Los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. De estas tres partículas, el electrón tiene la masa más pequeña. Aquí está la definición del electrón, junto con su origen de la palabra, la historia y hechos interesantes.
Definición de electrón
Un electrón es una partícula subatómica estable con una carga eléctrica negativa. Cada electrón lleva una unidad de carga negativa (1,602 x 10-19 culombios) y tiene una masa muy pequeña en comparación con la de un neutrón o un protón. La masa de un electrón es de 9,10938 x 10-31 kg. Esto es aproximadamente 1/1836 la masa de un protón.
Un símbolo común para un electrón es e-. La antipartícula del electrón, que lleva una carga eléctrica positiva, se llama positrón o antielectrón. Un positrón se denota con el símbolo e+ o β+. Cuando un electrón y un positrón colisionan, ambas partículas se aniquilan y se libera energía en forma de rayos gamma.
Dónde encontrar electrones
Los electrones se encuentran libres en la naturaleza (electrones libres) y unidos dentro de los átomos. Los electrones son los responsables del componente de carga negativa de un átomo. En un átomo, los electrones orbitan alrededor del núcleo atómico cargado positivamente.
En los sólidos, los electrones son el principal medio de conducción de la corriente. Esto se debe a que los protones están unidos dentro del núcleo, por lo que no son tan móviles como los electrones. En los líquidos, los portadores de corriente suelen ser los iones. Las interacciones entre los electrones de los átomos y las moléculas producen reacciones químicas. Los enlaces químicos se forman cuando los electrones se comparten entre átomos.
Historia y origen de la palabra
La posibilidad de los electrones fue predicha por Richard Laming (1838-1851), el físico irlandés G. Johnstone Stoney (1874) y otros científicos. El término «electrón» fue sugerido por primera vez por Stoney en 1891, aunque el electrón no fue descubierto hasta 1897, por el físico británico J.J. Thomson.
Aunque las ciencias de los electrones se remontan a los siglos XIX y XX, las palabras «electrón» y «electricidad» tienen su origen en los antiguos griegos. La palabra griega antigua para designar el ámbar era elektron. Los griegos se dieron cuenta de que frotar pieles con ámbar hacía que éste atrajera pequeños objetos. Esta es la primera experimentación con la electricidad de la que se tiene constancia. El científico inglés William Gilbert acuñó el término «electricus» para referirse a esta propiedad de atracción.
Hechos sobre el electrón
- Los electrones se consideran un tipo de partícula elemental porque no están formados por componentes más pequeños. Son un tipo de partícula que pertenece a la familia de los leptones y tienen la menor masa de cualquier leptón cargado u otra partícula cargada.
- En la mecánica cuántica, los electrones se consideran idénticos entre sí porque no se puede utilizar ninguna propiedad física intrínseca para distinguirlos. Los electrones pueden intercambiar posiciones entre sí sin causar un cambio observable en un sistema.
- Los protones y los electrones tienen cargas iguales pero opuestas. Los electrones son atraídos por partículas con carga positiva, como los protones.
- Si una sustancia tiene o no una carga eléctrica neta está determinado por el equilibrio entre el número de electrones y la carga positiva de los núcleos atómicos. Si hay más electrones que cargas positivas, se dice que un material está cargado negativamente. Si hay un exceso de protones, se considera que el objeto está cargado positivamente. Si el número de electrones y protones está equilibrado, se dice que un material es eléctricamente neutro.
- Los electrones de un metal se comportan como si fueran electrones libres y pueden moverse para producir un flujo neto de carga denominado corriente eléctrica. Cuando los electrones (o protones) se mueven, se genera un campo magnético.
- Los electrones tienen propiedades tanto de partículas como de ondas. Pueden ser difractados, como los fotones, pero también pueden colisionar entre sí y con otras partículas, como el resto de la materia.
- La teoría atómica describe que los electrones rodean el núcleo de protones/neutrones de un átomo en forma de cáscaras. Estas cáscaras son regiones de probabilidad. Algunas son esféricas, pero también se dan otras formas. Aunque teóricamente es posible encontrar un electrón en el núcleo atómico, la mayor probabilidad de encontrar uno es dentro de su cáscara.
- Un electrón tiene un espín o momento angular intrínseco de 1/2.
- Los científicos son capaces de aislar y atrapar un solo electrón en un dispositivo llamado trampa de Penning.
- A partir del examen de electrones individuales, los investigadores han descubierto que el mayor radio del electrón es de 10-22 metros. Debido a que los electrones son muy pequeños, se les trata como cargas puntuales, que son cargas eléctricas sin dimensiones físicas.
- La materia es mucho más abundante que la antimateria en el universo, pero es posible que alguna vez haya habido igual número de electrones y positrones. Según la teoría del Big Bang, los fotones ganaron suficiente energía en el primer milisegundo de la explosión para reaccionar entre sí y formar pares de electrones y positrones. Estos pares se aniquilaron entre sí, emitiendo fotones. Por razones desconocidas, llegó un momento en que había más electrones que positrones y más protones que antiprotones. Los protones, neutrones y electrones supervivientes comenzaron a reaccionar entre sí, formando átomos.
- Los electrones se utilizan en muchas aplicaciones prácticas. Entre ellas, la electricidad, los tubos de vacío, los tubos fotomultiplicadores, los tubos de rayos catódicos, los haces de partículas para la investigación y la soldadura, y el láser de electrones libres.
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