Electronii sunt ce? Proprietățile și istoria descoperirii electronilor

Totul din jurul nostru pe planetă este format din particule mici, evazive. Electronii sunt unul dintre ei. Descoperirea lor a avut loc relativ recent. Și a deschis noi idei despre structura atomului,

Cum a împărțit indivizii

În înțelegerea modernă, electronii sunt particule elementare. Ele sunt holistice și nu se împart în structuri mai mici. Dar această idee nu a existat întotdeauna. Până în 1897, electronii nu aveau idee.

Cu toate acestea, gânditorii din Grecia Antică au ghicit că fiecare lucru din lume, ca o clădire, constă în multe "cărămizi" microscopice. Cea mai mică unitate de materie a fost atunci un atom, iar această credință a persistat timp de secole.

Ideea unui atom sa schimbat abia la sfârșitul secolului al XIX-lea. După investigațiile lui J. Thomson, E. Rutherford, H. Lorenz, P. Zeeman, cele mai mici particule indivizibile au fost recunoscute ca nuclee atomice și electroni. În timp, au fost descoperite protoni, neutroni și chiar neutrini ulteriori, kaoni, pioni etc.

Acum știința cunoaște un număr imens de particule elementare, locul în care ocupă invariabil și electronii.

Descoperirea unei particule noi

Până când au existat electronii sunt deschise în atom, oamenii de știință au știut de mult despre existența electricității și a magnetismului. Dar natura adevărată și proprietățile complete ale acestor fenomene sunt încă un mister, ocupând mintea multor fizicieni.

Deja la începutul secolului al XIX-lea sa știut că propagarea radiației electromagnetice are loc la viteza luminii. Cu toate acestea, englezul Joseph Thomson, care a efectuat experimente cu raze catodice, a concluzionat că acestea constau în multe boabe mici, masa cărora este mai mică decât masa atomică.

În aprilie 1897, Thomson a făcut un raport, unde a prezentat comunității științifice nașterea unei noi particule în atom, pe care a numit-o corpuscul. mai târziu Ernest Rutherford cu ajutorul experimentelor cu folie, a confirmat concluziile profesorului său, iar corpuscul a primit un alt nume - "electroni".

Această descoperire a împins dezvoltarea nu numai a fizicii, ci și a științei chimice. Ea a făcut progrese semnificative în studiul energiei electrice și magnetismului, proprietățile substanțelor și, de asemenea, a dat naștere fizicii nucleare.

Ce este un electron?

Electronii sunt cele mai ușoare particule care au o încărcătură electrică. Cunoștințele noastre despre ele sunt încă în mare parte contradictorii și incomplete. De exemplu, în concepte moderne, ei trăiesc pentru totdeauna, deoarece nu se dezintegrează, spre deosebire de neutroni și protoni (vârsta teoretică de decădere a celor din urmă depășește vârsta universului).

Electronii sunt stabili și au o încărcare negativă constantă e = 1,6 x 10^-19 Cl. Acestea se referă la familia fermionilor și la un grup de leptoni. Particulele participă la o interacțiune electromagnetică și gravitațională slabă. Ele sunt în compoziția atomilor. Particulele care au pierdut contactul cu atomii sunt electronii liberi.

Masa electronilor este de 9,1 x 10^-31 kg și este de 1836 de ori mai mică decât masa protonului. Ele au o jumătate de integrare și spin, și un moment magnetic. Electronul este notat cu litera "e^-"În mod similar, dar cu un semn plus, este definit antagonistul său - poziția antiparticulară.

Starea electronilor într-un atom

Când a devenit clar că atomul constă din structuri mai mici, era necesar să înțelegem exact cum se află în el. Prin urmare, la sfârșitul secolului al XIX-lea apar primele modele ale atomului. Conform modelelor planetare, protonii (încărcați pozitiv) și neutronii (neutri) formează nucleul atomic. Și în jurul lui, în orbitele eliptice, se mișcau electroni.

Aceste idei se schimba odată cu apariția fizicii cuantice la începutul secolului al XX-lea. Louis de Broglie propune teoria că electronul se manifestă nu numai ca o particulă, ci și ca un val. Erwin Schrödinger creează un model de undă al atomului, unde electronii sunt reprezentați ca un nor de o anumită densitate cu o sarcină.

Este aproape imposibil să se determine cu precizie locația și traiectoria mișcării electronilor în jurul nucleului. În legătură cu aceasta se introduce un concept special, "orbital" sau "nor electronic", care este spațiul celui mai probabil aranjament al particulelor numite.

Nivelurile energetice

Electronii din nor în jurul atomului sunt exact la fel de mulți ca și protonii din nucleul său. Toți sunt la distanțe diferite. Cea mai apropiată de nucleu sunt electronii cu cea mai mică cantitate de energie. Cu cât mai multă energie este în particule, cu atât mai mult pot fi.

Dar ele nu sunt localizate haotic, dar ocupă niveluri specifice, care conțin doar un anumit număr de particule. Fiecare nivel are propria cantitate de energie și este împărțit în sublevels, iar cele, la rândul său, în orbitale.

Pentru a descrie caracteristicile și dispunerea electronilor la niveluri de energie, patru cuantice numere:

• n - numărul principal care determină rezerva de energie pentru electroni (corespunde numărului perioadei elementului chimic);
• l - numărul orbital care descrie forma norii de electroni (s - sferic, p - cifra opt, d - trifoi sau forma a doua cifră opt, f - forma geometrică complexă);
• m este numărul magnetic care determină orientarea norului într-un câmp magnetic;
• ms este numărul de spin care caracterizează circulația electronilor în jurul axei sale.

concluzie

Deci, electronii sunt particule stabile, particule încărcate negativ. Acestea sunt elementare și nu se pot descompune în alte elemente. Ele sunt clasificate ca particule fundamentale, adică acelea care fac parte din structura materiei.

Electronii se mișcă în jurul nucleelor ​​atomice și alcătuiesc coaja electronică. Acestea afectează proprietățile chimice, optice, mecanice și magnetice ale diferitelor substanțe. Aceste particule participă la interacțiunile electromagnetice și gravitaționale. Mișcarea lor direcțională creează un curent electric și un câmp magnetic.