Što je elektron? Svojstva i povijest otkrivanja elektrona

Sve oko nas na planeti sastoji se od malih, nedostižnih čestica. Elektroni su jedan od njih. Njihovo otkriće došlo je relativno nedavno. I otvori nove ideje struktura atoma,

Kako podijeliti nedjeljivu

U suvremenom razumijevanju, elektroni su elementarne čestice. Oni su holistički i ne dijele se u manje strukture. Ali ta ideja nije uvijek postojala. Do 1897. godine, elektroni nisu imali pojma.

Još uvijek mislioci antičke Grčke pretpostavljali su da svaka stvar na svijetu, poput zgrade, sastoji od mnogih mikroskopskih "opeka". Najmanja jedinica tvari tada je bila atom, a ta vjera zadržala se stoljećima.

Ideja atoma promijenila se tek na kraju devetnaestog stoljeća. Nakon istraživanja J. Thomsona, E. Rutherforda, H. Lorenz, P. Zeeman, najmanjoj nedjeljivoj čestici prepoznate su kao atomske jezgre i elektrone. S vremenom su otkriveni protoni, neutroni, pa čak i kasniji neutrini, kaoni, pioni, itd.

Sada znanost zna ogroman broj elementarnih čestica, njegovo mjesto među koje uvijek zauzimaju i elektrone.

Otkriće nove čestice

Do trenutka kada je bilo elektroni su otvoreni u atomu, znanstvenici su dugo poznati o postojanju električne energije i magnetizma. Ali istinska priroda i puna svojstva tih fenomena još uvijek su tajna, zauzimaju umove mnogih fizičara.

Već početkom XIX. Stoljeća bilo je poznato da se širenje elektromagnetskog zračenja događa pri brzini svjetlosti. Međutim, Englez Joseph Thomson, koji je provodio pokuse s katodnim zrakama, zaključio je da se sastoje od mnogih malih zrna, čija je masa manja od atomske mase.

U travnju 1897. Thomson je izveo izvješće, gdje je znanstvenoj zajednici predstavio rođenje nove čestice u atomu, kojeg je nazvao korpuscle. kasnije Ernest Rutherford uz pomoć eksperimenata s folijom, potvrdio je zaključke svog učitelja, a korpussi su dobili još jedno ime - "elektroni".

Ovo otkriće potaknulo je razvoj ne samo fizičke nego i kemijske znanosti. To je postiglo značajan napredak u proučavanju električne energije i magnetizma, svojstava tvari, a također je izazvao i nuklearnu fiziku.

Što je elektron?

Elektroni su najlakše čestice koje imaju električni naboj. Njihovo poznavanje još uvijek je u velikoj mjeri proturječno i nepotpuno. Na primjer, u suvremenim konceptima oni žive zauvijek, jer se nikad ne raspadaju, za razliku od neutrona i protona (teorijska doba propadanja potonje premašuje dob svemira).

Elektroni su stabilni i imaju konstantan negativni naboj e = 1,6 x 10^-19 Cl. Pozivaju se na obitelj fermiona i grupu leptona. Čestice sudjeluju u slaboj elektromagnetskoj i gravitacijskoj interakciji. Oni su u sastavu atoma. Čestice koje su izgubile kontakt s atomima su slobodni elektroni.

Masa elektrona je 9,1 x 10^-31 kg i 1836 puta manja od mase protona. Imaju polu-integrirani i spin, i magnetski trenutak. Elektron je označen slovom "e^-"Slično tome, ali s znakom plus, definiran je njegov antagonist - pozitron antipartikula.

Stanje elektrona u atomu

Kad je postalo jasno da se atom sastoji od manjih struktura, bilo je potrebno točno razumjeti kako se nalaze u njemu. Stoga se na kraju XIX. Stoljeća pojavljuju prvi modeli atoma. Prema planetarnim modelima, protoni (pozitivno nabijeni) i neutroni (neutralni) formirali su atomsku jezgru. A oko njega u eliptičnim krugovima kretali su elektrone.

Te se ideje mijenjaju s pojavom kvantne fizike početkom dvadesetog stoljeća. Louis de Broglie predlaže teoriju da se elektron manifestira ne samo kao čestica već i kao val. Erwin Schrödinger stvara model vala atoma, gdje su elektroni predstavljeni kao oblak određene gustoće s nabojem.

Gotovo je nemoguće točno odrediti mjesto i putanju gibanja elektrona oko jezgre. U vezi s tim, uveden je poseban koncept, "orbitalni" ili "elektronički oblak", što je prostor najvjerojatnijeg rasporeda navedenih čestica.

Razine energije

Elektroni u oblaku oko atoma su jednako kao i protoni u njegovoj jezgri. Svi su na različitim udaljenostima. Najbliži jezgri su elektroni s najmanje energije. Što je više energije u česticama, što dalje mogu biti.

No, oni se ne nalaze kaotično, već zauzimaju određene razine, koji sadrže samo određeni broj čestica. Svaka razina ima vlastitu količinu energije i podijeljena je na podljeve, a one zauzvrat u orbite.

Opisati karakteristike i raspored elektrona na energetskim razinama, četiri kvantni brojevi:

• n - glavni broj koji određuje rezervu elektronske energije (odgovara broju razdoblja kemijskog elementa);
• l - orbitalni broj koji opisuje oblik oblaka elektrona (s - sferni, p - figura osam, d - djetelina ili dvostruka figura osam oblika, f - složeni geometrijski oblik);
• m je magnetski broj koji određuje orijentaciju oblaka u magnetskom polju;
• ms je broj spina koji karakterizira cirkulaciju elektrona oko svoje osi.

zaključak

Dakle, elektroni su stabilne, negativno napunjene čestice. Oni su elementarni i ne mogu se raspadati u druge elemente. Oni su klasificirani kao temeljne čestice, tj. One koje su dio strukture materije.

Elektroni se kreću oko atomske jezgre i čine njihovu elektronovu ljusku. One utječu na kemijska, optička, mehanička i magnetska svojstva različitih tvari. Te čestice sudjeluju u elektromagnetskim i gravitacijskim interakcijama. Njihov smjerni pokret stvara električnu struju i magnetsko polje.