Heading

Atomy zbudowane są z protonów, neutronów i elektronów. Z tych trzech cząstek, elektron ma najmniejszą masę. Oto definicja elektronu, wraz z jego pochodzeniem słownym, historią i ciekawostkami.

Definicja elektronu

Elektron jest stabilną cząstką subatomową o ujemnym ładunku elektrycznym. Każdy elektron niesie jedną jednostkę ładunku ujemnego (1.602 x 10-19 coulomb) i ma bardzo małą masę w porównaniu z masą neutronu lub protonu. Masa elektronu wynosi 9,10938 x 10-31 kg. Jest to około 1/1836 masy protonu.

Powszechnym symbolem elektronu jest e-. Antycząstka elektronu, która niesie dodatni ładunek elektryczny, nazywana jest pozytonem lub antyelektronem. Pozyton jest oznaczany symbolem e+ lub β+. Kiedy elektron i pozyton zderzają się, obie cząstki są anihilowane i energia jest uwalniana w postaci promieni gamma.

Gdzie znaleźć elektrony

Elektrony występują swobodnie w przyrodzie (elektrony swobodne) i są związane w atomach. Elektrony są odpowiedzialne za ujemnie naładowany składnik atomu. W atomie, elektrony orbitują wokół dodatnio naładowanego jądra atomowego.

W ciałach stałych, elektrony są podstawowym środkiem przewodzenia prądu. Dzieje się tak, ponieważ protony są związane w jądrze, więc nie są tak mobilne jak elektrony. W cieczach nośnikami prądu są częściej jony. Oddziaływania pomiędzy elektronami atomów i cząsteczek powodują reakcje chemiczne. Wiązania chemiczne tworzą się, gdy elektrony są dzielone między atomy.

Historia i pochodzenie słowa

Możliwość istnienia elektronów została przewidziana przez Richarda Laminga (1838-1851), irlandzkiego fizyka G. Johnstone Stoneya (1874) i innych naukowców. Termin „elektron” został po raz pierwszy zasugerowany przez Stoneya w 1891 roku, chociaż elektron został odkryty dopiero w 1897 roku przez brytyjskiego fizyka J.J. Thomsona.

Ale nauka o elektronach datuje się na XIX i XX wiek, słowa „elektron” i „elektryczność” wywodzą się od starożytnych Greków. Starożytne greckie słowo oznaczające bursztyn brzmiało elektron. Grecy zauważyli, że pocieranie futra bursztynem powodowało przyciąganie przez bursztyn małych przedmiotów. Jest to najwcześniejszy odnotowany eksperyment z elektrycznością. Angielski naukowiec William Gilbert ukuł termin „electricus”, aby odnieść się do tej przyciągającej właściwości.

Fakty o elektronach

• Elektrony są uważane za rodzaj cząstek elementarnych, ponieważ nie składają się z mniejszych elementów. Są one typem cząstki należącej do rodziny leptonów i mają najmniejszą masę spośród wszystkich naładowanych leptonów i innych naładowanych cząstek.
• W mechanice kwantowej elektrony są uważane za identyczne ze sobą, ponieważ nie można użyć żadnej wewnętrznej właściwości fizycznej do ich rozróżnienia. Elektrony mogą zamieniać się pozycjami bez powodowania obserwowalnych zmian w systemie.
• Protony i elektrony mają równe, ale przeciwne ładunki. Elektrony są przyciągane do dodatnio naładowanych cząstek, takich jak protony.
• To, czy substancja ma ładunek elektryczny netto, czy nie, zależy od równowagi między liczbą elektronów a dodatnim ładunkiem jąder atomowych. Jeśli jest więcej elektronów niż ładunków dodatnich, mówi się, że materiał jest naładowany ujemnie. Jeśli jest nadmiar protonów, obiekt jest uważany za naładowany dodatnio. Jeśli liczba elektronów i protonów jest zrównoważony, materiał jest powiedział, że jest elektrycznie neutralny.
• Elektrony w metalu zachowują się tak, jakby były wolne elektrony i mogą poruszać się do produkcji przepływu netto ładunku zwanego prądem elektrycznym. Kiedy elektrony (lub protony) poruszają się, pole magnetyczne jest generowane.
• Elektrony mają właściwości zarówno cząstek i fal. Mogą być rozpraszane, jak fotony, ale mogą zderzać się ze sobą i innymi cząstkami, jak inna materia.
• Teoria atomowa opisuje elektrony jako otaczające jądro atomu protonu/neutronu w powłokach. Te powłoki są regionami prawdopodobieństwa. Niektóre są kuliste, ale zdarzają się też inne kształty. Podczas gdy teoretycznie możliwe jest znalezienie elektronu w jądrze atomowym, największe prawdopodobieństwo znalezienia go jest w jego powłoce.
• Elektron ma spin lub wewnętrzny moment pędu 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 to 10-22 metrów. Ponieważ elektrony są bardzo małe, traktuje się je jak ładunki punktowe, które są ładunkami elektrycznymi bez fizycznych wymiarów.
• Materia jest znacznie bardziej obfita niż antymateria we wszechświecie, ale kiedyś mogła istnieć równa liczba elektronów i pozytonów. Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, fotony uzyskały wystarczającą energię w ciągu pierwszej milisekundy eksplozji, aby reagować ze sobą tworząc pary elektron-pozyton. Pary te anihilowały się nawzajem, emitując fotony. Z nieznanych powodów nadszedł czas, kiedy było więcej elektronów niż pozytonów i więcej protonów niż antyprotonów. Ocalałe protony, neutrony i elektrony zaczęły reagować ze sobą, tworząc atomy.
• Elektrony są wykorzystywane w wielu praktycznych zastosowaniach. Należą do nich elektryczność, lampy próżniowe, lampy fotopowielaczowe, lampy katodowe, wiązki cząstek do badań i spawania oraz laser na swobodnych elektronach.

.