A bolygón körülöttünk minden apró, megfoghatatlan részecskékből áll. Ezek közé tartoznak az elektronok. Felfedezésük viszonylag nemrég történt. És új elképzeléseket nyitott az atom szerkezetéről, az elektromosság átvitelének mechanizmusairól és a világ egészének szerkezetéről.
Hogyan osztották fel az oszthatatlant
A mai értelemben az elektronok elemi részecskék. Ezek egybeépültek és nem törnek szét kisebb szerkezetekre. De egy ilyen ötlet nem mindig létezett. Az elektronok 1897-ig ismeretlenek voltak.
Még az ókori Görögország gondolkodói is sejtették, hogy a világon minden dolog, akárcsak egy épület, sok mikroszkopikus "téglából" áll. Az atomot akkoriban az anyag legkisebb egységének tekintették, és ez a hiedelem évszázadokon át fennmaradt.
Az atom fogalma csak a 19. század végén változott. J. Thomson, E. Rutherford, H. Lorentz, P. Zeeman tanulmányai után az atommagokat és elektronokat ismerték fel a legkisebb oszthatatlan részecskéknek. Idővel protonokat, neutronokat, sőt később neutrínókat, kaonokat, pi-mezonokat stb. fedeztek fel.
Ma a tudomány rengeteg elemi részecskét ismer, amelyek között változatlanul az elektronok foglalják el a helyüket.
Új részecske felfedezése
Amikor az elektronokat felfedezték az atomban, a tudósok már régóta tudtak az elektromosság és a mágnesesség létezéséről. De e jelenségek valódi természete és tulajdonságai továbbra is rejtély marad, és sok fizikust foglalkoztat.
Már a 19. század elején ismerték, hogy az elektromágneses sugárzás terjedése fénysebességgel megy végbe. Az angol Joseph Thomson azonban, aki katódsugarakkal kísérletezett, arra a következtetésre jutott, hogy azok sok apró szemcsékből állnak, amelyek tömege kisebb, mint atom.
1897 áprilisában Thomson prezentációt tartott, ahol bemutatta a tudományos közösségnek egy új részecske születését az atomban, amelyet korpuszkulának nevezett. Később Ernest Rutherford fóliával végzett kísérletek segítségével megerősítette tanára következtetéseit, és a sejttestek más nevet kaptak - "elektronok".
Ez a felfedezés nemcsak a fizikai, hanem a kémiai tudomány fejlődését is ösztönözte. Jelentős előrelépést tett lehetővé az elektromosság és a mágnesesség, az anyagok tulajdonságainak tanulmányozásában, valamint a magfizika kialakulását is.
Mi az elektron?
Az elektronok a legkönnyebb részecskék, amelyek elektromos töltéssel rendelkeznek. Ismereteink róluk még nagyrészt ellentmondásosak és hiányosak. Például a modern fogalmak szerint örökké élnek, mivel soha nem bomlanak le, ellentétben a neutronokkal és a protonokkal (ez utóbbiak elméleti bomlási kora meghaladja az Univerzum korát).
Az elektronok stabilak és állandó negatív töltésük van e=1,6 x 10-19Cl. A fermionok családjába és a lepton csoportba tartoznak. A részecskék gyenge elektromágneses és gravitációs kölcsönhatásban vesznek részt. Az atomokban találhatók. Azok a részecskék, amelyek elvesztették a kapcsolatot az atomokkal, szabad elektronok.
Az elektronok tömege 9,1 x 10-31 kg, és 1836-szor kisebb, mint a proton tömege. Félegész spinjük és mágneses momentumuk van. Az elektront "e-" betűvel jelöljük. Ugyanígy, de pluszjellel, annak antagonistája van feltüntetve - a pozitron antirészecske.
Az elektronok állapota egy atomban
Amikor világossá vált, hogy az atom kisebb struktúrákból áll, meg kellett érteni, hogy ezek pontosan hogyan helyezkednek el benne. Ezért a 19. század végén megjelentek az atom első modelljei. A bolygómodellek szerint protonok (pozitív töltésű) és neutronok (semleges) alkották az atommagot. És körülötte az elektronok elliptikus pályán mozogtak.
Ezek az elképzelések a kvantumfizika megjelenésével a 20. század elején megváltoznak. Louis de Broglie azt az elméletet terjeszti elő, hogy az elektron nemcsak részecskeként, hanem hullámként is megnyilvánul. Erwin Schrödinger létrehozza egy atom hullámmodelljét, ahol az elektronok egy bizonyos sűrűségű, töltéssel rendelkező felhőként jelennek meg.
Az atommag körüli elektronok elhelyezkedését és pályáját szinte lehetetlen pontosan meghatározni. Ezzel kapcsolatban bevezetik az „orbitális” vagy „elektronfelhő” egy speciális fogalmát, amely a legvalószínűbb hely tere.elnevezett részecskék.
Energiaszintek
Pontosan annyi elektron van a felhőben egy atom körül, mint ahány proton az atommagjában. Mindegyik különböző távolságra van. Az atommaghoz legközelebb a legkisebb energiájú elektronok vannak. Minél több energiával rendelkeznek a részecskék, annál messzebbre tudnak menni.
De nem véletlenszerűen vannak elrendezve, hanem meghatározott szinteket foglalnak el, amelyek csak bizonyos számú részecskét képesek befogadni. Minden szintnek megvan a maga energiamennyisége, és alszintekre van felosztva, ezek pedig pályákra.
Négy kvantumszámot használnak az elektronok jellemzőinek és energiaszinteken való elrendezésének leírására:
- n - az elektron energiáját meghatározó fő szám (megfelel a kémiai elem periódusszámának);
- l – az elektronfelhő alakját leíró pályaszám (s – gömb, p – nyolcas, d – lóhere vagy dupla nyolcas alak, f – összetett geometriai alakzat);
- m egy mágneses szám, amely meghatározza a felhő tájolását a mágneses térben;
- ms egy spinszám, amely az elektronok tengelye körüli forgását jellemzi.
A
Következtetés
Tehát az elektronok stabil, negatív töltésű részecskék. Elemiek és nem bomlanak le más elemekké. Alapvető részecskéknek minősülnek, vagyis azok, amelyek az anyag szerkezetének részét képezik.
Az elektronok az atommagok körül mozognak, és alkotják elektronhéjukat. Befolyásolják a kémiai, optikai,különböző anyagok mechanikai és mágneses tulajdonságai. Ezek a részecskék elektromágneses és gravitációs kölcsönhatásban vesznek részt. Irányított mozgásuk elektromos áramot és mágneses teret hoz létre.
