Донор електрона

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

До́нор електро́на (донор електронів, електронний донор) — хімічний об'єкт, який віддає електрон до іншої сполуки. Звичайно це відбувається при переносі електрона (тобто, окислювально-відновлювальних реакціях). В процесі реакції донор електрона окислюється, а інший реагент (акцептор електрона) відновлюється.

Донор електрона віддає електрон протягом процесів клітинного дихання, приводячи до виробництва енергії. Мікроорганізми, наприклад бактерії, отримують енергію для росту, передаючи електрони з донора електрона до акцептора електрона. Мікроорганізм через свої клітинні системи збирає енергію для власного використання. Протягом цього процесу (електронний транспортний ланцюжок) донор електрону окислюється, а акцептор електрону — відновлюжться. Вуглеводні нафти, мало-хлоровані розчинники, подібно вініл-хлориду, органічні речовини ґрунту і відновлені неорганічні сполуки — всі вони можуть служити донорами електрона. Ці реакції представляють інтерес не тільки тому що вони дозволяють організмам отримувати енергію, але також і тому що вони залучаються до природного біологічного розпаду органічних забруднювачів.

[ред.] У напівпровідниках

Цей термін також використовується у напівпровідниковій техніці, де донор електронів — речовина, що додається до напівпроводника у невеликій кількості та віддає один або більше електронів до напівпроводника, створюючи надлишок електронів — так званий «напівпроводник n-типу».

Донор електрона, або просто донор є домішкою, яка має надлишок валентних електронів порівняно з напівпровідником, до якого вона додається. Атом донора утримує зайвий електрон слабо, й при скінченній температурі цей електрон може перейти до зони провідності, делокалізуватися й вносити вклад у електричний струм.

Додатковий електрон, зв'язаний із атомом донора утворює так званий донорний рівень у забороненій зоні. Донорний рівень називається мілким, якщо його енергія (відрахована від дна зони провідності) порівняння із характерною енергією теплового руху при кімнатній температурі kbT, де T - температура, а kB - стала Больцмана. Ця енергія складає приблизно 26 меВ.

Зайвий електрон притягається кулонівською силою до іона донора, який має надлишковий позитивний заряд в порівнянні з іонами основного провідника. Внаслідок такого притягання донорні рівні утворюють воднеподібну серію із енергіями, які можна обрахувати за формулою

E_d = E_C - R_H \frac{m_e^*/m_0}{\varepsilon^2}\frac{1}{n^2}

де Ed - енергія донорного рівня, EC - енергія дна зони провідності, RH - стала Рідберга (приблизно 13,6 еВ), m_e^* - ефективна маса електрона, m0 - маса вільного електрона, \varepsilon - діелектрична проникність напівпровідника, а n - ціле число, яке може пробігати значення від одиниці до нескінченості, але практично важливі лише кілька найнижчих рівнів із малими n.

Завдяки тій обставині, що ефективні маси електронів напівпровідниках малі, а діелектричні проникності доволі великі (порядка 10), енергія донорних рівнів мала, а радіуси локалізації відповідних хвильових функцій доволі великі, простягаючись на кілька періодів кристалічної ґратки.

[ред.] Посилання

[ред.] Див. також

Іншими мовами