نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل الآتي خمس ذرات سليكون تمثل جزءًا من شبكة سليكون. يوضح الشكل الإلكترونات الموجودة في الأغلفة الخارجية للذرات فقط. أي من الآتي يوضح ذرتين مرتبطتين في الشبكة؟ أ: الذرتان اللتان نواتاهما موضحتان داخل المنطقة المحددة بالخط البني المتقطع، والذرتان اللتان نواتاهما موضحتان داخل المنطقة المحددة بالخط الوردي المتصل. ب: الذرتان اللتان نواتاهما موضحتان داخل المنطقة المحددة بالخط الوردي المتصل فقط. ج: الذرتان اللتان نواتاهما موضحتان داخل المنطقة المحددة بالخط البني المتقطع فقط. د: لا الذرتان اللتان نواتاهما موضحتان داخل المنطقة المحددة بالخط البني المتقطع، ولا الذرتان اللتان نواتاهما موضحتان داخل المنطقة المحددة بالخط الوردي المتصل.
في هذا الشكل، نرى خمس ذرات سليكون مرتبة في شبكة. اثنتان من هذه الذرات، هذه الذرة الموجودة هنا وهذه الذرة هنا، يشار إليهما بهذا الخط الوردي. وبالمثل، يشار إلى ذرتين أخريين، وهما هذه الذرة والذرة المركزية في الشبكة، بخط بني متقطع. نريد تحديد أي ذرتين من هذه الذرات، إن وجد، تمثلان ذرتين مرتبطتين في الشبكة. مفتاح الحل هنا هي كلمة «مرتبطة»، فهي تعني أن هناك رابطة ينتج عنها مشاركة الإلكترونات بين ذرتين.
لكي نعرض جميع الخيارات الأربعة على الشاشة في الوقت نفسه، دعونا نكتب نسختين مختصرتين من الخيارين أ، ب. ينص الخيار أ على أن الذرتين المرتبطتين هما الذرتان المشار إليهما بالخط البني المتقطع والخط الوردي المتصل، في حين ينص الخيار ب على أن الذرتين المرتبطتين هما الذرتان المشار إليهما بالخط الوردي المتصل فقط.
لنلق نظرة على هذه الذرات بالترتيب، ونبدأ بالذرتين المشار إليهما بالخط الوردي المتصل. في هذا التمثيل لذرات السليكون، تمثل الدائرة السوداء حول كل نواة مستوى طاقة إلكترونات التكافؤ لتلك الذرة. ولكي تكون هناك ذرتان مرتبطتان في الشبكة، يجب أن يكون كل منهما موجودًا في الشبكة، ويجب أن تتداخل مستويات طاقة إلكترونات التكافؤ الخاصة بهما بعضها مع بعض حتى يمكن مشاركة الإلكترونات. ولكننا نلاحظ أن ذلك غير ممكن بالنسبة إلى الذرات المشار إليها بالخط الوردي. فمستويات طاقة الإلكترونات تلك لا تتداخل. لذلك، لا يمكن مشاركة أي إلكترونات تكافؤ بين الذرتين المشار إليهما بالخط الوردي. ومن ثم، فهما ليستا ذرتين مرتبطتين في الشبكة. ويمكننا استبعاد أي خيارات تقول إنهما كذلك. يتضمن ذلك الخيار أ والخيار ب.
سنتناول بعد ذلك ذرتي السليكون المشار إليهما بالخط البني المتقطع. كما رأينا، هاتان الذرتان هما الذرة الموجودة على اليسار وذرة السليكون عند مركز الشبكة. إذا نظرنا إلى مداري إلكترونات التكافؤ لهاتين الذرتين، فسنلاحظ أنهما متداخلان في هاتين الذرتين المتجاورتين. وهذا يعني أن رابطة تساهمية يمكن أن تتكون بين هاتين الذرتين، وستتم مشاركة الإلكترونات. في الواقع، نرى إلكترونين مشتركين؛ هذا الإلكترون هنا عند تقاطع مداريهما وهذا هنا. من ثم، هاتان الذرتان ذرتان مرتبطتان في الشبكة.
إذن، الخيار د، الذي ينص على أنه ليس أي ذرتين من هذه الذرات ذرتين مرتبطتين في الشبكة، غير صحيح. لكن الخيار ج صحيح. الذرتان اللتان نواتاهما موضحتان داخل المنطقة المحددة بالخط البني المتقطع فقط. وعليه، نختار الخيار ج.
