Els electrons són el que? Propietats i història del descobriment d'electrons

Tot el que ens envolta al planeta està format per petites partícules difícils d'utilitzar. Els electrons són un d'ells. El seu descobriment es va produir fa relativament poc temps. I va obrir noves idees sobre l'estructura de l'àtom, els mecanismes de transmissió de l'electricitat i l'organització del món en general.

Com es divideix l'indivisible?

En la comprensió moderna, els electrons són partícules elementals. Són holístics i no es divideixen en estructures més petites. Però aquesta idea no sempre existia. Fins a 1897, els electrons no tenien cap concepte.

Encara els pensadors de l'antiga Grècia adivinaven que tot el món, com un edifici, es compon de molts "maons" microscòpics. La unitat més petita de la matèria era llavors un àtom, i aquesta creença va persistir durant segles.

La idea d'un àtom només va canviar a finals del segle XIX. Després de les investigacions de J. Thomson, E. Rutherford, H. Lorenz, P. Zeeman, les partícules més petites indivisibles van ser reconegudes com a nuclis atòmics i electrons. Amb el temps, es van descobrir protons, neutrons i, fins i tot més tard, neutrins, kaons, pions, etc.

Ara, la ciència coneix un gran nombre de partícules elementals, el seu lloc entre el que invariablement ocupen i els electrons.

El descobriment d'una nova partícula

En el moment en què es van descobrir els electrons en l'àtom, els científics ja sabien sobre l'existència d'electricitat i magnetisme. Però la veritable naturalesa i les propietats plenes d'aquests fenòmens són encara un misteri, ocupant la ment de molts físics.

Ja a principis del segle XIX es va saber que la propagació de la radiació electromagnètica es produeix a la velocitat de la llum. No obstant això, l'anglès Joseph Thomson, realitzant experiments amb rajos catòdics, va concloure que consisteixen en molts grans petits, la massa dels quals és menor que la massa atòmica.

A l'abril de 1897, Thomson va fer un informe, on va presentar a la comunitat científica el naixement d'una nova partícula en l'àtom, que ell va anomenar un corpuscle. Més tard Ernest Rutherford , usant experiments amb paper d'alumini, va confirmar les conclusions del seu professor, i els corpuscles van rebre un altre nom: "electrons".

Aquest descobriment va empènyer el desenvolupament no només de la ciència física, sinó també de la química. Va permetre avançar considerablement en l'estudi de l'electricitat i el magnetisme, les propietats de les substàncies, i també va donar lloc a la física nuclear.

Què és un electró?

Els electrons són les partícules més lleugeres que tenen una càrrega elèctrica. El nostre coneixement d'ells encara és en gran part contradictori i incomplet. Per exemple, en conceptes moderns viuen per sempre, ja que mai decauen, a diferència dels neutrons i protons (l'edat teòrica de la decadència d'aquest últim supera l'edat de l'univers).

Els electrons són estables i tenen una càrrega negativa constant d'e = 1,6 x 10 ^-19 cel·les. Són referits a la família dels fermions i un grup de leptons. Les partícules participen en una interacció electromagnètica i gravitacional feble. Es troben en la composició dels àtoms. Les partícules que han perdut contacte amb els àtoms són electrons lliures.

La massa d'electrons és de 9.1 × 10 ^-31 kg i és 1836 vegades menor que la massa de protó. Tenen una part integral i gir, i un moment magnètic. L'electró s'indica mitjançant la lletra "e ^- ". De la mateixa manera, però amb un signe més, es designa el seu antagonista - antipartícula positron -.

L'estat dels electrons en un àtom

Quan es va descobrir que l'àtom estava format per estructures més petites, era necessari comprendre exactament com estan ubicats. Per tant, a finals del segle XIX apareixen els primers models de l'àtom. Segons els models planetaris, els protons (carregats positivament) i els neutrons (neutres) van formar el nucli atòmic. I al seu voltant a les òrbites el·líptiques es movien els electrons.

Aquestes idees canvien amb l'arribada de la física quàntica a principis del segle XX. Louis de Broglie proposa la teoria que l'electró es manifesta no només com una partícula, sinó també com una ona. Erwin Schrodinger crea un model d'ona de l'àtom, on els electrons estan representats com a núvols d'una certa densitat amb una càrrega.

És gairebé impossible determinar amb precisió la ubicació i la trajectòria del moviment dels electrons al voltant del nucli. En relació amb això, s'introdueix un concepte especial, "orbital" o "núvol electrònic", que és l'espai de l'ordenació més probable de les partícules anomenades.

Nivells d'energia

Els electrons en el núvol al voltant de l'àtom són exactament tants com els protons en el seu nucli. Tots ells es troben a distàncies diferents. Els més propers al nucli són els electrons amb la menor quantitat d'energia. Com més energia tingui les partícules, més poden ser.

Però no estan ubicats caòticament, però ocupen nivells específics que només contenen un cert nombre de partícules. Cada nivell té la seva pròpia quantitat d'energia i es divideix en sublevels, i aquests al seu torn, en orbitals.

Per descriure les característiques i la ubicació dels electrons en els nivells d'energia, s'utilitzen quatre nombres quàntics :

• N - el número principal que determina la reserva energètica de l'electró (correspon al nombre del període de l'element químic);
• L és el nombre orbital que descriu la forma del núvol d'electrons (s és una forma esfèrica, p és la figura de vuit, d és la forma d'un trébol o doble figura vuit, f és una forma geomètrica complexa);
• M és el nombre magnètic que determina l'orientació del núvol en un camp magnètic;
• Ms és el nombre de spin que caracteritza la inversió dels electrons al voltant del seu eix.

Conclusió

Així, els electrons són estables, partícules carregades negativament. Són elementals i no poden decaure en altres elements. Es classifiquen com a partícules fonamentals, és a dir, aquelles que formen part de l'estructura de la matèria.

Els electrons es mouen al voltant dels nuclis atòmics i formen la seva carcassa d'electrons. Afecten les propietats químiques, òptiques, mecàniques i magnètiques de diverses substàncies. Aquestes partícules participen en les interaccions electromagnètiques i gravitacionals. El seu moviment direccional crea un corrent elèctric i un camp magnètic.