0000003 (21)

zanych w atomach lub cząsteczkach oraz od stopnia ich zdolności do wzajemnego przesuwania się w polu elektrycznym.

W gazach, praktycznie biorąc, nie ma oddziaływań międzycząsteczkowych i dlatego swobodne atomy lub cząsteczki pozostają elektrycznie obojętne, dzięki czemu w gazach nie ma ładunków swobodnych. Z tego względu w warunkach normalnych gazy charakteryzują się bardzo dużą opornością właściwą. Przenikalność elektryczna gazów jest także mała, nieznacznie tylko większa niż przenikalność próżni, co wynika z małej przesuwal-ności ładunków związanych w atomach swobodnych. Dopiero zadziałanie dowolnego czynnika jonizującego (np.wysokiej temperatury, promieniowania jonizującego) zmniejsza radykalnie oporność gazu, gdyż część cząsteczek ulega jonizacji, a jony są już ładunkami swobodnymi, przesuwającymi się w polu elektrycznym.

W cieczach cząsteczki powiązane są ze sobą siłami spójności. Są one jednak za słabe, aby mogły w zasadniczy sposób wpłynąć na pomniejszenie energii wiązania ładunków związanych. Tak więc ciecze jednorodne są w zasadzie izolatorami elektrycznymi. Są jednak wyjątki, jak np. woda, która w niewielkim stopniu dysocjuje nawet bez udziału czynników zewnętrznych, a powstałe jony stanowią ładunki swobodne. One odpowiedzialne są za to, że nawet najczystsza woda, chociaż bardzo słabo, to jednak przewodzi prąd elektryczny. Poza tym w wodzie wyjątkowo silnie dysocjują elektrolity, tj. sole, kwasy i zasady. Zatem niewielkie domieszki tych substancji w wodzie bardzo silnie wpływają na wzrost jej przewodności.

Bardzo duże siły wiązania występujące między atomami w ciałach stałych w zasadniczy sposób wpływają na warunki energetyczne elektronów walencyjnych tych atomów. Spotykamy tu różne sytuacje, począwszy od ciał, w których elektrony walencyjne są bardzo silnie związane z atomami (ciała te są dobrymi izolatorami), a skończywszy na ciałach, w których elektrony są całkowicie swobodne (dobre przewodniki elektryczne — metale). Między tymi skrajnościami znajduje się liczna grupa ciał, w których elektrony nie są co prawda swobodne, ale dają się łatwo uwalniać od atomów i wtedy już mogą poruszać się swobodnie wewnątrz ciała (półprzewodniki).

Do dokładniejszego, zarówno jakościowego, jak i ilościowego opisu niektórych elektrycznych właściwości ciał stałych, zwłaszcza krystalicznych, stosuje się pojęcie pasm energetycznych. Pasma te powstają w procesie łączenia się atomów w regularną sieć krystaliczną.

W miarę wzajemnego zbliżania się atomów przy tworzeniu ciała stałego zachodzi nakładanie się atomowych poziomów energetycznych. Najpierw nakładają się poziomy zewnętrzne (walencyjne) atomów, a w miarę dalszego zbliżania — również poziomy położone głębiej.

Ryc. 17. la przedstawia przypadek tworzenia się coraz bardziej poszerzających się pasm, powstających najpierw z poziomów energetycznych 3p, następnie 3s atomów sodu, w miarę wzajemnego zbliżenia się tych atomów. Widać, że dla odległości r₀, przy której atomy w sieci krystalicznej kryształu sodu pozostają w stanie równowagi, te dwa pasma nakładają się na siebie, czyli nie ma między nimi przerwy energetycznej, lub inaczej — że szerokość przerwy wynosi zero.

Każde pasmo składa się z oddzielnych, ale bardzo blisko siebie leżących poziomów, których ilość w paśmie odpowiada liczbie atomów tworzących kryształ. O właściwościach elektrycznych kryształu decydują dwa najwyższe pod względem energetycznym pasma,

303