Elektron
Az elektron egy nagyon kis anyag- és energiadarab. Jelképe e− . 1897-ben J. J. Thomson fedezte fel.
Az elektron egy szubatomi részecske. Azért tartják elemi részecskének, mert nem lehet kisebb részecskékre bontani. Negatív töltésű, és szinte fénysebességgel mozoghat.
Az elektronok részt vesznek a gravitációs, elektromágneses és gyenge kölcsönhatásokban. A televíziókat, motorokat, mobiltelefonokat és sok más dolgot működtető elektromosság valójában sok elektronból áll, amelyek vezetéken vagy más vezetéken keresztül mozognak.
Leírás
Az elektronok rendelkeznek a legkisebb elektromos töltéssel. Ez az elektromos töltés megegyezik a proton töltésével, de ellentétes előjelű. Emiatt az elektronokat az atommagok protonjai vonzzák, és általában atomokat alkotnak. Egy elektron tömege körülbelül 1/1836-szorosa egy protonnak.
Az elektronok elhelyezkedését az atomban úgy is elképzelhetjük, hogy az atommagtól meghatározott távolságban keringenek. Ily módon az atomban lévő elektronok a központi atommagot körülvevő elektronhéjakban léteznek. Minden egyes elektronhéjnak 1, 2, 3 stb. számot adunk, kezdve az atommaghoz legközelebbi (legbelső) héjtól. Minden héj egy bizonyos maximális elektronszámot képes befogadni. Az elektronok eloszlását a különböző héjakban elektronelrendezésnek (vagy elektronformának vagy alaknak) nevezzük. Az elektronelrendeződést számozással vagy elektrondiagrammal lehet ábrázolni. (Az elektronok elhelyezkedéséről másképpen is gondolkodhatunk, ha a kvantummechanika segítségével kiszámítjuk az atomi pályákat.)
Az elektron a leptonoknak nevezett szubatomi részecskék egyik típusa. Az elektron negatív elektromos töltéssel rendelkezik. Az elektron rendelkezik egy másik tulajdonsággal is, amit spinnek nevezünk. A spin értéke 1/2, ami fermiont tesz belőle.
Míg a legtöbb elektron az atomokban található, mások önállóan mozognak az anyagban, vagy katódsugárként együtt a vákuumban. Egyes szupravezetőkben az elektronok párban mozognak. Amikor az elektronok áramlanak, ezt az áramlást elektromosságnak vagy elektromos áramnak nevezzük.
Egy tárgyat "negatívan töltöttnek" nevezhetünk, ha több elektron van benne, mint proton, vagy "pozitívan töltöttnek", ha több proton van benne, mint elektron. Az elektronok érintés hatására egyik tárgyból a másikba tudnak átkerülni. Vonzódhatnak egy másik, ellentétes töltésű tárgyhoz, vagy taszíthatják őket, ha mindkettő azonos töltésű. Amikor egy tárgy "földelt", a töltött tárgy elektronjai a földbe kerülnek, és a tárgy semlegessé válik. Ezt teszik a villámhárítók (villámhárítók).
Kémiai reakciók
Az atomot körülvevő héjakban lévő elektronok képezik a kémiai reakciók alapját. A teljes külső héjak, amelyekben a legtöbb elektron van, kevésbé reaktívak. A maximálisnál kevesebb elektronnal rendelkező külső héjak reaktívak. Az atomok elektronjainak száma a kémiai periódusos rendszer alapja.
Mérés
Az elektromos töltés közvetlenül mérhető egy elektrométer nevű eszközzel. Az elektromos áram közvetlenül mérhető galvanométerrel. A galvanométer által adott mérés különbözik az elektrométer által adott méréstől. Ma már a laboratóriumi műszerek képesek az egyes elektronok befogására és megfigyelésére.
Egy elektron "látása
Laboratóriumi körülmények között az egyes elektronok kölcsönhatásai részecskedetektorok segítségével figyelhetők meg, amelyek lehetővé teszik bizonyos tulajdonságok, például az energia, a spin és a töltés mérését. Egy esetben egy Penning-csapdában 10 hónapig tartottak bent egyetlen elektront. Az elektron mágneses momentumát tizenegy számjegy pontossággal mérték, ami 1980-ban nagyobb pontosságot jelentett, mint bármely más fizikai állandó esetében.
Az elektronok energiaeloszlásáról készült első videoképeket a svédországi Lund Egyetem munkatársai készítették 2008 februárjában. A tudósok rendkívül rövid fényvillanásokat, úgynevezett attoszekundumos impulzusokat használtak, amelyekkel először lehetett megfigyelni az elektron mozgását. Az elektronok szilárd anyagokban való eloszlása is láthatóvá vált.
Anti-részecske
Az elektron antirészecskéjét pozitronnak nevezik. Ez azonos az elektronnal, de ellentétes előjelű elektromos és egyéb töltéseket hordoz. Amikor egy elektron ütközik egy pozitronnal, a két részecske szóródhat egymásról, vagy teljesen megsemmisülhet, gammasugár-fotonpárt (vagy többet) produkálva.
A Niels Bohr-féle atommodell. Három elektronhéj az atommag körül, ahol egy elektron a második szintről az elsőre mozog, és egy fotont bocsát ki.
Felfedezésének története
Az elektronok hatásait már jóval azelőtt ismerték, hogy meg tudták volna magyarázni. Az ókori görögök tudták, hogy a borostyán szőréhez dörzsölve vonzza az apró tárgyakat. Ma már tudjuk, hogy a dörzsölés elektronokat von le, és ez elektromos töltést ad a borostyánnak. Sok fizikus dolgozott az elektronon. J. J. Thomson 1897-ben bebizonyította, hogy létezik, de egy másik ember adta neki az "elektron" nevet.
Az elektronfelhő modell
A modell az elektronokat úgy tekinti, mint amelyek az atommagot körülvevő diffúz felhőben meghatározatlan pozíciót foglalnak el.
A bizonytalansági elv azt jelenti, hogy az ember nem ismerheti egyszerre az elektron helyzetét és energiaszintjét. Ezek a potenciális állapotok egy felhőt alkotnak az atom körül. Az egyetlen atomban lévő elektronok potenciális állapotai egyetlen, egységes felhőt alkotnak.
Kapcsolódó oldalak
- Pozitron
- Proton
- Neutron
Kérdések és válaszok
K: Mi az az elektron?
V: Az elektron egy nagyon kicsi anyagdarab, és egy szubatomi részecske. Nem bontható kisebbekre, és negatív elektromos töltéssel rendelkezik.
K: Ki fedezte fel az elektront?
V: Az elektront J. J. Thomson fedezte fel 1897-ben.
K: Mekkora tömeggel rendelkezik egy elektron?
V: Az elektronoknak nagyon kis tömegük, vagyis súlyuk van, ezért nagyon kevés energia szükséges a gyors mozgatásukhoz.
K: Milyen típusú kölcsönhatásokban vesznek részt az elektronok?
V: Az elektronok gravitációs, elektromágneses és gyenge kölcsönhatásokban vesznek részt. Az elektromágneses erő a legerősebb a hétköznapi helyzetekben.
K: Hogyan lépnek egymással kölcsönhatásba az elektronok?
V: Az elektronok taszítják egymástól, mert azonos elektromos töltéssel rendelkeznek, de vonzzák a protonokat, mert ellentétes elektromos töltéssel rendelkeznek.
K: Mi hajtja a televíziókat, motorokat, mobiltelefonokat és sok más dolgot?
V: Az elektromosság, amely ezeket az eszközöket hajtja, valójában sok elektron, amely vezetékeken vagy más vezetőkön keresztül mozog.
