Lisäelektronien

Lisäelektronien käsite kuvaa elektroneja, jotka on lisätty atomiin, ioniin tai kiinteään aineeseen, mikä lisää elektronipainetta ja muuttaa järjestelmän elektronirakennetta. Lisäelektronien määrä vaikuttaa kokonaisvaraukseen sekä ulkokuoren tilojen energiasijoitukseen, ja seurauksena voivat olla muutokset kemiallisiin ominaisuuksiin, kuten reaktiivisuuteen ja johtavuuteen.

Atomien ja ionien kontekstissa lisäelektronien vastaanotto on yleistä redoksireaktioissa ja elektroninsiirroissa. Esimerkkeinä ovat negatiivisesti varautuneita ioneja, jotka syntyvät neutraaleista atomeista vastaanottamalla elektroneja, kuten fluoridi- (F-), kloridi- (Cl-) ja oksidi- (O^2-)ionit. Toisaalta monet metallit luovuttavat elektroneja muodostaen positiivisesti varautuneita ioneja, mutta tietyissä ympäristöissä lisäelektronien vastaanotto on myös mahdollista.

Kiinteissä aineissa ja puolijohteissa lisäelektronien rooli näkyy dopauksessa. Donor-tyyppiset epäorgaaniset tai epäpuhtaatatomit, kuten fosfori piihin, lisäävät vapaita elektroneja, jotka siirtyvät johtokykyyn ja tekevät materiaalista n-tyyppisen. Akseptoridopit sen sijaan poistavat elektroneja ja aiheuttavat elektronivajeen, eli kääntäen niin sanotun aukon muodostumisen, joka vaikuttaa johtuvuuteen ja sähköisen käsittelyn dynamiikkaan.

Havaitseminen ja mittaaminen perustuu muun muassa elektronin vastaanoton seuraamiseen, elektronin affiniteetin ja ionisaatioenergian arvoihin sekä spektroskooppisiin menetelmiin. Joissakin kokeissa lisäelektronien olemassaolo havaitaan erityisesti epäparien elektronejen spin-tilojen kautta elektroniseen paramagneeriseen resonanceiin. Lisäelektronien ilmiö on keskeinen sekä kemiallisessa reaktiokyvykkyydessä että materiaalien sähköisessä käyttäytymisessä.