Freie Elektronen: Definition, Eigenschaften und Rolle bei der Leitfähigkeit

Elektronen sind extrem kleine subatomare Teilchen mit der geringsten Masse aller elektrisch geladenen Teilchen. Während die meisten Elektronen in einem konstanten Orbit um den Kern kreisen, schweben freie Elektronen außerhalb des Atoms, nicht an ein Ion, Atom oder Molekül gebunden.

Freie Elektronen versus umkreisende Elektronen

Elektronen haben typischerweise die gleiche Anzahl von Protonen in einem einzelnen Atom, um das Gleichgewicht zu erhalten. Während Protonen sich im Kern befinden, kreisen die meisten Elektronen außerhalb des Kerns um ihn herum. Je weiter ein Atom vom Kern entfernt ist, desto wahrscheinlicher kann es sich aus seiner Umlaufbahn lösen und sich mit einem anderen Atom verbinden.

Chemische Bindungen

Freie Elektronen außerhalb können unter dem Einfluss angewendeter elektrischer oder magnetischer Felder manipuliert werden, um chemische Bindungen zwischen verschiedenen Arten von Atomen zu bilden, was zu neuen chemischen Bindungen oder Verbindungen führt. Speisesalz ist ein alltägliches Beispiel für zwei Elemente, Natriummetall und Chlorgas, die unter der Wirkung einer elektromagnetischen Ladung kombinieren und Elektronen teilen, um eine neue Verbindung zu bilden.

Kovalentverbindungen

Kovalente Verbindungen entstehen, wenn Atome gebunden sind und Elektronen teilen, anstatt Elektronen untereinander zu übertragen. Dieses Teilen freier Elektronen führt dazu, dass die geteilten Elemente ungefähr die gleiche elektromagnetische Ladung haben.

Ionenverbindungen

Ionenverbindungen entstehen, wenn ein Atom eine negative Ladung und ein anderes eine positive Ladung hat. Die beiden Atome ziehen sich magnetisch an, bilden eine Bindung, teilen jedoch ihre Elektronen nicht.