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La figure suivante illustre cinq atomes de silicium qui font partie d’un réseau de silicium. Seuls les électrons des couches externes des atomes sont représentés. Les deux atomes représentés dans la région en pointillés roses forment une paire liée dans le réseau. Lequel des électrons des deux atomes de la paire, le cas échéant, est un électron libre ? Est-ce (A) l’électron deux seulement, (B) les électrons un et cinq seulement, (C) tous les électrons marqués, ou (D) aucun des électrons marqués ?
Sur notre schéma, nous voyons que six parmi les électrons sur cette région en pointillés roses sont marqués. Ici, nous voyons l’électron un. Voici l’électron marqué comme l’électron deux. Voici les électrons trois, quatre, cinq et six. Nous voulons identifier le ou les électrons libres, s’il en existe.
Rappelez-vous qu’un électron libre est un électron qui n’est pas lié à un atome particulier. En ce sens, un électron libre existe en dehors des orbitales électroniques d’un atome.
Pour identifier les électrons libres sur notre figure, nous allons rechercher les électrons représentés par des points bleus qui ne sont pas situés sur les cercles noirs qui indiquent les niveaux d’énergie des électrons. En regardant d’abord l’électron un, nous voyons que cet électron est situé à l’intersection des orbitales de deux atomes de silicium. Cet électron est partagé entre ces atomes. Et c’est un électron lié plutôt qu’un électron libre.
Puisque l’électron un n’est pas un électron libre, nous pouvons éliminer la réponse (B), qui suggère que l’électron un est libre. Nous pouvons également éliminer la réponse (C), qui dit que tous les électrons marqués sont libres.
Examinons ensuite l’électron deux. Nous remarquons que ce point bleu ne se trouve sur aucun des cercles noirs. Il existe en dehors de ces cercles. Et en effet, nous pouvons même voir une ouverture, appelée « lacune », où cet électron peut avoir existé. Cependant, l’électron deux existe actuellement en dehors de l’orbitale d’un atome particulier. Par conséquent, c’est un électron libre. En retournant aux choix de réponses, nous constatons que l’option (D) qui dit qu’aucun des électrons marqués n’est libre est incorrecte.
Mais avant de donner une réponse finale, regardons les électrons restants. L’électron trois se trouve sur un cercle noir, tout comme l’électron quatre, ce qui signifie qu’il s’agit d’électrons liés. L’électron cinq se trouve à l’intersection de deux cercles noirs. Cet électron est lié, et il est partagé. De même pour l’électron six, qui est partagé entre notre atome de silicium central et l’atome juste en dessous.
La réponse (A) est donc notre réponse finale. Parmi les six électrons marqués, seulement l’électron deux est un électron libre.
