Elektron
Elektron on väga väike aine- ja energiakilluke. Selle sümbol on e− . Selle avastas J. J. Thomson 1897. aastal.
Elektron on subatomaarne osake. Arvatakse, et see on elementaarosakese, sest seda ei saa lagundada millekski väiksemaks. See on negatiivselt laetud ja võib liikuda peaaegu valguse kiirusega.
Elektronid osalevad gravitatsioonilises, elektromagnetilises ja nõrgas vastastikmõjus. Elekter, mis toidab televiisoreid, mootoreid, mobiiltelefone ja paljusid muid asju, on tegelikult paljud elektronid, mis liiguvad läbi juhtmete või muude juhtmete.
Kirjeldus
Elektronidel on väikseim elektrilaeng. See elektrilaeng on võrdne prootoni laenguga, kuid vastupidise märgiga. Seetõttu tõmbavad elektronid aatomituumade prootonid ligi ja moodustavad tavaliselt aatomeid. Elektroni mass on umbes 1/1836 korda suurem kui prootonil.
Üks viis aatomi elektronide asukohast mõtlemiseks on kujutleda, et nad tiirlevad tuumast kindla kauguse kaugusel. Sel viisil on aatomi elektronid mitmes elektronikoores, mis ümbritsevad keskmist tuuma. Igale elektronikoorele antakse number 1, 2, 3 jne, alustades tuumale kõige lähemal asuvast koorest (kõige sisemine kest). Iga kest võib sisaldada kuni teatud maksimaalse arvu elektrone. Elektronide jaotust eri kestadel nimetatakse elektrooniliseks paigutuseks (või elektrooniliseks vormiks või kujuks). Elektroonilist paigutust võib näidata numbrite või elektrondiagrammi abil. (Teine viis elektronide paiknemisest mõtlemiseks on kasutada kvantmehaanikat nende aatomiorbitaalide arvutamiseks).
Elektron kuulub subatomaarsete osakeste hulka, mida nimetatakse leptoniteks. Elektronil on negatiivne elektrilaeng. Elektronil on veel üks omadus, mida nimetatakse spinniks. Tema spinni väärtus on 1/2, mis teeb temast fermioni.
Kuigi enamik elektrone leidub aatomites, liiguvad teised aines iseseisvalt või koos katoodkiirtena vaakumis. Mõnedes ülijuhtides liiguvad elektronid paarikaupa. Kui elektronid voolavad, nimetatakse seda voolu elektriks ehk elektrivooluks.
Objekti võib kirjeldada kui "negatiivselt laetud", kui objektis on rohkem elektrone kui prootoneid, või kui "positiivselt laetud", kui prootoneid on rohkem kui elektrone. Elektronid võivad liikuda ühelt objektilt teisele, kui neid puudutatakse. Nad võivad tõmbuda teise, vastupidise laenguga objekti külge või tõrjuda, kui neil mõlemal on sama laeng. Kui objekt on "maandatud", lähevad laetud objekti elektronid maasse, muutes objekti neutraalseks. Seda teevad piksevardad (piksevarjud).
Keemilised reaktsioonid
Aatomi ümber olevad elektronid on keemiliste reaktsioonide aluseks. Täielikud välimised kestad, kus on maksimaalne hulk elektrone, on vähem reaktiivsed. Maksimaalsest vähemate elektronidega välimised kestad on reaktiivsed. Aatomite elektronide arv on keemilise perioodilisuse tabeli aluseks.
Mõõtmine
Elektrilist laengut saab otse mõõta seadmega, mida nimetatakse elektromeetriks. Elektrivoolu saab otse mõõta galvanomeetriga. Galvanomeetri poolt antav mõõtmine erineb elektromeetri poolt antavast mõõtmisest. Tänapäeval on laboratoorsed seadmed võimelised sisaldama ja jälgima üksikuid elektrone.
Elektroni "nägemine
Laboratoorsetes tingimustes saab üksikute elektronide vastastikmõju jälgida osakeste detektorite abil, mis võimaldavad mõõta konkreetseid omadusi, näiteks energiat, spinni ja laengut. Ühel juhul kasutati Penningi lõksu, milles hoiti üksikut elektroni 10 kuud. Elektroni magnetmomenti mõõdeti üheteistkümnekohalise täpsusega, mis 1980. aastal oli suurem täpsus kui mis tahes muu füüsikalise konstandi puhul.
Esimesed videopildid elektroni energiajaotusest jäädvustas Rootsi Lundi ülikooli töörühm 2008. aasta veebruaris. Teadlased kasutasid äärmiselt lühikesi valgusvihkeid, mida nimetatakse attosekundipulssideks, mis võimaldasid esmakordselt jälgida elektroni liikumist. Samuti on võimalik visualiseerida elektronide jaotumist tahketes materjalides.
Antiosakeste
Elektroni vastandosakest nimetatakse positroniks. See on elektroniga identne, kuid kannab elektrilist ja muud laengut vastupidise märgiga. Kui elektron põrkub positroniga, võivad nad teineteisest hajuda või täielikult hävineda, tekitades paari (või rohkem) gammafotoneid.
Niels Bohri aatomi mudel. Kolm elektroni kesta tuuma ümber, kusjuures elektron liigub teiselt tasemelt esimesele tasemele ja vabastab fotooni.
Avastamise ajalugu
Elektronide mõju oli teada ammu enne, kui seda suudeti seletada. Vanad kreeklased teadsid, et merevaigu hõõrumine karva vastu tõmbab ligi väikseid esemeid. Nüüd teame, et hõõrdumine eemaldab elektrone ja see annab merevaigule elektrilise laengu. Paljud füüsikud töötasid elektroniga. J. J. Thomson tõestas selle olemasolu 1897. aastal, kuid teine mees andis sellele nime "elektron".
Elektronipilve mudel
Selle mudeli kohaselt on elektronid aatomi tuuma ümber hajusas pilves ebamäärases positsioonis.
Määramatuse põhimõte tähendab, et inimene ei saa teada elektroni asukohta ja energiataset üheaegselt. Need potentsiaalsed olekud moodustavad aatomi ümber pilve. Ühe aatomi elektronide potentsiaalsed olekud moodustavad ühe ühtse pilve.
Seotud leheküljed
- Positron
- Proton
- Neutron
Küsimused ja vastused
K: Mis on elektron?
V: Elektron on väga väike aineosa ja see on subatomaarne osake. Seda ei saa lagundada millekski väiksemaks ja tal on negatiivne elektrilaeng.
K: Kes avastas elektroni?
V: Elektroni avastas J. J. Thomson 1897. aastal.
K: Kui suur on elektroni mass?
V: Elektronidel on väga väike mass ehk kaal, seega on nende kiireks liikumiseks vaja väga vähe energiat.
K: Millistes vastastikmõjudes elektronid osalevad?
V: Elektronid osalevad gravitatsioonilises, elektromagnetilises ja nõrgas vastastikmõjus. Elektromagnetiline jõud on kõige tugevam üldistes olukordades.
K: Kuidas toimub elektronide vastastikmõju?
V: Elektronid tõrjuvad üksteist, sest neil on sama elektrilaeng, kuid prootonid tõmbavad neid ligi, sest neil on vastupidised elektrilaengud.
K: Millest saavad jõudu televiisorid, mootorid, mobiiltelefonid ja paljud muud asjad?
V: Elektri, mis neid seadmeid toidab, moodustavad tegelikult paljud elektronid, mis liiguvad läbi juhtmete või muude juhtmete.
