Gezegende etrafımızdaki her şey küçük, anlaşılması zor parçacıklardan oluşur. Elektronlar bunlardan biridir. Onların keşfi nispeten yakın zamanda gerçekleşti. Ve atomun yapısı, elektriği iletme mekanizmaları ve bir bütün olarak dünyanın yapısı hakkında yeni fikirler açtı.
Bölünemez nasıl bölündü
Modern anlamda elektronlar temel parçacıklardır. Bunlar ayrılmazdır ve daha küçük yapılara ayrılmazlar. Ancak böyle bir fikir her zaman mevcut değildi. Elektronlar 1897'ye kadar bilinmiyordu.
Antik Yunan düşünürleri bile dünyadaki her şeyin bir bina gibi birçok mikroskobik "tuğladan" oluştuğunu tahmin etti. Atom daha sonra maddenin en küçük birimi olarak kabul edildi ve bu inanç yüzyıllarca devam etti.
Atom kavramı ancak 19. yüzyılın sonunda değişti. J. Thomson, E. Rutherford, H. Lorentz, P. Zeeman'ın çalışmalarından sonra atom çekirdeği ve elektronlar en küçük bölünmez parçacıklar olarak kabul edildi. Zamanla protonlar, nötronlar ve hatta daha sonra - nötrinolar, kaonlar, pi-mezonlar vb. keşfedildi.
Artık bilim, elektronların her zaman yerlerini işgal ettiği çok sayıda temel parçacık biliyor.
Yeni bir parçacığın keşfi
Atomda elektronlar keşfedilene kadar, bilim adamları uzun zamandır elektriğin ve manyetizmanın varlığını biliyorlardı. Ancak bu fenomenlerin gerçek doğası ve tam özellikleri, birçok fizikçinin zihnini meşgul eden bir gizem olarak kalmaya devam ediyor.
Daha 19. yüzyılın başlarında, elektromanyetik radyasyonun yayılmasının ışık hızında gerçekleştiği biliniyordu. Ancak, katot ışınlarıyla deneyler yapan İngiliz Joseph Thomson, bunların kütlesi atomik olandan daha az olan birçok küçük tanecikten oluştuğu sonucuna vardı.
Nisan 1897'de Thomson, bilim camiasına atomda cisimcik adını verdiği yeni bir parçacığın doğuşunu sunduğu bir sunum yaptı. Daha sonra Ernest Rutherford, folyo deneylerinin yardımıyla öğretmeninin sonuçlarını doğruladı ve cisimciklere farklı bir isim verildi - "elektronlar".
Bu keşif, yalnızca fiziksel değil, aynı zamanda kimyasal bilimin de gelişmesini teşvik etti. Elektrik ve manyetizma, maddelerin özellikleri çalışmalarında önemli ilerlemeler sağladı ve ayrıca nükleer fiziğe yol açtı.
Elektron nedir?
Elektronlar, elektrik yükü olan en hafif parçacıklardır. Onlarla ilgili bilgimiz hâlâ büyük ölçüde çelişkili ve eksik. Örneğin, modern kavramlarda, nötronlar ve protonların aksine asla bozunmadıkları için sonsuza kadar yaşarlar (ikincisinin teorik bozunma yaşı Evrenin yaşını aşıyor).
Elektronlar kararlıdır ve kalıcı bir negatif yüke sahiptir e=1,6 x 10-19Cl. Fermiyon ailesine ve lepton grubuna aittirler. Parçacıklar zayıf elektromanyetik ve yerçekimi etkileşimine katılır. Atomlarda bulunurlar. Atomlarla temasını kaybetmiş parçacıklar serbest elektronlardır.
Elektronların kütlesi 9,1 x 10-31 kg'dır ve bir protonun kütlesinden 1836 kat daha azdır. Yarı tamsayılı spin ve manyetik momente sahiptirler. Bir elektron "e-" harfiyle gösterilir. Aynı şekilde, ancak artı işaretiyle, antagonisti belirtilir - pozitron antiparçacığı.
Bir atomdaki elektronların durumu
Atomun daha küçük yapılardan oluştuğu anlaşılınca, bunların içinde nasıl düzenlendiğini tam olarak anlamak gerekiyordu. Bu nedenle, 19. yüzyılın sonunda atomun ilk modelleri ortaya çıktı. Gezegen modellerine göre, atom çekirdeğini protonlar (pozitif yüklü) ve nötronlar (nötr) oluşturur. Ve onun etrafında elektronlar eliptik yörüngelerde hareket etti.
Bu fikirler, 20. yüzyılın başında kuantum fiziğinin ortaya çıkmasıyla değişir. Louis de Broglie, elektronun sadece bir parçacık olarak değil, aynı zamanda bir dalga olarak da kendini gösterdiği teorisini ortaya koyuyor. Erwin Schrödinger, elektronların belirli bir yoğunlukta yüklü bir bulut olarak temsil edildiği bir atomun dalga modelini oluşturur.
Çekirdek etrafındaki elektronların yerini ve yörüngesini doğru bir şekilde belirlemek neredeyse imkansızdır. Bu bağlamda, en olası konumun alanı olan özel bir "yörünge" veya "elektron bulutu" kavramı tanıtılmıştır.adlandırılmış parçacıklar.
Enerji Seviyeleri
Bir atomun etrafındaki bulutta, çekirdeğindeki proton sayısı kadar elektron vardır. Hepsi farklı mesafelerde. Çekirdeğe en yakın olan elektronlar en az enerjiye sahip olanlardır. Parçacıkların enerjisi ne kadar fazlaysa o kadar uzağa gidebilirler.
Ancak bunlar rastgele düzenlenmezler, yalnızca belirli sayıda parçacığı barındırabilecek belirli seviyeleri işgal ederler. Her seviyenin kendi enerji miktarı vardır ve alt seviyelere ve bunlar da yörüngelere ayrılır.
Elektronların enerji seviyelerindeki özelliklerini ve düzenini tanımlamak için dört kuantum sayısı kullanılır:
- n - elektronun enerjisini belirleyen ana sayı (kimyasal elementin periyodunun sayısına karşılık gelir);
- l - elektron bulutunun şeklini tanımlayan yörünge numarası (s - küresel, p - sekiz şekli, d - yonca veya çift sekiz şekli, f - karmaşık geometrik şekil);
- m, bir manyetik alandaki bulutun yönünü belirleyen manyetik bir sayıdır;
- ms, elektronların kendi ekseni etrafındaki dönüşünü karakterize eden bir dönüş sayısıdır.
Sonuç
Yani, elektronlar kararlı negatif yüklü parçacıklardır. Elementaldirler ve diğer elementlere bozunamazlar. Temel parçacıklar, yani maddenin yapısının parçası olanlar olarak sınıflandırılırlar.
Elektronlar atom çekirdeğinin etrafında hareket eder ve elektron kabuğunu oluşturur. Kimyasal, optik,çeşitli maddelerin mekanik ve manyetik özellikleri. Bu parçacıklar elektromanyetik ve yerçekimi etkileşimine katılır. Yönlü hareketleri bir elektrik akımı ve bir manyetik alan oluşturur.
