Elektroni sta kaj? Lastnosti in zgodovina odkrivanja elektronov

Vse okoli nas na planetu sestavljajo majhni, nedosegljivi delci. Elektroni so eden izmed njih. Njihovo odkritje je bilo razmeroma nedavno. Odprl je nove ideje o strukturi atoma, mehanizmih prenosa električne energije in organizaciji sveta kot celote.

Kako delimo nedeljivo

V sodobnem razumevanju so elektroni elementarni delci. So integralni in ne delijo na manjše strukture. Toda ta ideja ni vedno obstajala. Do leta 1897 so elektroni imeli koncept.

Še vedno misleci stare Anglije so uganili, da je vsaka stvar na svetu, kot stavba, sestavljena iz številnih mikroskopskih "opek". Najmanjša enota snovi je bila atom, to prepričanje pa je obstajalo že stoletja.

Zamisel o atomu se je spremenila šele konec XIX. Stoletja. Po preiskavah J. Thomson, E. Rutherford, H. Lorenz, P. Zeeman so bili najmanjši nedeljivi delci prepoznani kot atomska jedra in elektroni. Sčasoma so odkrili protone, nevtrone, in še kasneje - nevtrine, kaone, pionirje itd.

Zdaj znanost pozna ogromno število elementarnih delcev, katerega mesto med katerimi vedno zasedajo in elektroni.

Odkritje novega delca

Do časa, ko so bili elektroni odkriti v atomu, so znanstveniki že dolgo poznali obstoj elektrike in magnetizma. Toda resnična narava in popolne lastnosti teh pojavov so še vedno skrivnost in zavzemajo umove mnogih fizikov.

Že v začetku XIX. Stoletja je bilo znano, da se širjenje elektromagnetnega sevanja pojavlja pri hitrosti svetlobe. Vendar je angleški mož Joseph Thomson, ki izvaja eksperimente s katodnimi žarki, ugotovil, da jih sestavlja veliko majhnih zrn, katerih masa je manjša od atomske mase.

Aprila 1897 je Thomson napisal poročilo, kjer je znanstveni skupnosti predstavil rojstvo novega delca v atomu, ki ga je imenoval korpuscle. Kasneje je Ernest Rutherford z uporabo eksperimentov s folijo potrdil zaključke njegovega učitelja, korpuskam pa so dobili drugo ime - "elektroni".

To odkritje je spodbudilo razvoj ne le fizične, ampak tudi kemične znanosti. Omogočila je znatno napredovanje pri študiji elektrike in magnetizma, lastnosti snovi, prav tako pa je povzročila tudi jedrsko fiziko.

Kaj je elektron?

Elektroni so najlažji delci, ki imajo električni naboj. Naše znanje o njih je še vedno v veliki meri kontradiktorno in nepopolno. Na primer, v sodobnih konceptih živijo večno, saj se nikoli ne razpadajo, za razliko od nevtronov in protonov (teoretična starost razpada slednjega presega starost vesolja).

Elektroni so stabilni in imajo konstantno negativno energijo e = 1,6 × 10 ^-19 Celzija. Navedeni so v družino fermionov in skupina leptonov. Delci sodelujejo v šibki elektromagnetni in gravitacijski interakciji. So v sestavi atomov. Delci, ki so izgubili stik z atomi, so prosti elektroni.

Masa elektronov je 9,1 × 10 ^-31 kg in je 1836 krat manjša od protonske mase. Imajo pol-integralno in centrifugo ter magnetni moment. Elektron je označen s črko "e ^- ". Podobno, vendar s znakom plus, je določen njegov antagonist - antipartikel pozitron.

Stanje elektronov v atomu

Ko je postalo jasno, da je atom sestavljen iz manjših struktur, je bilo treba natančno razumeti, kako se nahajajo v njem. Zato se na koncu XIX stoletja pojavijo prvi modeli atoma. Glede na planetarne modele so protoni (pozitivno napolnjeni) in nevtroni (nevtralni) tvorili atomsko jedro. In okrog njega na eliptičnih orbitah so se premaknili elektroni.

Te zamisli se spremenijo s pojavom kvantne fizike v začetku dvajsetega stoletja. Louis de Broglie predlaga teorijo, da se elektron manifestira ne le kot delec, ampak tudi kot val. Erwin Schrodinger ustvarja valovni model atoma, kjer so elektroni predstavljeni kot oblaki določene gostote s polnilom.

Skoraj nemogoče je natančno določiti lokacijo in potek gibanja elektronov okoli jedra. V zvezi s tem je uveden poseben koncept "orbital" ali "elektronski oblak", ki je prostor najbolj verjetne razporeditve imenovanih delcev.

Energijske ravni

Elektroni v oblaku okoli atoma so ravno toliko kot protoni v svojem jedru. Vsi so na različnih razdaljah. Najbližje jedru so elektroni z najmanjšo količino energije. Več energije je v delcih, bolj so lahko.

Vendar se ne nahajajo kaotično, ampak zajemajo določene ravni, ki vsebujejo le določeno število delcev. Vsaka raven ima svojo lastno količino energije in je razdeljena na podrazreda, in tista v osi.

Za opis značilnosti in lokacije elektronov na ravni energije se uporabljajo štiri kvantne številke :

• N - glavna številka, ki določa energijsko rezervo elektronov (ustreza številu obdobja kemičnih elementov);
• L je orbitalna številka, ki opisuje obliko elektronskega oblaka (s je sferična oblika, p je osem, d je oblika detelje ali dvojna slika osem, f je kompleksna geometrijska oblika);
• M je magnetno število, ki določa usmerjenost oblaka v magnetno polje;
• Ms je število centrifugiranja, ki označuje inverzijo elektronov okoli svoje osi.

Zaključek

Torej, elektroni so stabilni negativno nabiti delci. So osnovni in ne morejo razpadati v druge elemente. So razvrščeni kot temeljni delci, to je tisti, ki so del strukture snovi.

Elektroni se gibljejo okoli atomskih jeder in sestavljajo svojo elektronsko lupino. Ti vplivajo na kemične, optične, mehanske in magnetne lastnosti različnih snovi. Ti delci sodelujejo v elektromagnetnih in gravitacijskih interakcijah. Njihovo usmerjeno gibanje ustvarja električni tok in magnetno polje.