Definicja elektronu: Słownik chemii

Naukowa Biblioteka Fotograficzna - MEHAU KULYK, Getty Images

Elektron jest stabilnym, ujemnie naładowanym składnikiem an atom . Elektrony istnieją poza i otaczający atom jądro. Każdy elektron niesie jedną jednostkę ładunku ujemnego (1,602 x 10^-19kulomb) i ma małą masa w porównaniu z tym z neutron lub proton . Elektrony są znacznie mniej masywne niż protony lub neutronów. Masa elektronu to 9,10938 x 10^-31kg. To około 1/1836 masy protonu.

W ciałach stałych elektrony są głównym środkiem przewodzenia prądu (ponieważ protony są większe, zwykle związane z jądrem, a zatem trudniejsze do poruszania się). W cieczach nośnikami prądu są częściej jony.

Możliwość elektronów przewidział Richard Laming (1838-1851), irlandzki fizyk G. Johnstone Stoney (1874) i inni naukowcy. Termin „elektron” został po raz pierwszy zasugerowany przez Stoneya w 1891 roku, chociaż elektron został odkryty dopiero w 1897 roku przez brytyjskiego fizyka JJ Thomson .

Powszechnym symbolem elektronu jest e^-. Antycząstka elektronu, która niesie dodatni ładunek elektryczny, nazywana jest pozytonem lub antyelektronem i jest oznaczona symbolem β^-. Kiedy elektron i pozyton zderzają się, obie cząstki ulegają anihilacji i uwalniane są promienie gamma.

Fakty dotyczące elektronów

• Elektrony są uważane za rodzaj cząstek elementarnych, ponieważ nie składają się z mniejszych elementów. Są rodzajem cząstek należących do rodziny leptonów i mają najmniejszą masę spośród naładowanych leptonów lub innych naładowanych cząstek.
• W mechanice kwantowej elektrony są uważane za identyczne, ponieważ do ich rozróżnienia nie można użyć żadnej wewnętrznej właściwości fizycznej. Elektrony mogą zamieniać się pozycjami bez powodowania obserwowalnych zmian w systemie.
• Elektrony przyciągają cząstki naładowane dodatnio, takie jak protony.
• To, czy substancja ma ładunek elektryczny netto, zależy od równowagi między liczbą elektronów a dodatnim ładunkiem jąder atomowych. Jeśli elektronów jest więcej niż ładunków dodatnich, mówi się, że materiał jest naładowany ujemnie. Jeśli występuje nadmiar protonów, obiekt uważa się za naładowany dodatnio. Jeśli liczba elektronów i protonów jest zrównoważona, mówi się, że materiał jest elektrycznie obojętny.
• Elektrony mogą istnieć swobodnie w próżni. Nazywają się darmowy elektrony. Elektrony w metalu zachowują się tak, jakby były swobodnymi elektronami i mogą się przemieszczać, aby wytworzyć przepływ ładunku netto zwany prądem elektrycznym. Kiedy elektrony (lub protony) poruszają się, generowane jest pole magnetyczne.
• Neutralny atom ma taką samą liczbę protonów i elektronów. Może mieć zmienną liczbę neutronów ( tworzenie izotopów ), ponieważ neutrony nie przenoszą ładunku elektrycznego netto.
• Elektrony mają właściwości zarówno cząstek, jak i fal. Mogą ulegać dyfrakcji, jak fotony, ale mogą zderzać się ze sobą iz innymi cząsteczkami, jak inna materia.
• Teoria atomowa opisuje elektrony jako otaczające jądro protonowe/neutronowe atomu w powłokach. Chociaż teoretycznie możliwe jest znalezienie elektronu w dowolnym miejscu atomu, najprawdopodobniej w jego powłoce.
• Elektron ma spin lub wewnętrzny moment pędu równy 1/2.
• Naukowcy są w stanie wyizolować i uwięzić pojedynczy elektron w urządzeniu zwanym pułapką Penninga. Badając pojedyncze elektrony, naukowcy odkryli, że największy promień elektronu wynosi 10^-22metrów. Dla większości praktycznych celów zakłada się, że elektrony są ładunkami punktowymi, które są ładunkami elektrycznymi bez wymiarów fizycznych.
• Zgodnie z teorią Wszechświata Wielkiego Wybuchu fotony miały wystarczającą energię w ciągu pierwszej milisekundy od wybuchu, aby reagować ze sobą, tworząc pary elektron-pozyton. Pary te anihilowały się nawzajem, emitując fotony. Z nieznanych przyczyn nadszedł czas, kiedy elektronów było więcej niż pozytonów i więcej protonów niż antyprotonów. Ocalałe protony, neutrony i elektrony zaczęły ze sobą reagować, tworząc atomy.
• Wiązania chemiczne są wynikiem transferów lub dzielenia się elektronami między atomami. Elektrony są również wykorzystywane w wielu aplikacjach, takich jak lampy próżniowe, fotopowielacze, katody lampy promieniowe , wiązki cząstek do badań i spawania oraz laser na swobodnych elektronach.
• Słowa „elektron” i „elektryczność” wywodzą się ze starożytnych Greków. Starogreckie słowo oznaczające bursztyn brzmiało: elektron . Grecy zauważyli, że pocieranie futra bursztynem powoduje, że bursztyn przyciąga drobne przedmioty. To najwcześniejsze zarejestrowane eksperymenty z elektrycznością. Angielski naukowiec William Gilbert ukuł termin „electricus”, aby odnieść się do tej atrakcyjnej nieruchomości.