15. Елементи зонної провідності твердих тіл. Власна і домішкова провідність напівпровідників.

Власна провідність напівпровідників має електронну та діркову природу і зумовлена переміщенням електронів, які походять із власних атомів кристалічної гратки. Атом, що втратив електрон, стає позитивним йоном, надлишок позитивного заряду якого називають «діркою». Якщо на місце дірки перейде електрон від іншого атома, то дірка виникає в іншому місці. Тому дірки в усьому кристалі хаотично переміщаються від одного атома до іншого. Також за рахунок енергії теплових коливань гратки або інших зовнішніх впливів частина електронів переходить із валентної зони в зону провідності, що супроводжується утворенням у валентній зоні електронної ваканції, тобто виникнення дірки. Питома електропровідність: γ=en_eu_e⁰+en_pu_p⁰, де n- концентрації, u- рухливості електронів та дірок. Домішкова провідність напівпровідників. Електронна провідність виникає тоді, коли домішкою слугують атоми з валентністю на одиницю більшою, ніж в атомів матриці. Напр, у германію(IV) з домішкою фосфору(V). Домішкові атоми P слугують донорами електронів.

Діркова провідність домішкова виникає, коли домішками є атоми з валентністю на одиницю меншою, порівняно з атомами основної речовини напівпровідника. Напр, у германію(IV) з домішкою бору(ІІІ). На місці електрона, вилученого у атома Ge, виникає електронна вакансія – позитивна дірка. Під впливом зовнішнього електричного поля виникає потік дірок у напрямі поля, тобто утворюється електричний струм.

16. Електричний струм у газах. Іонізація і рекомбінація. Електри́чний струм — упорядкований рух заряджених частинок у просторі:в іонізованих газах — йони й електрони. Загалом гази не проводять електричний струм або мають дуже низьку електропровідність, оскільки їхні молекули нейтральні, проте якщо частина атомів газу йонізується, він стає здатним до проводження електричного струму. В газах також можливі газові розряди або при іонізації зовнішнім джерелом, або внаслідок ударної іонізації в самому розряді.

Іонізація (йонізація) — утворення електрично заряджених частинок — вільних електронів та іонів з електрично нейтральних частинок середовища. Іонізація в газах — в результаті відриву від атома або молекули одного або декількох електронів під впливом зовнішніх чинників; Рекомбінація — процес об'єднання пари "комплементарних" у певному сенсі частинок чи квазічастинок з утворенням "цілісного" об'єкту. Стосовно до електронів і йонів у газовому розряді процес рекомбінації протилежний процесу іонізації.

Процеси переносу

Для газу характерні високий коефіцієнт самодифузії.

Гази мають невисоку теплопровідність, оскільки передача енергії від молекули до молекули відбувається за рахунок нечастих зіткнень. Цим пояснюються добрі теплоізоляційні властивості вовни й вати, матеріалів, в яких більшість об'єму заповнене повітрям. Але в газах діє інший механізм передачі тепла — конвекція.

17. Явище електролізу. Закон Фарадея для електролізу. Електро́ліз – розклад речовин (напр., води, розчинів кислот, лугів, розчинених або розплавлених солей тощо) постійним електричним струмом.

Електроліз полягає в електрохімічних процесах окиснення та відновлення на електродах. При електролізі позитивно заряджені йони (катіони) рухаються до катода, на якому електрохімічно відновлюються. Негативно заряджені йони (аніони) рухаються до анода, де електрохімічно окиснюються. В результаті електролізу на електродах виділяються речовини в кількостях, пропорційних кількості пропущеного струму. Електроліз застосовується для одержання багатьох речовин (металів, водню, хлору та ін.), при гальваностегії (нанесенні металічних покриттів), гальванопластиці (відтворенні форми предметів), а також у хімічному аналізі (полярографія).

Реакції, які відбуваються при електролізі на електродах називаються вторинними. Первинними є реакції дисоціації в електроліті. Поділ реакцій на первинні й вторинні допоміг Майклу Фарадею встановити закони електролізу.

Закони Фарадея – основні закони електролізу. Встановлюють взаємозв’язок між кількістю електрики, яка проходить через електропровідний розчин (електроліт), і кількістю речовини, яка виділяється на електродах.

Перший закон: маса m речовини, яка виділилась на електроді під час проходження електричного струму, прямо-пропорційна значенню q електричного заряду, пропущеного черезелектроліт,

,

де k – електрохімічний еквівалент речовини, m - маса речовини, q - заряд .

Другий закон: електрохімічні еквіваленти елементів прямо-пропорційні їх хімічним еквівалентам.

,

де A - атомна маса речовини,   - заряд її йона, F - число Фарадея. Частка A/ν називається хімічним еквівалентом.