Elektron

Een elektron is een heel klein stukje materie en energie. Zijn symbool is e-. Het werd in 1897 ontdekt door J. J. Thomson.

Het elektron is een subatomair deeltje. Het wordt verondersteld een elementair deeltje te zijn, omdat het niet kan worden opgesplitst in iets kleiners. Het is negatief geladen, en kan zich bijna met de snelheid van het licht voortbewegen.

Elektronen nemen deel aan gravitatie, elektromagnetische en zwakke interacties. De elektriciteit die televisies, motoren, mobiele telefoons en vele andere dingen aandrijft, bestaat in feite uit vele elektronen die door draden of andere geleiders bewegen.

Beschrijving

Elektronen hebben de kleinste elektrische lading. Deze elektrische lading is gelijk aan de lading van een proton, maar heeft het tegengestelde teken. Daarom worden elektronen aangetrokken door de protonen van atoomkernen en vormen ze meestal atomen. Een elektron heeft een massa van ongeveer 1/1836 maal een proton.

Eén manier om over de plaats van de elektronen in een atoom na te denken is zich voor te stellen dat zij op vaste afstanden van de kern ronddraaien. Op die manier bestaan de elektronen in een atoom in een aantal elektronenschillen rond de centrale kern. Elke elektronenschil krijgt een nummer 1, 2, 3, enzovoort, te beginnen met de schil die zich het dichtst bij de kern bevindt (de binnenste schil). Elke schil kan tot een bepaald maximum aantal elektronen bevatten. De verdeling van elektronen over de verschillende schillen wordt de elektronische rangschikking (of elektronische vorm) genoemd. De elektronenverdeling kan worden weergegeven door nummering of door een elektronendiagram. (Een andere manier om over de plaats van elektronen na te denken is door met behulp van de kwantummechanica hun atomaire banen te berekenen).

Het elektron is een van een soort subatomaire deeltjes die leptonen worden genoemd. Het elektron heeft een negatieve elektrische lading. Het elektron heeft nog een andere eigenschap, die spin wordt genoemd. Zijn spinwaarde is 1/2, waardoor het een fermion is.

De meeste elektronen bevinden zich in atomen, maar andere bewegen onafhankelijk van elkaar in materie, of samen als kathodestralen in een vacuüm. In sommige supergeleiders bewegen elektronen paarsgewijs. Wanneer elektronen stromen, wordt deze stroom elektriciteit genoemd, of een elektrische stroom.

Een voorwerp kan worden omschreven als "negatief geladen" als er meer elektronen dan protonen in een voorwerp zijn, of "positief geladen" als er meer protonen dan elektronen zijn. Elektronen kunnen van het ene voorwerp naar het andere bewegen wanneer ze worden aangeraakt. Ze kunnen worden aangetrokken door een ander voorwerp met een tegengestelde lading, of worden afgestoten wanneer ze beide dezelfde lading hebben. Wanneer een voorwerp "geaard" is, gaan de elektronen van het geladen voorwerp de grond in, waardoor het voorwerp neutraal wordt. Dit is wat bliksemafleiders doen.

Chemische reacties

Elektronen in hun schillen rond een atoom vormen de basis van chemische reacties. Volledige buitenste schillen, met maximale elektronen, zijn minder reactief. Buitenste schillen met minder dan de maximale elektronen zijn reactief. Het aantal elektronen in atomen is de onderliggende basis van het chemisch periodiek systeem.

Meting

Elektrische lading kan rechtstreeks worden gemeten met een apparaat dat elektrometer wordt genoemd. Elektrische stroom kan rechtstreeks worden gemeten met een galvanometer. De meting van een galvanometer is anders dan de meting van een elektrometer. Tegenwoordig zijn laboratoriuminstrumenten in staat om afzonderlijke elektronen te bevatten en waar te nemen.

Het 'zien' van een elektron

In laboratoriumomstandigheden kunnen de interacties van individuele elektronen worden geobserveerd met behulp van deeltjesdetectoren, waarmee specifieke eigenschappen zoals energie, spin en lading kunnen worden gemeten. In één geval werd een Penning-val gebruikt om één enkel elektron gedurende 10 maanden op te sluiten. Het magnetisch moment van het elektron werd gemeten met een precisie van elf cijfers, wat in 1980 een grotere nauwkeurigheid was dan voor enige andere fysische constante.

De eerste videobeelden van de energieverdeling van een elektron zijn in februari 2008 gemaakt door een team van de Lund Universiteit in Zweden. De wetenschappers gebruikten extreem korte lichtflitsen, attoseconde-pulsen genoemd, waardoor de beweging van een elektron voor het eerst kon worden waargenomen. De verdeling van de elektronen in vaste materialen kan ook worden gevisualiseerd.

Anti-deeltje

Het antideeltje van het elektron wordt positron genoemd. Dit is identiek aan het elektron, maar draagt elektrische en andere ladingen van het tegengestelde teken. Wanneer een elektron tegen een positron botst, kunnen zij door elkaar worden verstrooid of volledig worden geannihileerd, waarbij een paar (of meer) gammastraalfotonen worden geproduceerd.

Het Niels Bohr model van het atoom. Drie elektronenschillen rond een atoomkern, waarbij een elektron van het tweede naar het eerste niveau beweegt en een foton vrijmaakt.
Het Niels Bohr model van het atoom. Drie elektronenschillen rond een atoomkern, waarbij een elektron van het tweede naar het eerste niveau beweegt en een foton vrijmaakt.

Geschiedenis van de ontdekking

De werking van elektronen was al bekend lang voordat het verklaard kon worden. De oude Grieken wisten dat het wrijven van amber tegen de vacht kleine voorwerpen aantrok. Nu weten we dat het wrijven elektronen losmaakt, en dat geeft een elektrische lading aan het barnsteen. Veel natuurkundigen werkten aan het elektron. J.J. Thomson bewees in 1897 dat het bestond, maar een andere man gaf het de naam 'elektron'.

Het elektronenwolk model

Het model ziet elektronen als een onbepaalde positie innemend in een diffuse wolk rond de atoomkern.

Het onzekerheidsprincipe houdt in dat iemand niet tegelijkertijd de positie en het energieniveau van een elektron kan kennen. Deze potentiële toestanden vormen een wolk rond het atoom. De potentiële toestanden van elektronen in een enkel atoom vormen een enkele, uniforme wolk.

Verwante pagina's

  • Positron
  • Proton
  • Neutron

AlegsaOnline.com - 2020 / 2021 - License CC3