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Introdução à Física Atômica: Átomos, Íons e Semicondutores, Notas de estudo de Engenharia Elétrica
Conceitos básicos da física atômica, incluindo a constituição atômica da matéria, a estrutura do átomo, as cargas elétricas de partículas, as órbitas eletrônicas e os iões positivos e negativos. Além disso, discute-se sobre os elétrons de valência, condutores, isoladores e semicondutores.
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
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1 http://www.prof2000.pt/users/lpa
Constituição atómica da matéria.
Condutores
Isolantes
Semicondutores
Constituição da matéria
A matéria que se pode encontrar no estado sólido,
liquido ou gasoso é constituída por moléculas e
estas podem ainda ser subdivididas em partículas
menores que são os átomos.
Exemplo:
1 molécula de água 2 átomos de hidrogénio 1 átomo de oxigénio
H
2
O ^ H 2 +^ O
Carga elétrica das partículas
A carga elétrica do elétrons é igual à carga do prótons, porém de sinal contrário: o elétrons possui carga negativa (-) e o prótons carga elétrica positiva (+). O nêutrons não possui carga elétrica, isto é, a sua carga é nula.
Órbitas eletrônicas
Num átomo, os elétrons que giram em volta do núcleo distribuem-se em várias órbitas ou camadas eletrônicas num total máximo de sete (K, L, M, N, O, P, Q).
Iões positivos e iões negativos
Um átomo quando electricamente neutro poderá ganhar (receber) ou perder (ceder) elétrons. Quando ele ganha um ou mais elétrons, dizemos que se transforma num íon negativo (ânion). Quando um átomo perde um ou mais elétrons, dizemos que ele se transforma num íon positivo (cátion). Exemplo: Se o átomo de sódio (Na) ceder um elétrons ao átomo de cloro (Cl) passamos a ter um íon positivo de sódio e um íon negativo de cloro.
C
l
N
a
- (^) + íon positivo de sódio íon negativo de cloro
elétrons de valência
elétrons de valência A órbita eletrônica ou camada mais afastada do núcleo é a camada de valência e os elétrons dessa camada são chamados de elétrons de valência. Num átomo, o número máximo de elétrons de valência é de oito. Quando um átomo tem oito elétrons de valência diz-se que o átomo tem estabilidade química ou molecular.
Isoladores
Os átomos que têm entre 5 e 8 elétrons de valência não cedem facilmente elétrons já que a sua camada de valência está quase completa (para estar completa deveria ter 8 elétrons de valência). O vidro, a mica, a borracha estão neste caso. Estes materiais não são condutores da corrente elétrica porque não têm elétrons livres sendo necessário aplicar- lhes uma grande energia para passar os elétrons de banda de valência para a banda de condução.
Semicondutores
Os átomos com 4 elétrons de valência geralmente não ganham nem perdem elétrons, é o que acontece com os materiais semicondutores, Germânio (Ge) e Silício (Si). Número atómico do Germânio: 32 Número atómico do Silício: 14