Чему равно число свободных электронов в кристаллической решётке металлов?

В кристаллической решётке металлов, каждый атом связан с другими атомами через электронные связи. Некоторые электроны внешней оболочки атомов становятся свободными и могут передвигаться по решётке металла.

Число свободных электронов в кристаллической решётке металлов зависит от нескольких факторов, таких как количество атомов в решетке, тип металла и его химические свойства.

По классической теории электричества в твёрдых телах, каждый атом металла вносит по одному свободному электрону в решётку. Если металлический кристалл состоит из N атомов, то число свободных электронов будет равно N.

Однако, квантовая механика предлагает более сложное объяснение. В этом подходе, электроны рассматриваются как волны, для которых существуют разрешённые энергетические уровни. В кристаллической решётке металла, эти энергетические уровни образуют так называемую "энергетическую зону", и электроны заполняют эти уровни в соответствии с принципами запрещения Паули.

Количество свободных электронов в "зоне проводимости" зависит от температуры, которая влияет на количество электронов, способных перейти из "зоны запрещённых энергетических уровней" в "зону проводимости". Это объясняет почему некоторые металлы являются отличными проводниками электричества при комнатной температуре, а другие имеют повышенное сопротивление.

Таким образом, чтобы определить точное число свободных электронов в кристаллической решётке металла, нужно знать конкретные параметры каждого металла, а также условия температуры и состояние проводимости.

В общем случае, количество свободных электронов в металле пропорционально количеству атомов в кристаллической решётке. Но чтобы получить точное число, нужно учитывать множество сложных физических и химических факторов, не рассматриваемых в данной упрощённой модели.