14 ]
Elektriciteit
dichtheid n aan vrije ladingen voor enkele materialen bij kamertemperatuur (aantal per cm3)
-
OEFENING
aluminium
Al
18,1 · 1022
calcium
Ca
4,6 · 1022
germanium
Ge
0,9 · 1013
goud
Au
5,9 · 1022
indium
In
11,5 · 1022
koper
Cu
8,7 · 1022
lood
Pb
13,2 · 1022
magnesium
Mg
8,6 · 1022
silicium
Si
0,8 · 1010
tin
Sn
14,8 · 1022
water
H2O
zilver
Ag
5,9 · 1022
zink
Zn
13,2 · 1022
1 · 1014
Bereken de dichtheid aan vrije elektronen in koper (in aantal per cm3). Gegevens: de massadichtheid van koper is = 8,96 g/cm3 de molaire massa van koper is M = 63,5 g/mol het atoomnummer van koper is 29 de elektronenconfiguratie van koper is [Ar] 3d104s1 Oplossing: We berekenen de massa m van exact 1 cm3 van dit blokje: = m/V m = · V = 8,96 g/cm3 · 1 cm3 = 8,96 g We bepalen de stofhoeveelheid n (‘het aantal mol Cu’) in dit blokje:
De tabelwaarde geeft een iets grotere waarde, nl. 8,7 · 1022 cm-3. Dat wijst erop dat bij sommige atomen er ook een elektron van het 3d-niveau vrij is.
m=n·M
n=
8,96 g m = 63,5 g/mol = 0,141 mol M
Het aantal koperatomen N is dan N = n · NA = 0,141 mol · 6,02 · 1023 atomen/mol = 8,49 · 1022 atomen Koper heeft 1 valentie-elektron. Als bij elk atoom dit elektron vrij is, zijn er 8,49 · 1022 vrije elektronen in die 1 cm3. De dichtheid aan vrije elektronen is dus 8,49 · 1022 cm-3.