Номер 2, страница 398 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 119. Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза. Глава 16. Электрический ток в различных средах - номер 2, страница 398.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Сходство

Собственная проводимость полупроводников и проводимость растворов электролитов имеют несколько ключевых сходств, которые отличают их, например, от проводимости металлов.

1. Наличие двух типов носителей заряда. И в полупроводниках, и в электролитах электрический ток создается движением двух типов носителей с противоположными знаками заряда. В собственном полупроводнике это отрицательно заряженные электроны проводимости и положительно заряженные "дырки" (вакантные места с недостатком электрона). В растворе электролита это положительно заряженные ионы (катионы) и отрицательно заряженные ионы (анионы).

2. Зависимость проводимости от температуры. В отличие от металлов, у которых сопротивление растет с температурой, у полупроводников и электролитов проводимость, наоборот, значительно увеличивается при нагревании. Это связано с тем, что повышение температуры приводит к увеличению концентрации свободных носителей заряда. В полупроводниках тепловая энергия разрывает ковалентные связи, создавая новые пары "электрон-дырка". В электролитах повышение температуры увеличивает степень электролитической диссоциации (распада молекул на ионы), а также повышает подвижность самих ионов.

3. Механизм возникновения носителей заряда. В обоих случаях для появления свободных носителей заряда необходимо затратить энергию. В полупроводнике это энергия, необходимая для разрыва ковалентной связи (равная ширине запрещенной зоны). В электролите это энергия диссоциации молекул растворенного вещества в растворителе.

Ответ: Сходство заключается в наличии двух типов носителей заряда противоположных знаков и в увеличении проводимости с ростом температуры из-за увеличения концентрации этих носителей.

Различия

Несмотря на указанные сходства, существуют и фундаментальные различия в природе проводимости этих двух классов веществ.

1. Природа носителей заряда. Это главное различие. В полупроводниках носителями являются элементарные частицы (электроны) и квазичастицы (дырки). В растворах электролитов носителями заряда являются ионы — атомы или целые молекулы, потерявшие или присоединившие электроны. Ионы имеют массу, во много раз превышающую массу электрона, что сказывается на их подвижности.

2. Перенос вещества. Прохождение тока через полупроводник является чисто электронным процессом (движение электронов и дырок) и не сопровождается переносом вещества самого полупроводника. Кристаллическая решетка остается неподвижной. В то же время прохождение тока через электролит — это ионный процесс, который неразрывно связан с переносом вещества. Ионы перемещаются к электродам, где они разряжаются, что приводит к химическим превращениям и выделению вещества на электродах (электролиз).

3. Подвижность носителей заряда. Подвижность электронов и дырок в кристаллической решетке полупроводника на много порядков выше, чем подвижность громоздких ионов, движущихся в вязкой среде растворителя.

4. Агрегатное состояние. Полупроводники, как правило, являются твердыми телами с упорядоченной кристаллической структурой. Электролиты — это жидкости (растворы или расплавы), в которых частицы движутся хаотично.

Ответ: Основные различия состоят в природе носителей заряда (электроны и дырки против ионов) и в том, что в электролитах прохождение тока сопровождается переносом вещества (электролизом), а в полупроводниках — нет.