояние атомов Однако обычно атом содержит электронов столько >ке, сколько и протоков, в результате чего отрицательные заряды первых уравновешиваются положительными зарядами вторых.
Такой атом электрически и е й т р алек. Но может случаться, что внешние силы сорвут у атома олин или несколько электронов. В этом случае равновесие варушается: общая сумма отрицательных заряпов электроиов оказывается меньше положительного заряда ядра. Такой атом называют положительиым и о и о ч. Н. — А если, наоборот, по той или иной при пше атом получит избыточные электроны, то ои станет отрицательным Я подозреваю, что в этом случае его можно назвать отрицательиым ианом.
Л. — Превосходно' Однако такие потери или приобретения электронов (амеиуемые и о и и з а ц и е й) могут иметь место главиым образом на виешией оболочке, т. е. там, где меиьше проявляется сила притяжения ядра. Н, — Да, я понимаю, что в этих условиях иас могут иитересовать только электроны, находящиеся иа этой внешней оболочке. О >' О" -О (аа за',1 ф О (> / р м ! ! ! ! / / / / / гз Л. — Для этого есть еще одна причина, Именно эта оболочка опре'деляет химические свойства элементов. Атом действительно удовлетворен своим существованием только тогда, когда имеет на своей внешней орбите 8 электронов. В этих .условиях атом стабилен н не помышляет ни о приобретении, ни о потере электронов. Так, например, неон, имеющий на огоей внешней оболо гке Е 8 электронов, весьма этим счастлив и не стремится вступить в связь с каким бы то ни было другим химическим элементом.
А фтор, имеющий нв этой же внешней оболочке только 7 электронов, только н ищет, как бы вступить в комбинацию с другим элементом, способным уступить ему ! электрон для пополнения состава внешней оболочки до 8. Н. — А как осуществляются такие супружеские сочетапияг Рис. б. Дяа атома аолороха (Н) саапми электронами дополняют ко" личестао элактроиов иа оболочке Ь атома кислорода (О) до восьми. В результате абьеликеикя этих трех атомов образустск молекула окиси водорода, имаиусчаа обмч. ио ... водой (Нзо). Л. — Возьми для примера хлор, у которого на внешней оболочке М 7 электронов, и натрий, имеющий 2 электрона на оболочке К, 8 электронов на оболочке Е и только ( электрон на оболочке М.
Вот тебе пример идеальной пары. Входя в комбинацию с хлором, натрий передает ему свой единственный электрон с внешней оболочки и доводит до 8 количество электронов на его внешней оболочке. Одновременно с этим у натрия внешней станет оболочка Е со своими 8 электронами, принеся ему тем самым высокую стабильность (рис.
8). Н. — Да, но, получив избыточный электрон, хлор онажется иопизированным отрицательно, а потерявший свой электрон натрий станет положительным ионом р Л.-- Разумеется. Взаимное притяжение этих двух ионов сделает стабильной конструкцию молекулы, появившейся в результате этого бракосочетания. Н. — А как называется новое веществоз Л. — Хлористый натрий, если ты будешь покупать его в магазине химических реактивов ио в бакалее зто же вещество продается под названием поваренной соли.
Супргужескгйе вопросы -о- С( иа гу ~ .','<3 ~ ' ~ ~(.:ь ~ - о-- 'с(,(у --о-- алсримвнркй -о нас( Ф .о. 1 -ль -о. б ф ф ° г~ р у (~ 1~ е (г - о.- г ь -о-- 'ц длгористмй митрий рнс. э. При сасдиисиии атома хлора (С1) с атомом загрея (Ха) образуется молекула хлористого «агрия. -Н (д ( ° 1 х дг ч-~ Н о- l ~~,гу 'о, ао( (, )' ф' 1 ° 1м л г Н.— Я в этом не был уверен...
А теперь я предполагаю, что такии образом можно объяснить и другие бракосочетания атомов. Как, напри. мер, происходит зто при образовании молекулы воды? Л. — Объединение происходит очень' любезно, Атом кислорода имеет О Н за внешней оболочке й б электронов, следовательно, иа ней имеется ешс даа свободных места, и кислород занимает их у двух атомов водородз, так как, позволь тебе напомнить, атомы водорода имеют всего лишь пс одному электрону (рис. б). Н. — Теперь я понимаю, почему молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, Л.
— Внешнюю оболочку часто называют в а л е нт но й, имея в виду что количество электронов на ней показывает, в какие комбинации атон ~ЮййВРв может войти. Валентным числом называют количество недостающих до ста. бильного состояния электронов или же, наоборот, количество электронов, которые атом способен отдать другому атому, чтобы стать стабильным. Рнс. 7. Распрелеленне электронов (обшее количества которых носит нззвакне «атомного номераю по разлнчным оболочкам у основнмх элементов, используемых лла нзготовленна транзвсторав. жнрным шркбпом обозначеаы пнфры, опрелелаюшне ва- лентность. В. — Прости меня, ио это мне не совсем понятно. Л. — Если на внешней оболочке имеется б илн 7 электронов, то до полного комплекта из 8 электронов ей недостает соответственно 2 или электрона. О таких атомах говорят, что они дну в а ленты ы и одноэ ал ен т и ы.
Но если внешняя оболочка содержит 1, 2 или 3 электрона, то атом будет более склонен отдать эти электроны. В этом случае ыы имеем одновалентные, двувалентные и трехвалентиые элементы. Н. — А если внешняя оболочка имеет 4 электрона? Ф.; Л.— В этом случае атом был бы более счастлив объединиться сдру. гим атомом, имеющим также 4 электрона на внешней оболочке. Следова.
тельно, такои атом ч е т ы реха а л е н ген. Именно такие атомы у германия и кремния, используемых в производстве транзисторов, и у углерода, Наконец, если внешняя оболочка содержит 5 электрояов, то атом называется п я т и в а л е н т н ы м. И возвращаясь к вопросу о транзисторах, я представлю тебе несколько химических элементов, используемых при их производстве. С одной стороны, это алюминий, индий и галлий, внешняя оболочка которых содержит только 3 электрона, т.
е. трехвалентиые элементы, а с другой стороны мышьяк и сурьма с 5 электронами на внешней ободочке, т. е. пятивалентные элементы (рис. 7). ОбЩЕСтПВЕННаЯ жйбЗИЬ ажОМОВ Н.— Неужели мы будем рассматривать таким способом все химические элементы? Л. — Нет, успокойся. Мы ограничились элементами, имеющими важное значение в технологии транзисторов.
Но мы допустим ошибку, если изучим только индивидуальную психологию атомов. Нас особенно должна анте есовать их общественная жизнь. За исключением таких неисправи- Р мых индивндуалистов, как веон с 8 электронами на внешней орбите, которые боязливо отказываются от всякого объединения, атомы (не забывай этого!) живут в обществе. И их группировки имеют более или менее организованный характер.
В твердых телах (за исключением тех, что по своей структуре похожи на жидкости, как, например, стекло)' атомы расположены в строго определенном порядке: они образуют кристаллические решетки. Н. — Каким же образом они объединяются? Л. — Это зависит от характера вещества. Возьмем в качестве примера германий или кремний. В этих веществах каждый атом своими четырьмя внешними электронами связан с четырьмя другими атомами: по одному электрону на каждый соседний атом, В свою очередь, каждый из соседних атомов отдает для связи с данным атомом по одному электрону. Я нарисовал здесь только один атом, связанный с четырьмя своими соседями (рис. 8).
Но каждый из них, рнс. З. Атом гврманн», валокяшняс» в нантра куба, связан свонмн налантнммн лактронамн с чатмрьмя лругнмн атомамн !куб нарисован лишь лла тога, чтовм пояснять расноложсннв атомов в яространствс!. Крвсталлм углсрола я крамнвя ямсют аналогичную струк- туру. з свою очередь, связан с четырьмя соселними атомами (в том числе и с атомом, изображенным в центре нашего рисунка) н т. д. Теперь создается впечатление, что каждый атом имеет по 8 периферийных электронов, что, как ты видел, определяет условие стабильности, Попытайся представить подобное правильное размещение атомов в пространстве.
Н. — Очень забавная картинка: висящие в пустоте шарики, каждый из которых наподобие индусских богов протягивает своим соседям четуры руки!.. И все твердые тела образуют подобные кристаллы? Л. — 1-!ет, Незнайкин. Ио несколько других элементов имеют такое же распределение атомов, в частности углерод, большие кристаллы которого называются... Н. †...алмазами. Это, мой дорогой друг, я знал. Нам повезло, что транзисторы делают из германия, а не из алмазов, иначе транзисторы стоили бы очень дорого.
Л.— Да, если бы можно было делать транзисторы из алмазов... Одна ко существует много других типов кристаллов, которые нас сегодня не интересуют. 1!о нам чрезвычайно важно изучить свойства электро»о внешней оболочки или, как их еще называют, п е р и ф е р и й н ы х электронов.
Н.— Ты мне сказал, что они легче других отрываются от атома, потому что слабее притягиваются его ядром. Л. — Это правильно, но они отрываются лишь тогда, когда на внешней оболочке их мало — один, два или трн. Под этот случай попадают все металлы. Золото, серебро и медь имеют всего лишь по одному периферийному электрону; железо, яник, магний — по два, а алюминий ймеет лаже три электрона. Эти электроны легко отрываются от атома и, став свободными, образуют тот поток электронов, который мы называем электрическим током. В отличие от металлов металловды имеют больше электронов на внешней оболочке, и эти электроны не проявляют тенденции к бродяжничеству, к которому так склонны их собратья, находящиеся в атомах металлов, Вот почему металлоиды являются изоляторами. Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
