تعريف المادة

منذ أن شرع الجنس البشري في إكتشاف محيطه ، كانت المواد المكونة للأرض إحدى اهتمامات كل استكشافاته من أجل تغيير او استعمال تلك المواد في إحتاياجاته ، وقبل ان يقوم الانسان بتغيير المادة كان عليه في اابداية معرفة ماهي المادة وماهي مكوناتها،
تم الاستنتاج بالتجربة او الابحاث على أن المادة تتكون من عدة عناصر كل عنصر منها يسمى الذرة
فعلى سبيل المثال مادة الماء تتكون من عنصرين يكتبان على هذا الشكل H2O يعني اصغر جزء يمكن تقسيمه من مادة الماء لتبقى مادة الماء كما هي هو H2O. وتعني ان الماء يتكون من ذرة ثنائي الهيدروجين وذرة واحدة لأحادي الاكسيجين
اذا قمنا بتجزيئ العنصرين فلن يتبقى لنا مادة الماء لأنني حينها سنحصل على مادتي ثنائي الهيدروجين واحادي الاكسجين.
مايهمنا حاليا هو الذرة كانت احادي الاكسجين او ثنائي الهيدروجين.

ماهي الذرة ومما تتكون الذرة

الصورة 1

تتكون الذرة من

1-النواة التي تحتوي أيضا  على :

1-نيوترونات متعادلة الشحنة
2-بروتونات موجبة الشحنة (+) وبذلك فإن شحنة النواة موجبة وتتركز فيها أغلب الكتلة الذرية . (الصورة 1)

2-الغلاف الذري :

وهو المجال الذي وتدور فيه الإلكترونات السالبة الشحنة ( -) ذات الكتلة الخفيفة جداً مقارنة مع كتلة النواة في مدارات مغلقه ويكون شكل هذه المدارات دائرياً وكل مدار يحمل طاقه محددة تقل كلما اقتربنا من النواة ، وحتى ويتم انتقال الإلكترون من مدار إلى آخر يجب أن يكسب أو يفقد طاقة ليساوي طاقة المدار المنتقل إليه .

الصورة 2

ومن أجل ان يكون هنالك توازن بين الإلكترونات السالبة في المجال الذري للذرة و البروتونات الموجبة بالقرب من النواة تتواجد هنالك قوة بين النوات والإلكترونات تجعل الذرة فيةحالة إستقرار أي أن شحنة الإلكترونات السالبة تساوي شحنة البروتونات الموجبة
البروتونات والإلكترونات هنالك علاقة تساوي بينهما في المقدار لكن هنالك اختلاف بينهما من حيث الشحنة (شحنة البروتون موجبة وشحنة الالكترون سالبة)
هذه العلاقة بين شحنة الإلكترون السالبة وشحنة البروتون الموجبة تنتج قوة تجاذب او جاذبية تجعل الذرة في حالة تعادل واتزان مغناطيسي.

إذا تعرضت الذرة لمؤثرات خارجية ( فعل ميكانيكي كيميائي ) فإن شرط التعادل في الذرة يتغير عندما يتحرر  أحد الإلكترونات من الذرة ويترك مداره ويصبح الإلكترون حراً

إذن الذرة هنا فقدت إلكترون ( شحنة سالبة ) فإنها تصبح موجبة الشحنة بسبب المقدار المتبقي من البروتونات الموجبة
فتصبح الذرة بالكامل موجبة الشحنة وستقوم بحذب اي الكترون حر قريب منها وهو طبعا سالب الشحنة
تسمى هذه العملية التي يتم بها محاولة جذب الذرة لأي الكترون حر لتعاذل من توازنها بالفجوة الذرية
تعريف الفجوة الذرية  : هي ببساطة عبارة عن غياب الإلكترون من نقطة في التركيب الذري كان من الطبيعي أن يتواجد فيها.

ويرجح أن السبب في تخلي الإلكترون عن الذرة : يعزى إلى اكتساب مقدار من الطاقة يكفيه ليتحرر من تأثير قوى الربط الذرية ويمكن أن تأتي هذه الطاقة من عدة مصادر لعل أكثرها شيوعاً هو الجو المحيط بنا درجة أو درجة الحرارة (الصورة2)

النطاق الذري

ذكرنا سابقاً أن الإلكترونات تدور في مدرات حول النواة وإن كل مدار من هذه المدارات تحمل طاقة محدودة ، وهذا يعني وجود مسافة بين مدار وآخر لا يستقر فيه الإلكترون وإنما يمر بها لينتقل من مدار إلى آخر قد تزيد هذه المسافة وقد تقل على حسب الفرق في الطاقة بين المدارين ، وكنتيجة للبناء البلوري لذرات المتعادلة تتداخل إلكترونات الذرات المجاورة في الفراغ بين أنوية الذرات ومنه فإن مستويات الطاقة ( عدد المدارات ) لكل ذرة تتحول إلي نطاقات ذرية (الصورة3)

الصورة 3

المستويات الطاقة وتكون على النحو التالي :

نطاق المحظور FORBIDDEN BAND :

هو الفجوة ( المسافة ) في الطاقة بين كل نطاق وآخر 

نطاق التكافؤ VALENCE BAND : 

نطاق التوصيل CONDUCTOR BAND :

يوجد أعلى من نطاق التكافؤ ويحتوي على الإلكترونات الحرة التي لها قابلية للتنقل و التي تكون سببا في توصيل التيار الكهربائي .
ومنه فإن المادة تصنف الى ثلاث أصناف حسب توصيلها للتيار الكهربائي وقدرة تحرر الإلكترونات بداخلها،