Tulajdonképpen mi az elektron?

Az elektron (az ógörög ήλεκτρον, borostyán szóból) negatív elektromos töltésű elemi részecske,[6] amely az atommaggal együtt kémiai részecskéket alkot, és felelős a kémiai kötésekért. Szokásos jelölése: e‒. Az elektron feles spinű lepton; a leptonok első generációjának tagja.[7] Antirészecskéje a pozitron.

Osztályozás lepton

Összetétel elemi részecske

Kölcsönhatások gravitáció, elektromágneses, gyenge

Jel e-, β-

Antirészecske pozitron

Megsejtette Richard Laming (1838–1851)

Felfedezte Joseph John Thomson (1897)[1]

Fizikai adatai

Tömeg

9,109 382 15(45) ·10−31 kg[2]

5,485 799 0943(23)-4 u[3]

Töltés

-1 e

1,602 176 487(40) ·10−19 C[4]

Mágneses momentum

−928,476 377(23) ·10−26 J·T−1[5]

Spin

Az elektron tömege a proton tömegének 1/1836 része.[8] Az elektronok és a többi elemi részecske kölcsönhatását a kémia és a magfizika vizsgálja. Antianyagbeli párja, a pozitron tömege és spinje megegyezik az elektronéval, azonban töltése ellentétes. Ha pozitron és elektron találkozik, energia felvillanás során mindkettő szétsugárzódik, és gamma-foton jön létre.

Normális körülmények között az elektronok az atomok pozitív magjához kötődnek, mivel az ellentétes elektromos töltések vonzzák egymást. Egy semleges atomban az elektronok száma azonos a mag pozitív töltéseinek számával. Egy atomon belül az elektronok szabályosan elrendezett pályákon mozognak a mag körül, a mag és az elektronok közti vonzás legyőzi az elektronok közt fellépő taszító hatást. Az elektronpályák koncentrikus héjakba rendeződnek, és a magtól kifelé haladva egyre több az alhéj. A magtól való távolságtól függően a héjakban lévő elektronok kötése egyre lazább. Az elektronok elrendeződése meghatározza az atom méretét, és hatással van arra, hogy reagál más atomokra, részecskékre és az elektromágneses sugárzásra. Az ionizáció és a részecskék közötti arány megváltozása megváltoztatja a rendszer kötési energiáját. Két vagy több atom között az elektronok kicserélése vagy megosztása kémiai kötést hoz létre.[9] Fontos szerepet tölt be kémiai reakciók legnagyobb csoportjában, a redoxireakciókban.

Mivel spinje félegész szám a ħ Planck-állandóban mérve, a fermionok közé tartozik, így a Pauli-féle kizárási elv miatt két elektron nem foglalhatja el ugyanazt a kvantumállapotot.[7] Ahogy a többi anyagi részecskének, az elektronnak is van hullámtermészete; így ütközhet más részecskékkel, és megtörhet, mint a fény. Hullámtermészete egyszerűbben vizsgálható, mert kis tömege miatt a De Broglie-féle hullámhossza is magasabb a tipikus energiaszinteken.

Több fizikai jelenségben is kulcsfontosságú, így az elektromosságban, a mágnesességben, és a hővezetésben. Továbbá hat rá a többi alapvető erő: a gravitáció, az elektromágnesesség és a gyenge kölcsönhatás.[10] Negatív töltése miatt az elektron elektromos erőteret hoz létre maga körül. Egy megfigyelőhöz képest mozogva mágneses mezőt hoz létre. A külső elektromágneses terek a Lorentz-törvény szerint hatnak rá. Részt vesz a magreakciókban is, például a csillagokban zajló fúzióban, és radioaktív bomlási folyamatokban is létrejön, ahol béta-részecskeként ismert. Nagy energiájú ütközések is elektronokat hoznak létre, például a kozmikus sugarak, amikor elérik a légkört. Gyorsításkor fotonok formájában vesz fel és ad le energiát. Laboratóriumi eszközökben akár egyetlen elektron vagy elektronplazma is tartható és megfigyelhető elektromágneses mezővel. Teleszkópokkal a külső elektronplazma is megfigyelhető.

Sok alkalmazásban felhasználják, mint az elektronikában, a hegesztésben, a katódsugárcsövekben, az elektronmikroszkópokban, a sugárterápiában, a lézerekben vagy a részecskegyorsítókban.

Először Richard Laming feltételezte 1838-ban az elektromos töltés egy láthatatlan egységét, hogy megmagyarázza az atomok kémiai viselkedését.[11] George Johnstone Stoney nevezte el elektronnak ezt az elemi töltésegységet. Az elnevezés a görög elektron szóból származik, amely jelentése borostyánkő. A görögök borostyánkövet dörzsöltek meg más anyaggal, és tapasztalták az elektromos vonzó tulajdonságát. Kísérleti kimutatása 1897-ben Joseph John Thomsonnak sikerült először.

Az elektron adatai (CODATA alapján)

Elektromos töltés

−e =

−1,602 176 487(40)·10−19 C[15]

Nyugalmi tömeg

5,485 799 0943(23)·10−4 u[16] =

9,109 382 15(45)·10−31 kg[17]

Relatív töltés −1

Relatív tömeg 1 / 1836[18]

Moláris tömeg 5,485 799 0946(22)·10−7 kg mol−1[19]

Nyugalmi energia

0,510 998 910(13) MeV[20] =

8,187 104 38(41)·10−14 J[21]

Mágneses momentum −928,476 377(23)·10−26 J T−1[22]

Spin 1/2 (fermion)

g-faktor −2,002 319 304 3622(15)[23]

Élettartam stabil

Wikipedia a barátod ;)