Үелэх систем

2009 оны Е-бико Уралдаан тэмцээнд түрүүлсэн Ууганжаргал үелэх системт татаж аваад үзээрэй суулгах шаардлагагүй. Үнэхээр сайхан хийсэн аргагүй түрүүлэхээр бүтээсэн байна

Металлын холбоо

Металл үүсэхэд түүний атомын валентын электронууд бүрхүүлээсээ салж, металлын ионуудын / эерэг цэнэгтэй/ хоорондуур хөдөлж байх чөлөөт электронууд болно. Иймээс металлын ионуудын хооронд электрон үүл, манан буй болох бөгөөд энэ нь металлын атомуудыг хооронд нь холбож “гагнах” шалтгаан болж өгнө. Ингэж металл холбоо чөлөөт электронуудын тусламжтайгаар үүсдэг ажээ. Металл доторх нэгэн чөлөөт электроныг авлаа гэхэд тэр электроныг тодорхой чөлөөт электронууд бүгд нэгэн зэрэг бүх атомдаа хамаарна гэж үздэг. Металл холбоо валентын холбооны адил чиглэсэн шинж байдал үгүй явдал үүнтэй холбоотой юм.

Идэвхжилийн энерги

Химийн урвал явагдсан байхын тулд урвалд орж байгаа бодисуудын молекул юмуу атом, ионууд хоорондоо мөргөлдөж, улмаар бүтэц байгуулал үүссэн байх ёстой. Гэтэл молекул нэг бүр химийн урвалд хүргэдэггүй байна. Харин мөргөлдсөн хэсгүүд хоорондоо ойртож, тэдний хооронд электроны шилжилт, хуваарилалт явагдаж химийн шинэ холбоо үүссэн үед л сая урвал явагддаг. Өөрөөр хэлбэл, мөргөлдөж байгаа хэсгүүд, электроны үүлсийнхээ харилцан түлхэлцэх хүчийг (энергийн саадыг) давж чадах тийм бэлтгэл энергитэй болсон үед л урвал сая явагдана гэсэн үг.

Талстыг цэвэрлэх ба ургуулах нь

Ямарваа хагас дамжуулагчийг хувийн дамжуулалтай болтол цэвэрлэх нь хагас дамжуулагчийн техникийн нэгэн зорилго юм. Цэвэрлэх арга олон байдаг боловч үндсэндээ хоёр шатнаас тогтоно. Юуны өмнө химийн цэвэрлэгээ хийж спектрын цэвэр бодис гаргана. Химийн аргаар ялгагдахгүй хольцыг цаашид физикийн аргаар цэвэрлэнэ. Одоо үед германи ба цахиурыг л хамгийн сайн цэвэрлэж чадаж байна. Маш цэвэр бодис гаргахад хамгийн дэлгэрсэн нь зонын хайлалтын арга юм. Энэ аргын гол санаатай танилцая.

Талстын электроны төвшнүүдийн үелсэн зон бүтэц

Металл, хагас дамжуулагч ба хөндийрүүлэгч бодисын учрыг тайлбарлахын тулд талст торын үүсэхэд атомын электрон бүрхүүл, түүнчлэн атомын электронуудын төлөв ямар байдалд ордгийг үзэх явдал чухал юм. Энэ тухай сургаалыг талстын зонын онол гэж нэрлэдэг. Зонын онолын тусламжтайгаар металл, хөнкийрүүлэгч ба хагас дамжуулагч бодисуудын хоорондын ялгааг амархан тайлбарлаж болно. N ширхэг атомууд авч эдгээрээс талст тор үүсэхийг үзье.

Металлын хими шинж

Металлууд нь электроноо алдаж нэмэх цэнэгтэй ион болох онцлог шинжтэй учир дан металлууд химийн процесст анижруулагчийн үүрэг гүйцэтгэнэ. Металлуудын ангижруулагч чадлыг тэдгээрийн иончлох потенциалын хэмжигдэхүүнээр нь тодорхойлно. Иончлох потенциал багатай металлууд идэвхтэй ангижруулагч байдаг. Үелэх системийн үндсэн бүлгийн элементүүдийн дээрээсээ доошлоход тэдгээрийн атомуудын радиус нь ихэсдэг учир, иончлох потенциал нь буурах ба металлуудын ангижрагч чадал нь ихэснэ. Жишээ нь: II бүлгийн үндсэн бүлэгт металлуудын ангижруулагч шинж Be-Ba руу ихэснэ.

Металлын физик шинж

Бүх металл (мөнгөн уснаас бусад) хатуу, олонх нь хар саарал, мөнгөлөг цагаан өнгөтэй бөгөөд нягтаараа 5000кг/м3-ээс бага бол хөнгөн, их бол хүнд металл гэж 2 ангилагддаг. Жишээ нь: Хамгийн хөнгөн нь лити (530кг/м3), хүнд нь осми (22480кг/м3) болно. Мөн хайлах температурын хувьд 10060С-ээс дээш бол муу хайлдаг гэнэ. Жишээ нь: мөнгөн ус -380С-д шингэнд шилждэг, галли 300С-д, вольфрам 33900С-д хайлах жишээтэй. Түүнчлэн бүх металлыг хар металл, өнгөт металл гэж ангилдаг.

Металл, хөндийрүүлэгч /диэлектрик/ хагас дамжуулагч бодисын учир

Нэг валенттай атомуудаас тогтсон бодис авъя. Жишээлэхэд Na: Натрийн атомын хамгийн гадна талын бүрхүүлд нэг электрон байдаг. Натрийн N атомаас тогтсон талстын гадна талын зонд N электрон сууна. Гэтэл энэ зоныг дүүргэхэд дахиад N электрон хэрэгтэй билээ. Энд Паулийн зарчим ёсоор 2N электрон байж болно. Иймээс энэхүү зонын доторхи энергийн төвшнүүдийн дөнгөж хагас нь бөглөгдөж болохоор дүүрэн биш байна. Ийм зоныг үндсэндээ бодисын дамжууллын зон гэж нэрлэдэг.

Металл ба электрон

Металлын дулаан, цахилгааныг сайн дамжуулах уян хатан, давтагдах чанартай зэрэг олон үндсэн шинжүүд нь металл доторх чөлөөт электрон, металл холбоонд талст торын байгуулалтаар бүрэн тайлбарлагдана. Гялгар өнгийг металл бус гялгар бодистой хэн ч андуурахгүй ялгаж чаддаг. Энэ нь металлууд доторх чөлөөт электронууд гэрлийг сарниулах явдалтай холбоотой юм. Металл талстын 1 см3 эзлэхүүн дотор барагцаалбал 1025 тооны чөлөөт электронууд оршино. Эдгээр үй олон электронууд металлын энэ тэр атомд хувилан ноогдох биш харин бүх атомуудад нийтэд нь хамаарна. Атомын электронууд мөн тодорхой төлөвүүдэд, өөрөөр талстын доторх энергийн төвшнүүдээр хувиарлагдан байршина. Паулийн зарчим ёсоор талстын энергийн нэг төвшинд хоёроос илүү электрон байж үл болно.

Металлыг гарган авах арга

Хүдрээс металлыг гарган авахын өмнө төрөл бүрийн аргаар түүнийг ашиггүй (шавар, чулууны) хольцоос цэвэрлэдэг. Үүнийг хүдэр баяжуулах гэнэ. Хүдэр бол үйлдвэрийн аргаар уул металлыг гарган авахад тохирсон эрдэс агуулсан уулын чулуулаг юм. Жишээ нь: алт, цагаан алт зэргийг баяжуулахдаа хүдрийг усаар угаах буюу эсвэл ямар нэгэн бодист уусган эцэст нь тунгаан баяжуулдаг. Хүдрийг баяжуулдаг олон арга байдаг. Үүнд: усаар угаах, цахилгаан болон соронзон орны туслалцаатайгаар ялгах, хүнд хөнгөнөөр нь ангилах, хөрвүүлэх зэрэг аргуудыг голлон хэрэглэдэг. Хүдрийн баяжмалаас металл гарган авах үйлдвэрийн аргыг металлурги гэнэ.