Elektron

Popis

Elektrony mají nejmenší elektrický náboj. Tento elektrický náboj se rovná náboji protonu, ale má opačné znaménko. Z tohoto důvodu jsou elektrony přitahovány protony atomových jader a obvykle tvoří atomy. Hmotnost elektronu je přibližně 1/1836 hmotnosti protonu.

Jedním ze způsobů, jak přemýšlet o umístění elektronů v atomu, je představit si, že obíhají v pevných vzdálenostech od jádra. Takto elektrony v atomu existují v několika elektronových slupkách obklopujících centrální jádro. Každá elektronová slupka má číslo 1, 2, 3 atd., počínaje tou, která je nejblíže jádru (nejvnitřnější slupka). Každá slupka může obsahovat až určitý maximální počet elektronů. Rozložení elektronů v jednotlivých slupkách se nazývá elektronické uspořádání (nebo také elektronická forma či tvar). Elektronické uspořádání lze znázornit číslováním nebo elektronovým diagramem. (Jiný způsob, jak přemýšlet o rozmístění elektronů, je použít kvantovou mechaniku k výpočtu jejich atomových orbitalů).

Elektron je jednou ze subatomárních částic zvaných leptony. Elektron má záporný elektrický náboj. Elektron má další vlastnost, která se nazývá spin. Jeho spin má hodnotu 1/2, což z něj činí fermion.

Zatímco většina elektronů se nachází v atomech, jiné se pohybují samostatně ve hmotě nebo společně jako katodové paprsky ve vakuu. V některých supravodičích se elektrony pohybují v párech. Když elektrony proudí, nazývá se tento tok elektřinou nebo elektrickým proudem.

Objekt lze označit jako "záporně nabitý", pokud je v něm více elektronů než protonů, nebo jako "kladně nabitý", pokud je v něm více protonů než elektronů. Elektrony se mohou při dotyku přesouvat z jednoho objektu na druhý. Mohou být přitahovány k jinému objektu s opačným nábojem, nebo odpuzovány, pokud mají oba stejný náboj. Když je objekt "uzemněn", elektrony z nabitého objektu přecházejí do země, čímž se objekt stává neutrálním. K tomu slouží hromosvody (bleskosvody).

Chemické reakce

Elektrony v obalech kolem atomu jsou základem chemických reakcí. Úplné vnější slupky s maximem elektronů jsou méně reaktivní. Vnější slupky s méně než maximem elektronů jsou reaktivní. Počet elektronů v atomech je základem chemické periodické tabulky.

Měření

Elektrický náboj lze měřit přímo pomocí přístroje zvaného elektrometr. Elektrický proud lze přímo měřit pomocí galvanometru. Měření galvanometrem se liší od měření elektrometrem. Dnešní laboratorní přístroje jsou schopny zadržet a pozorovat jednotlivé elektrony.

"Vidění" elektronu

V laboratorních podmínkách lze interakce jednotlivých elektronů pozorovat pomocí detektorů částic, které umožňují měření specifických vlastností, jako je energie, spin a náboj. V jednom případě byla Penningova past použita k zadržení jediného elektronu po dobu 10 měsíců. Magnetický moment elektronu byl změřen s přesností na jedenáct číslic, což byla v roce 1980 větší přesnost než u jakékoli jiné fyzikální konstanty.

První videozáznamy rozložení energie elektronu pořídil tým z Lundské univerzity ve Švédsku v únoru 2008. Vědci použili extrémně krátké záblesky světla, tzv. attosekundové pulzy, které poprvé umožnily pozorovat pohyb elektronu. Lze tak zviditelnit i rozložení elektronů v pevných materiálech.

Antičástice

Antičástice elektronu se nazývá pozitron. Je totožná s elektronem, ale nese elektrický a jiný náboj opačného znaménka. Když se elektron srazí s pozitronem, mohou se od sebe rozptýlit nebo zcela anihilovat a vznikne pár (nebo více) fotonů záření gama.

Niels Bohrův model atomu. Tři elektronové obaly kolem jádra, přičemž elektron přechází z druhé úrovně na první a uvolňuje foton.

Historie jeho objevu

Účinky elektronů byly známy dlouho předtím, než se je podařilo vysvětlit. Staří Řekové věděli, že tření jantaru o srst přitahuje malé předměty. Nyní víme, že třením se oddělují elektrony, a tím jantar získává elektrický náboj. Elektronům se věnovalo mnoho fyziků. J. J. Thomson v roce 1897 dokázal, že existuje, ale název "elektron" mu dal jiný člověk.

Model elektronového mraku

Tento model chápe elektrony jako neurčité pozice v rozptýleném oblaku kolem jádra atomu.

Princip neurčitosti znamená, že člověk nemůže znát polohu elektronu a jeho energetickou hladinu zároveň. Tyto potenciální stavy tvoří kolem atomu mrak. Potenciální stavy elektronů v jednom atomu tvoří jediný jednolitý oblak.

Související stránky

• Pozitron
• Proton
• Neutronové