אנו מסבירים מהו אלקטרון, מה המאפיינים שלו וכיצד היה הגילוי של החלקיק התת-אטומי הזה.
מהו אלקטרון?
אלקטרון הוא סוג שלחלקיק תת אטומי זה מראהמטען חשמלי שלילי ומקיף באופן פעיל את גרעין האטום (המורכב מפרוטונים ינויטרונים), בעל מטען חשמלי חיובי.
גודלו של אלקטרון קטן פי 1836 מזה של פרוטונים (הם תורמים 0.06% מהמסה הכוללת של אָטוֹם) ובלי תשתיות או חלוקות, הוא נחשב לחלקיק יסודי של ה- חוֹמֶר.
אלקטרונים ממלאים תפקיד חיוני בכוחות מסוימים ובתופעות פיזיקליות מסוימות של טֶבַע, כמו החַשְׁמַל, המַגנֶטִיוּת גַלמוליכות תרמית, ובמידה רבה קובעים את הקשרים האטומיים, הן יוניים (של אובדן או רווח של אלקטרונים) או קוולנטיים (של שימוש משותף באלקטרונים). אלקטרונים יוצרים שדות חשמליים המשפיעים על חלקיקים טעונים סביבם.
מקור האלקטרונים, לפי התיאוריה המקובלת ביותר לגבי מקור ה-עוֹלָם, מציין שהם נוצרו במהלך האלפיות הראשונות של ה- המפץ הגדול, של מי טמפרטורות הם עלו על 1010 K, מספיק כדי ליצור זוגות של פוזיטרונים (e+) - אלקטרונים (e-) שהשמידו זה את זה כי היו להם מטענים חשמליים מנוגדים.
מסיבות לא ידועות, מספר האלקטרונים היה גבוה בהרבה מזה של פרוטונים, ולכן הם שרדו והחלו להימשך לפרוטונים הראשונים כשהיקום התקרר מספיק, וכך נוצרו האטומים היסודיים ביותר בטבע.
מספר האלקטרונים באטומים של חוֹמֶר קובע שיש לו מטען ניטרלי (איזון בין פרוטונים לאלקטרונים), חיובי (מחסור באלקטרונים) או שלילי (עודף אלקטרונים).
במקביל, ישנם אלקטרונים "חופשיים" שיכולים לעבור מאטום אחד לאחר בחומר, וליצור שטפים חשמליים או שדה מגנטי, בהתאם לטמפרטורה שבה הם נמצאים. ישנם חומרים המכונים נהגים, שבו אלקטרונים יכולים לנוע בחופשיות מאטום לאטום ובכך ליצור זרימות של אטומים בתנועה, מה שידוע בשם זרם חשמלי.
ראה גם:דגם אטומי של רתרפורד
מאפיינים של אלקטרון
אלקטרונים שייכים לסוג של חלקיק יסודי הנקרא לפטון. ישנן גם שתי קבוצות אחרות של חלקיקים יסודיים הנקראות קווארקים ובוזונים. לכל סוג של חלקיק יש שלוש משפחות או דורות.
אלקטרונים הם הלפטונים הטעונים חשמלית במסה הנמוכה ביותר בקבוצה, ושייכים לדור הראשון של חלקיקי יסוד (הדור השני והשלישי מכילים חלקיקי מיאון וטאו).
המסה של אלקטרון הוא תמיד 9.019 x 10-31 ק"ג והמטען החשמלי שלו הוא -1.602 x 10-19 קולומב, המייצג מטען זהה לזה של הפרוטון, אך עם הסימן ההפוך. מידה זו ידועה כמטען היסודי של הטבע.
מי גילה את האלקטרון?
האלקטרון התגלה בסוף המאה ה-19, הודות לחקירות עוקבות בתחום המוליכות החשמלית ב גזים. באמצעות קרני קתודה, נצפו תופעות שהובילו למסקנה שקרניים אלו היו חלקיקים בעלי מטען שלילי, שנקראו בתחילה גופיות ושיש להן אלפית ממסה שליוֹן מימן, הפחות מסיבי מכל האטומים. הדבר המוזר הוא שעל ידי שינוי אופי הגז המשמש, חלקיקים אלה שמרו על כל המאפיינים שלהם.
בסוף המאה ה-19 הטביל אותם האירי ג'ורג' פרנסיס פיצג'רלד "אלקטרונים", שם שמלכתחילה נהנה מקובל. השתייכותם של חלקיקים אלו ל- מִבְנֶה של האטום הונחה בסביבות 1900, הודות ל ניסויים רתרפורד, מוזלי, פרנק והרץ, ובשעהמודל אטומי מאוחר יותר הוצע על ידי נילס בוהר.