Hoofdstuk 7: Elektronentheorie

Hoofdstuk 7:
Elektronentheorie
Alain Risack
1
Papier opheffen zonder aan te raken?
Papier opheffen zonder aan te raken?
Reeds bekend in de oudheid (600 v Chr.)
Barnsteen = elektrum
Oorzaak?
Risack A
7 Elektronentheorie
2
1
Ontdekking van de ladingen.
~ 600 v Chr.: beschrijving aantrekken van papyrus door barnsteen.
~ 1600 n Chr.: William Gilbert (Eng. Arts en Fysicus 1544-1603)
Onderzoek “alle” stoffen.
–
Ontdekt 2 groepen:
1° gedrag als barnsteen: ELEKTRISEERBAAR.
2° geen gedrag als barnsteen: NIET ELEKTRISEERBAAR.
– Zijn theorie:
• Bij wrijven ontstaan STEEDS ladingen.
1° groep: ladingen blijven ter plaatse.
2° groep: ladingen verspreiden zich.
– Wat ontdekte hij?
• 1°groep =. . . . . . . . . . .
• 2°groep = . . . . . . . . . . .
Risack A
3
Ontdekking van de ladingen.
~ 1700 n Chr.
– Du Fay
• Waarnemingen: geëlektriseerde harsstaven stoten af; glas idem
• Geëlektriseerd glas trekt geëlektriseerd hars aan.
• Verklaring:
..............................................
Risack A
7 Elektronentheorie
4
2
Ontdekking van de ladingen.
~ 1700 n Chr.
– Benjamin Franklin (Amerikaans fysicus 1706-1790)
• Onderzoekt “alle” isolatoren en kan ze allemaal indelen in 2 groepen.
• Besluit:
– er zijn slechts 2 soorten ladingen.
– Glasachtige: + groep.
– Harsachtige: - groep.
• Merk op: de atoomstructuur was nog niet bekend!
• Hedendaagse verklaring:
– + groep = . . . . . . . . . . . . . . . . . .elektronen.
– - groep = . . . . . . . . . . . . . . . . . elektronen.
– Die afspraken legden het teken van de ladingen vast.
Risack A
5
Atoomstructuur.
~ Een atoom bestaat uit een kern waar elektronen rond draaien.
Vb. een aluminiumatoom:
~ Elk elektron heeft een negatieve lading (volgens afspraak Franklin)
Qe= -1,602.10-19C; massa = 9,1093897.10-31 kg
~ De kern:
Qp= +1,602.10-19C ; massa = 1,6726231.10-27 kg
Atoom heeft evenveel protonen als elektronen = neutraal.
– Neutronen: elektrisch neutraal; massa = 1,67492896.10-27 kg
– Protonen:
Risack A
7 Elektronentheorie
6
3
Atoomstructuur.
~ Elektronen bewegen op “schillen”
~ Baan = elliptisch; schematisch cirkelvormig getekend.
Li atoom
O atoom
1 = elektronenbanen en elektronenschillen.
2 = schematische voorstelling.
~Atomen hebben neiging om hun buitenschil voltallig te maken =
scheikundig stabiel.
K schil voltallig = 2 elektronen;
Andere schillen voltallig = 8 elektronen.
Risack A
7
Atoomstructuur.
~ Vrije ladingen.
– Elektronen die bewegen van de buitenschil van het ene atoom naar de
buitenschil van een ander atoom.
– Metalen (geleiders) vormen een kristalrooster bestaande uit positieve ionen en
daartussen vrije elektronen. Vb. koper:
– Geleiders zoals Cu, Ag, Au, enz. hebben +/- 1020 vrije ladingen per mm3
• 1,2 of 3 e- op buitenste schil
– Isolatoren hebben er praktisch geen.
• 6,7 of 8 e- op buitenste schil
– Halfgeleiders …
• 4 e- op buitenste schil => covalente binding
Risack A
7 Elektronentheorie
8
4
Basiseigenschappen.
~ Basiseigenschappen van ladingen.
~ Voorbeelden uit dagelijks leven:
–
–
–
...............................
...............................
...............................
~ Nadelen in industrie:
–
–
...............................
...............................
~ Toepassingen:
–
–
...............................
...............................
Risack A
7 Elektronentheorie
9
5