Sve oko nas na planeti sastoji se od malih, neuhvatljivih čestica. Elektroni su jedan od njih. Njihovo otkriće dogodilo se relativno nedavno. I otvorio je nove ideje o strukturi atoma, mehanizmima za prenos električne energije i strukturi svijeta u cjelini.
Kako je podijeljeno nedjeljivo
U modernom smislu, elektroni su elementarne čestice. Oni su integralni i ne raspadaju se u manje strukture. Ali takva ideja nije uvijek postojala. Elektroni su bili nepoznati do 1897.
Čak su i mislioci antičke Grčke nagađali da se svaka stvar na svijetu, poput građevine, sastoji od mnogih mikroskopskih "cigli". Atom se tada smatrao najmanjom jedinicom materije, i ovo vjerovanje se održalo vekovima.
Pojam atoma se promijenio tek krajem 19. stoljeća. Nakon studija J. Thomsona, E. Rutherforda, H. Lorentza, P. Zeemana, atomska jezgra i elektroni su prepoznati kao najmanje nedjeljive čestice. Vremenom su otkriveni protoni, neutroni, pa čak i kasnije - neutrini, kaoni, pi-mezoni, itd.
Sada nauka poznaje ogroman broj elementarnih čestica, među kojima elektroni uvijek zauzimaju svoje mjesto.
Otkriće nove čestice
Do trenutka kada su elektroni otkriveni u atomu, naučnici su odavno znali za postojanje elektriciteta i magnetizma. Ali prava priroda i puna svojstva ovih fenomena i dalje ostaju misterija, zaokupljajući umove mnogih fizičara.
Već početkom 19. veka bilo je poznato da se elektromagnetsko zračenje odvija brzinom svetlosti. Međutim, Englez Joseph Thomson, provodeći eksperimente s katodnim zrakama, zaključio je da se one sastoje od mnogo malih zrna, čija je masa manja od atomske.
U aprilu 1897. Thomson je napravio prezentaciju, gdje je predstavio naučnoj zajednici rođenje nove čestice u atomu, koju je nazvao korpuskula. Kasnije je Ernest Rutherford, uz pomoć eksperimenata sa folijom, potvrdio zaključke svog učitelja, a korpuskule su dobile drugačije ime - "elektroni".
Ovo otkriće je podstaklo razvoj ne samo fizičke, već i hemijske nauke. To je omogućilo značajan napredak u proučavanju elektriciteta i magnetizma, svojstava supstanci, a također je dovelo do nuklearne fizike.
Šta je elektron?
Elektroni su najlakše čestice koje imaju električni naboj. Naše znanje o njima je još uvijek u velikoj mjeri kontradiktorno i nepotpuno. Na primjer, u modernim konceptima, oni žive vječno, jer se nikada ne raspadaju, za razliku od neutrona i protona (teorijska starost raspada ovih potonjih premašuje starost Univerzuma).
Elektroni su stabilni i imaju trajni negativni naboj e=1,6 x 10-19Cl. Pripadaju porodici fermiona i leptonskoj grupi. Čestice učestvuju u slaboj elektromagnetnoj i gravitacionoj interakciji. Nalaze se u atomima. Čestice koje su izgubile kontakt sa atomima su slobodni elektroni.
Masa elektrona je 9,1 x 10-31 kg i 1836 puta je manja od mase protona. Imaju polucijeli spin i magnetni moment. Elektron je označen slovom "e-". Na isti način, ali sa znakom plus, označen je njegov antagonist - pozitronska antičestica.
Stanje elektrona u atomu
Kada je postalo jasno da se atom sastoji od manjih struktura, bilo je potrebno razumjeti kako su one tačno raspoređene u njemu. Stoga su se krajem 19. stoljeća pojavili prvi modeli atoma. Prema planetarnim modelima, protoni (pozitivno nabijeni) i neutroni (neutralni) čine atomsko jezgro. A oko njega, elektroni su se kretali po eliptičnim orbitama.
Ove ideje se menjaju sa pojavom kvantne fizike početkom 20. veka. Louis de Broglie iznosi teoriju da se elektron manifestira ne samo kao čestica, već i kao talas. Erwin Schrödinger kreira talasni model atoma, gdje su elektroni predstavljeni kao oblak određene gustine sa nabojem.
Gotovo je nemoguće precizno odrediti lokaciju i putanju elektrona oko jezgra. S tim u vezi, uvodi se poseban pojam „orbitalnog“ili „elektronskog oblaka“, koji predstavlja prostor najvjerovatnije lokacije.imenovane čestice.
energetski nivoi
U oblaku oko atoma ima tačno onoliko elektrona koliko ima protona u njegovom jezgru. Svi su na različitim udaljenostima. Najbliži jezgru su elektroni sa najmanjom količinom energije. Što više energije imaju čestice, to dalje mogu ići.
Ali oni nisu raspoređeni nasumično, već zauzimaju specifične nivoe koji mogu prihvatiti samo određeni broj čestica. Svaki nivo ima svoju količinu energije i podijeljen je na podnivoe, a oni, pak, na orbitale.
Četiri kvantna broja se koriste za opisivanje karakteristika i rasporeda elektrona na energetskim nivoima:
- n - glavni broj koji određuje energiju elektrona (odgovara broju perioda hemijskog elementa);
- l - orbitalni broj koji opisuje oblik elektronskog oblaka (s - sferni, p - oblik osmice, d - djetelina ili dvostruki oblik osmice, f - složeni geometrijski oblik);
- m je magnetni broj koji određuje orijentaciju oblaka u magnetnom polju;
- ms je spin broj koji karakteriše rotaciju elektrona oko svoje ose.
Zaključak
Dakle, elektroni su stabilne negativno nabijene čestice. Oni su elementarni i ne mogu se raspasti na druge elemente. One su klasifikovane kao fundamentalne čestice, odnosno one koje su deo strukture materije.
Elektroni se kreću oko atomskih jezgara i čine njihovu elektronsku ljusku. Oni utiču na hemijske, optičke,mehanička i magnetska svojstva raznih supstanci. Ove čestice učestvuju u elektromagnetnoj i gravitacionoj interakciji. Njihovo usmjereno kretanje stvara električnu struju i magnetsko polje.
