Электрон

Электрон - это очень маленькая частица материи и энергии. Его символ - e⁻ . Он был открыт Дж. Дж. Томсоном в 1897 году.

Электрон - это субатомная частица. Считается, что он является элементарной частицей, поскольку не может быть разложен на более мелкие частицы. Он заряжен отрицательно и может двигаться почти со скоростью света.

Электроны участвуют в гравитационном, электромагнитном и слабом взаимодействии. Электричество, которое питает телевизоры, двигатели, мобильные телефоны и многие другие вещи, на самом деле представляет собой множество электронов, движущихся по проводам или другим проводникам.

Описание

Электроны имеют наименьший электрический заряд. Этот электрический заряд равен заряду протона, но имеет противоположный знак. По этой причине электроны притягиваются протонами атомных ядер и обычно образуют атомы. Масса электрона примерно в 1/1836 раза больше массы протона.

Один из способов представить себе расположение электронов в атоме - это вообразить, что они вращаются на фиксированных расстояниях от ядра. Таким образом, электроны в атоме существуют в нескольких электронных оболочках, окружающих центральное ядро. Каждой электронной оболочке присваивается номер 1, 2, 3 и так далее, начиная с самой близкой к ядру (самой внутренней оболочки). Каждая оболочка может содержать определенное максимальное количество электронов. Распределение электронов по различным оболочкам называется электронным расположением (или электронной формой или формой). Электронное расположение может быть показано с помощью нумерации или электронной диаграммы. (Другой способ думать о расположении электронов - использовать квантовую механику для расчета их атомных орбиталей).

Электрон относится к типу субатомных частиц, называемых лептонами. Электрон имеет отрицательный электрический заряд. У электрона есть еще одно свойство, называемое спином. Значение его спина равно 1/2, что делает его фермионом.

Хотя большинство электронов находится в атомах, другие электроны движутся в веществе независимо друг от друга или вместе, как катодные лучи в вакууме. В некоторых сверхпроводниках электроны движутся парами. Когда электроны движутся, этот поток называется электричеством, или электрическим током.

Объект можно назвать "отрицательно заряженным", если в нем больше электронов, чем протонов, или "положительно заряженным", если в нем больше протонов, чем электронов. Электроны могут перемещаться от одного объекта к другому при прикосновении. Они могут притягиваться к другому объекту с противоположным зарядом или отталкиваться, когда оба имеют одинаковый заряд. Когда объект "заземляется", электроны из заряженного объекта уходят в землю, делая объект нейтральным. Именно так поступают молниеотводы (громоотводы).

Химические реакции

Электроны в своих оболочках вокруг атома являются основой химических реакций. Полные внешние оболочки, содержащие максимум электронов, менее реакционноспособны. Внешние оболочки с меньшим количеством электронов, чем максимальное, являются реакционноспособными. Число электронов в атомах является основой химической периодической таблицы.

Измерение

Электрический заряд можно непосредственно измерить с помощью прибора, называемого электрометром. Электрический ток можно непосредственно измерить с помощью гальванометра. Измерение, производимое гальванометром, отличается от измерения, производимого электрометром. Сегодня лабораторные приборы способны содержать и наблюдать отдельные электроны.

Видеть электрон

В лабораторных условиях взаимодействие отдельных электронов можно наблюдать с помощью детекторов частиц, которые позволяют измерять такие специфические свойства, как энергия, спин и заряд. В одном случае ловушка Пеннинга использовалась для удержания одного электрона в течение 10 месяцев. Магнитный момент электрона был измерен с точностью до одиннадцати цифр, что в 1980 году было большей точностью, чем для любой другой физической константы.

Первые видеоизображения распределения энергии электрона были получены группой ученых из Лундского университета в Швеции в феврале 2008 года. Ученые использовали чрезвычайно короткие вспышки света, называемые аттосекундными импульсами, что позволило впервые наблюдать движение электрона. Распределение электронов в твердых материалах также может быть визуализировано.

Античастица

Античастица электрона называется позитроном. Он идентичен электрону, но несет электрические и другие заряды противоположного знака. Когда электрон сталкивается с позитроном, они могут рассеиваться друг от друга или полностью аннигилировать, производя пару (или более) фотонов гамма-излучения.

Модель атома Нильса Бора. Три электронные оболочки вокруг ядра, при этом электрон переходит со второго уровня на первый и высвобождает фотон.

История открытия

Эффект электронов был известен задолго до того, как его удалось объяснить. Древние греки знали, что трение янтаря о мех притягивает мелкие предметы. Теперь мы знаем, что трение снимает электроны, и это придает янтарю электрический заряд. Многие физики работали над электроном. Дж. Дж. Томсон доказал его существование в 1897 году, но название "электрон" ему дал другой человек.

Модель электронного облака

Эта модель рассматривает электроны как занимающие неопределенные позиции в диффузном облаке вокруг ядра атома.

Принцип неопределенности означает, что человек не может одновременно знать положение электрона и его энергетический уровень. Эти потенциальные состояния образуют облако вокруг атома. Потенциальные состояния электронов в одном атоме образуют единое, однородное облако.

Вопросы и ответы

В: Что такое электрон?

О: Электрон - это очень маленькая частица материи, которая является субатомной частицей. Он не может быть расщеплен на что-либо меньшее и имеет отрицательный электрический заряд.

В: Кто открыл электрон?

О: Электрон был открыт Дж.Дж. Томсоном в 1897 году.

В: Какова масса электрона?

О: У электронов очень маленькая масса, или вес, поэтому для их быстрого перемещения требуется очень мало энергии.

В: В каких типах взаимодействий участвуют электроны?

О: Электроны участвуют в гравитационном, электромагнитном и слабом взаимодействии. Электромагнитная сила является самой сильной в обычных ситуациях.

В: Как электроны взаимодействуют друг с другом?

О: Электроны отталкиваются друг от друга, поскольку имеют одинаковый электрический заряд, но они притягиваются к протонам, поскольку имеют противоположные электрические заряды.

В: Что питает телевизоры, двигатели, мобильные телефоны и многие другие вещи?

О: Электричество, которое питает эти устройства, на самом деле представляет собой множество электронов, движущихся по проводам или другим проводникам.