Alt rundt oss på planeten består av små, unnvikende partikler. Elektroner er en av dem. Oppdagelsen deres skjedde relativt nylig. Og det åpnet for nye ideer om strukturen til atomet, mekanismene for overføring av elektrisitet og strukturen til verden som helhet.
Hvordan det udelelige ble delt
I moderne forstand er elektroner elementærpartikler. De er integrerte og bryter ikke inn i mindre strukturer. Men en slik idé fantes ikke alltid. Elektroner var ukjente frem til 1897.
Selv tenkerne i antikkens Hellas gjettet at hver ting i verden, som en bygning, består av mange mikroskopiske "klosser". Atomet ble da ansett som den minste enhet av materie, og denne troen vedvarte i århundrer.
Forestillingen om atomet endret seg først på slutten av 1800-tallet. Etter studiene til J. Thomson, E. Rutherford, H. Lorentz, P. Zeeman, ble atomkjerner og elektroner anerkjent som de minste udelelige partiklene. Over tid ble protoner, nøytroner og til og med senere - nøytrinoer, kaoner, pi-mesoner osv. oppdaget.
Nå kjenner vitenskapen til et stort antall elementærpartikler, blant hvilke elektroner alltid opptar deres plass.
Oppdagelse av en ny partikkel
Da elektronene ble oppdaget i atomet, hadde forskerne lenge visst om eksistensen av elektrisitet og magnetisme. Men den sanne naturen og de fulle egenskapene til disse fenomenene forblir fortsatt et mysterium, som opptar hodet til mange fysikere.
Allerede på begynnelsen av 1800-tallet var det kjent at forplantningen av elektromagnetisk stråling skjer med lysets hastighet. Engelskmannen Joseph Thomson, som utførte eksperimenter med katodestråler, konkluderte imidlertid med at de består av mange små korn, hvis masse er mindre enn atom.
I april 1897 holdt Thomson en presentasjon, der han presenterte for det vitenskapelige samfunnet fødselen av en ny partikkel i atomet, som han k alte et blodlegeme. Senere bekreftet Ernest Rutherford, ved hjelp av eksperimenter med folie, konklusjonene til læreren sin, og blodlegemene fikk et annet navn - "elektroner".
Denne oppdagelsen ansporet utviklingen av ikke bare fysisk, men også kjemisk vitenskap. Det tillot betydelige fremskritt i studiet av elektrisitet og magnetisme, egenskapene til stoffer, og ga også opphav til kjernefysikk.
Hva er et elektron?
Elektroner er de letteste partiklene som har en elektrisk ladning. Vår kunnskap om dem er fortsatt stort sett motstridende og ufullstendig. For eksempel, i moderne konsepter, lever de evig, siden de aldri forfaller, i motsetning til nøytroner og protoner (den teoretiske forfallsalderen til sistnevnte overskrider universets alder).
Elektroner er stabile og har en permanent negativ ladning e=1,6 x 10-19Cl. De tilhører fermionfamilien og leptongruppen. Partikler deltar i svak elektromagnetisk og gravitasjonsinteraksjon. De finnes i atomer. Partikler som har mistet kontakten med atomer er frie elektroner.
Massen av elektroner er 9,1 x 10-31 kg og er 1836 ganger mindre enn massen til et proton. De har et halvt heltallsspinn og magnetisk moment. Et elektron er merket med bokstaven "e-". På samme måte, men med et plusstegn, er dens antagonist indikert - positron-antipartikkelen.
Tilstanden til elektroner i et atom
Da det ble klart at atomet består av mindre strukturer, var det nødvendig å forstå nøyaktig hvordan de er ordnet i det. Derfor, på slutten av 1800-tallet, dukket de første modellene av atomet opp. I følge planetmodellene utgjorde protoner (positivt ladet) og nøytroner (nøytrale) atomkjernen. Og rundt den beveget elektroner seg i elliptiske baner.
Disse ideene endres med fremkomsten av kvantefysikk på begynnelsen av 1900-tallet. Louis de Broglie fremfører teorien om at elektronet manifesterer seg ikke bare som en partikkel, men også som en bølge. Erwin Schrödinger lager en bølgemodell av et atom, der elektroner er representert som en sky med en viss tetthet med en ladning.
Det er nesten umulig å nøyaktig bestemme plasseringen og banen til elektroner rundt kjernen. I denne forbindelse introduseres et spesielt konsept av "orbital" eller "elektronsky", som er plassen til det mest sannsynlige stedetnavngitte partikler.
Energy Levels
Det er nøyaktig like mange elektroner i skyen rundt et atom som det er protoner i kjernen. Alle er på forskjellige avstander. Nærmest kjernen er elektronene med minst energi. Jo mer energi partiklene har, jo lenger kan de gå.
Men de er ikke ordnet tilfeldig, men opptar spesifikke nivåer som bare kan romme et visst antall partikler. Hvert nivå har sin egen mengde energi og er delt inn i undernivåer, og disse i sin tur i orbitaler.
Fire kvantetall brukes til å beskrive egenskapene og arrangementet til elektroner på energinivåer:
- n - hovedtallet som bestemmer energien til elektronet (tilsvarer tallet for perioden til det kjemiske elementet);
- l - orbit altall som beskriver formen på elektronskyen (s - sfærisk, p - åtte form, d - kløver eller dobbel åtte form, f - kompleks geometrisk form);
- m er et magnetisk tall som bestemmer retningen til skyen i et magnetisk felt;
- ms er et spinntall som karakteriserer rotasjonen av elektroner rundt sin akse.
Konklusjon
Så, elektroner er stabile negativt ladede partikler. De er elementære og kan ikke forfalle til andre elementer. De er klassifisert som fundamentale partikler, det vil si de som er en del av materiens struktur.
Elektroner beveger seg rundt atomkjerner og utgjør elektronskallet deres. De påvirker de kjemiske, optiske,mekaniske og magnetiske egenskaper til ulike stoffer. Disse partiklene deltar i elektromagnetisk og gravitasjonsinteraksjon. Deres retningsbevegelse skaper en elektrisk strøm og et magnetisk felt.
