0306

czasem cr_Cu 1,6 <r_A1. Paradoks len znalazł wyjaśnienie na gruncie teorii pasmowej. Okazało się, że przewodność elektryczna zależy nie od liczby elektronów walencyjnych, lecz od stosunku liczby elektronów', będących w górnym, niezapełnionyin paśmie, do całkowitej liczby poziomów w tym paśmie.

Przewodniki elektronowe, w odróżnieniu od półprzewodników charakteryzują się:

9a

1)    ujemnym współczynnikiem temperaturowym przewodności właściwej— <0 lub

9T

9a

a. — — >0, co wyraża znana przybliżona zależność (p = p₀(l + a Ar)),

9T

2)    niezależnością a od £ (prawo Ohma),

3)    maleniem a przy wprowadzaniu domieszek.

W półprzewodnikach:

9<s

1)    — >0 (patrz wzór 17.11),

9 T .

2)    a nie zależy od E tylko dla słabych pól,

3)    a rośnie ze wzrostem stężenia domieszek,

4)    przewodnictwo ma zawsze charakter elektronowy i dziurowy.

Przewodniki jonowe. Przewodnikami jonowymi, zwanymi elektrolitami, mogą być ciecze i ciała stałe krystaliczne i bezpostaciowe.

Do ciekłych przewodników jonowych zaliczamy roztwory (zwłaszcza wodne) kwasów, zasad i soli oraz sole i wodorotlenki metali alkalicznych w formie stopionej. Ciałami stałymi o budowie krystalicznej, a przewodzącymi jonowo, są haloidki metali alkalicznych (K.C1, NaCI, KBr, KJ, AgBr itd.), a także haloidki niektórych innych metali (np. PbCU). Bezpostaciowym ciałem stałym o przewodnictwie jonowym jest np. szkło i mieszaniny różnych tlenków w formie sprasowanej (np. tlenku cyrkonu i tlenków ziem rzadkich, a także wiele innych).

W odróżnieniu od przewodników elektronowych, tj. metali i węgla, które nazwano przewodnikami pierwszego rodzaju, przewodniki jonowe są przewodnikami drugiego rodzaju. Charakteryzują się one tym, że nośnikami prądu są w nich jony (dodatnie i ujemne), w których, jak wiadomo, skupiona jest masa przewodnika. Przepływ prądu przez przewodniki jonowe związany jest więc z transportem masy, a to powoduje zmiany fizyczne w przewodniku. Nie obserwuje się podobnych zmian w przewodnikach pierwszego rodzaju, natomiast w półprzewodnikach stwierdzono również nieznaczny prąd jonowy, a przez to i powolne zmiany ich właściwości fizycznych. Nie ma to jednak znaczenia praktycznego.

Teoria przewodnictwa jonowego interesować nas będzie pod kątem przydatności jej do wyjaśniania elektrycznych właściwości komórek i tkanek.

W wodnych roztworach kwasów, zasad i soli jony powstają w wyniku dysocjacji elektrolitycznej, tj. w wyniku rozszczepiania się cząsteczek obojętnych rozpuszczanych substancji. Częściowej dysocjacji ulega również sama woda. Dysocjujące działanie wody na rozpuszczone w niej substancje spowodowane jest tym, że cząsteczki wody tworzą silnie rozciągnięte dipole, które odpowiednio ustawiając się, rozrywają dipolowe cząsteczki soli, kwasów i zasad (ryc. 17.5). Po rozerwaniu cząsteczki na jony, dipole wody otaczają ją, tworząc powłokę hydratacyjną (ryc. 17.5 6 i c), która utrudnia ruch jonu.

Procesowi dysocjacji przeciwdziała proces odwrotny, tj. rekombinacja jonów