Акцептор електрона

Акцептор електрона (акцептор електронів, електронний акцептор, акцептор) — хімічна сполука, група або атом, яка приймає електрон від іншої сполуки, групи, атому або кристалу.

У хімії

Цей термін використовується при переносі електрона (тобто, окислювально-відновлювальних реакціях). В процесі реакції акцептор електрона відновлюється, а інший реагент (донор електрона) окислюється.

Кінцевий акцептор електрона — сполука, яка отримує або приймає електрон на кінцевій стадії клітинного дихання або фотосинтезу. Всі організми отримують енергію, переміщаючи електрони з донору електрону до акцептору електрона. Процес починається з передачі електрона від електронного донора. Протягом цього процесу (електронний транспортний ланцюжок) акцептор електрону відновлюється, а донор електрону окислюється. Приклади акцепторів електрону включають кисень, нітрат, залізо (III), марганець (IV), сульфат, вуглекислоту, або в деяких мікроорганізмах хлорировані розчинники, наприклад тетрахлороетилен (PCE), тріхлоретилен (TCE), дфхлоретилен (DCE), і вініл-хлорид (VC). Ці реакції представляють інтерес не тільки тому що вони дозволяють організмам отримувати енергію, але також і тому що вони приймають участь у природному біологічному роспаді органічних забруднювачів.

У фізиці твердого тіла

Цей термін також використовується у фізиці твердого тіла (напівпроводниковій техніці), звичайно як просто «акцептор», де акцептор — речовина, що має більше вакантних велентних зв'язків ніж іони кристалу. Ця речовина додається до напівпроводника у невеликій кількості та зв'язує один або більше електронів кристалу, створюючи дірки. Весь напівпроводник перетворюється таким чином на «напівпровідник p-типу».

Акцептори бувають однозарядними і багатозарядними. Наприклад, в кристалах з елементів IV групи періодичної системи елементів кремнію, германію, акцепторами є елементи III групи: алюміній, індій, галій. Оскільки елементи третьої групи мають валентність 3, то три електрони утворюють хімічний зв'язок з трьома сусідніми атомами кремнію в кристаличній гратці, а електрона для утворення четвертого зв'язку бракує. Проте при ненульовій температурі з певною ймовірністю утворюється четвертий зв'язок. Електрон, який його утворює, має енергію на кілька міліелектрон-вольт вищу за енергію верху валентної зони. При цьому в валентній зоні утворюється так звана дірка, яка може вільно рухатися в кристалі, й таким чином давати вклад у електричний струм.

Здебільшого акцепор утворює так званий воднеподібний домішковий центр, енергію якого просто оцінити з розв'язку рівняння Шредингера для атома, беручи до уваги те, що дірка в кристалі — квазічастка й відрізняється масою від вільного електрона, а також те, що дірка рухається не у вакуумі, а в середовищі з певною діелектричною проникністю. Такі акцептори називаються мілкими й утворюють воднеподібну серію рівнів із енергіями, які можна оцінити за формулою

$E_{a}=E_{V}+R{\frac {m_{h}^{*}}{m_{0}\varepsilon ^{2}}}{\frac {1}{n^{2}}}$

де $E_{a}$ - енергія акцеторного рівня, $E_{V}$ - енергія верха валентної зони, $m_{h}^{*}$ - ефективна маса дірки, $m_{0}$ - маса вільного електрона, $\varepsilon$ - діелектрична проникність напівпровідника, $R$ - стала Рідберга, $n$ - квантове число, яке пробігає цілі значення від одиниці до нескінченості (проте, найважливіші малі значення $n$).