흑연 종이가 전기를 전도하는 이유는 무엇일까요?
흑연은 자유롭게 움직이는 전하를 포함하고 있기 때문에, 대전 후 전하가 자유롭게 이동하여 전류를 형성하므로 전기를 전도할 수 있습니다. 흑연이 전기를 전도하는 진짜 이유는 6개의 탄소 원자가 6개의 전자를 공유하여 6개의 전자와 6개의 중심을 가진 큰 ε66 결합을 형성하기 때문입니다. 흑연의 같은 층 내의 모든 6원자 고리는 ε-ε 공액계를 형성합니다. 즉, 흑연의 같은 층 내의 모든 탄소 원자는 거대한 ε 결합을 형성하고, 이 큰 ε 결합 내의 모든 전자는 층 내에서 자유롭게 이동할 수 있기 때문에 흑연 종이가 전기를 전도할 수 있는 것입니다.
흑연은 층상 구조를 가지고 있으며, 층 사이에는 결합되지 않은 자유 전자가 존재합니다. 전기가 통하게 되면 이 전자들은 방향성을 가지고 이동할 수 있습니다. 사실상 모든 물질은 전기를 전도하며, 이는 단지 저항의 차이일 뿐입니다. 흑연의 구조는 탄소 원소 중에서 가장 낮은 저항을 갖도록 합니다.
흑연 종이의 전도성 원리:
탄소는 4가 원자입니다. 금속 원자와 마찬가지로 최외각 전자를 쉽게 잃어버립니다. 탄소는 최외각 전자 수가 적기 때문에 금속과 매우 유사하게 전기 전도성을 가지고 있습니다. 따라서 전위차가 가해지면 자유 전자와 정공이 생성됩니다. 탄소가 쉽게 잃어버릴 수 있는 최외각 전자가 이동하여 정공을 채우게 되고, 이로써 전자의 흐름이 발생합니다. 이것이 반도체의 원리입니다.
게시 시간: 2022년 3월 14일