المخرج
كاتب جيد جدا
الإلكترون هو جسيم ذري سالب الشحنة ، يمكن أن يكون إما حرًا (غير مرتبط بأي ذرة) ، أو مرتبطًا بنواة الذرة ، توجد الإلكترونات الموجودة في الذرات في أذرع كروية من أنصاف أقطار مختلفة ، تمثل مستويات الطاقة .[1]
<ins class="adsbygoogle" style="display: block; height: 350px; width: 708px;" data-ad-client="ca-pub-1170002228746321" data-ad-slot="1320991153" data-ad-format="auto" data-full-width-responsive="true" data-adsbygoogle-status="done"><ins id="aswift_0_expand" style="display: inline-table; border: medium none; height: 350px; margin: 0px; padding: 0px; position: relative; visibility: visible; width: 708px; background-color: transparent;"><ins id="aswift_0_anchor" style="display: block; border: medium none; height: 350px; margin: 0px; padding: 0px; position: relative; visibility: visible; width: 708px; background-color: transparent; overflow: hidden;"></ins></ins></ins>
ويرمز للإلكترون بالرمز e أو B ، و تنتمي الإلكترونات إلى الجيل الأول من عائلة جسيمات اللبتون ، ويُعتقد عمومًا أنها جسيمات أولية لأنها لا تحتوي على مكونات أو بنية أساسية معروفة ، و للإلكترون كتلة تقارب 1/1836 كتلة البروتون ، تتضمن الخواص الميكانيكية للإلكترون زخمًا زاويًا جوهريًا (تدور) بقيمة نصف عدد صحيح ، و لا يمكن لأي إلكترونين شغل نفس الحالة الكمية .و تعرض الإلكترونات خواص كل من الجزيئات والأمواج : يمكن أن تصطدم بجزيئات أخرى ويمكن أن تنحرف مثل الضوء ، و من السهل ملاحظة خصائص موجات الإلكترونات مع تجارب أكثر من تلك الموجودة في الجسيمات الأخرى مثل النيوترونات والبروتونات لأن الإلكترونات لها كتلة أقل وبالتالي طول موجة دي برولي أطول لطاقة معينة.[2]
تلعب الإلكترونات دورًا أساسيًا في العديد من الظواهر الفيزيائية ، مثل الكهرباء والمغناطيسية والكيمياء والتوصيل الحراري ، وتشارك أيضًا في التفاعلات الجاذبية والكهرومغناطيسية والضعيفة ، نظرًا لأن للإلكترون شحنة ، فإنه يحتوي على مجال كهربائي محيط ، وإذا كان هذا الإلكترون يتحرك بالنسبة للمراقب ، فإن المراقب سوف يلاحظ ذلك لتوليد مجال مغناطيسي ، وستؤثر الحقول الكهرومغناطيسية المنتجة من مصادر أخرى على حركة الإلكترون وفقًا لقانون قوة لورنتز .
تشع الإلكترونات أو تمتص الطاقة في شكل فوتونات عندما يتم تسريعها ، الأدوات المخبرية قادرة على حبس الإلكترونات الفردية وكذلك بلازما الإلكترون باستخدام الحقول الكهرومغناطيسية ، و يمكن للتلسكوبات الخاصة اكتشاف بلازما الإلكترون في الفضاء الخارجي ، كما تشارك الإلكترونات في العديد من التطبيقات مثل الإلكترونيات واللحام وأنابيب أشعة الكاثود والمجاهر الإلكترونية والعلاج الإشعاعي والليزر وكاشفات التأين الغازي ومسرعات الجسيمات .[2]
تعتبر الشحنة على إلكترون واحد هي الشحنة الكهربائية للوحدة ، تكون الشحنة الموجودة على الإلكترون مساوية ، ولكن العكس ، للشحنة الموجبة على بروتون أو ثقب ، لا يتم قياس كمية الشحنة الكهربائية عادةً من حيث الشحن على إلكترون واحد ، لأن هذه الشحنة صغيرة جدًا ، بدلاً من ذلك ، الوحدة المعيارية لكمية الشحنة الكهربائية هي كولوم ، يرمز لها بـ C ، و تمثل حوالي 6.24 × 1018 إلكترون ، و تبلغ شحنة الإلكترون ، التي يرمز إليها بالرمز e ، حوالي 1.60 × 10-19 مئوية ، وتبلغ كتلة الإلكترون ، حوالي 9.11 × 10-31 كيلوغرام ، الإلكترونات التي تتحرك في جزء ملموس من سرعة الضوء ، على سبيل المثال في مسرع الجسيمات ، لها كتلة أكبر بسبب الآثار النسبية .[1]
متى تم اكتشاف الإلكترون
تم اكتشاف الإلكترون في عام 1897 من قبل الفيزيائي الإنجليزي جي . طومسون أثناء التحقيقات في أشعة الكاثود ، و لعب اكتشافه للإلكترونات ، الذي أطلق عليها في البداية الجسيمات ، دورًا محوريًا في إحداث ثورة في معرفة التركيب الذري ، في ظل الظروف العادية ، ترتبط الإلكترونات بنواة الذرات المشحونة إيجابياً عن طريق الجذب بين الشحنات الكهربائية المعاكسة ، في ذرة محايدة ، يكون عدد الإلكترونات مطابقًا لعدد الشحنات الموجبة على النواة ، ومع ذلك ، قد تحتوي أي ذرة على إلكترونات أكثر أو أقل من الشحنات الموجبة ، وبالتالي تكون سالبة أو موجبة الشحنة ككل ؛ تعرف هذه الذرات المشحونة بالأيونات ، ليست كل الإلكترونات مرتبطة بالذرات ؛ يحدث البعض في حالة حرة مع أيونات في شكل مادة تعرف باسم البلازما .
داخل أي ذرة معينة ، تتحرك الإلكترونات حول النواة في ترتيب منظم للمدارات ، والتغلب على الإلكترونات والنواة يتغلب على الطرد بين الإلكترونات التي من شأنها أن تتسبب في تحليقها ، يتم تنظيم هذه المدارات في قذائف متحدة المركز تتجه للخارج من النواة ، الإلكترونات الموجودة في المدارات الأقرب للنواة تُحكم بشدة ، أما المدارات الموجودة في أقصى المدارات الخارجية فتتم حمايتها عن طريق الإلكترونات المتداخلة وهي الأكثر قابلية للنواة .
وبينما تتحرك الإلكترونات داخل هذا الهيكل ، فإنها تشكل سحابة منتشرة ذات شحنة سالبة تشغل كامل حجم الذرة تقريبًا ، يشار إلى الترتيب الهيكلي المفصل للإلكترونات داخل الذرة باسم التكوين الإلكتروني للذرة ، يحدد التكوين الإلكتروني ليس فقط حجم الذرة الفردية ولكن أيضًا الطبيعة الكيميائية للذرة ، و يعتمد تصنيف العناصر داخل مجموعات العناصر المتماثلة في الجدول الدوري ، على سبيل المثال ، على التشابه في بنياتها الإلكترونية.[3]
قيمة شحنة الإلكترون
لقد عرف العلماء منذ أواخر القرن التاسع عشر أن الإلكترون له شحنة كهربائية سالبة ، تم قياس قيمة هذه الشحنة لأول مرة بواسطة الفيزيائي الأمريكي روبرت ميليكان بين عامي 1909 و 1910 ، في تجربة ميليكان لإسقاط النفط ، قام بتعليق قطرات الزيت الصغيرة في غرفة تحتوي على رذاذ زيت ، عن طريق قياس معدل سقوط قطرات النفط ، كان قادرا على تحديد وزنهم ، يمكن عندئذٍ إبطاء أو إيقاف قطرات الزيت التي تحتوي على شحنة كهربائية (التي يتم الحصول عليها ، على سبيل المثال ، عن طريق الاحتكاك عند الحركة في الهواء) عن طريق استخدام القوة الكهربائية.
من خلال مقارنة القوة الكهربائية المطبقة مع التغيرات في الحركة ، استطاع ميليكان تحديد الشحنة الكهربائية في كل قطرة ، بعد أن قام بقياس العديد من القطرات ، وجد أن التهم الموجهة إليهم كلها كانت مضاعفات بسيطة برقم واحد. كانت هذه الوحدة الأساسية من الشحنة هي الشحنة على الإلكترون ، وكانت الشحنات المختلفة على قطرات الزيت مطابقة لتلك التي تحتوي على إلكترونات إضافية 2 ، 3 ، 4 ، … من المقبول الآن أن تكون الشحنة على الإلكترون 1.602176565 × 10−19 كولوم ، لهذا العمل ، حصل ميليكان على جائزة نوبل للفيزياء في عام 1923.
تكون شحنة البروتون مساوية للحجم الموجود على الإلكترون ، لكن في المقابل ، يكون البروتون له شحنة موجبة. لأن الشحنات الكهربائية المعاكسة تجذب بعضها البعض ، فهناك قوة جذابة بين الإلكترونات والبروتونات. هذه القوة هي التي تبقي الإلكترونات في مدارها حول النواة ، وهو ما يشبه الطريقة التي يبقي بها الجاذبية الأرض في مدار حول الشمس.[4]
هيكل الذرة
يمكن تحديد عدد البروتونات والنيوترونات والإلكترونات الموجودة في الذرة من مجموعة من القواعد البسيطة.
– عدد البروتونات في نواة الذرة يساوي العدد الذري (Z).
– عدد الإلكترونات في ذرة محايدة يساوي عدد البروتونات.
– عدد الكتلة من الذرة (M) يساوي مجموع عدد البروتونات والنيوترونات في النواة.
– عدد النيوترونات يساوي الفرق بين عدد كتلة الذرة (M) والرقم الذري (Z). [5]
المدارات ومستويات الطاقة
لا يمكن أن تكون الإلكترونات في أي مكان تعسفي من النواة على عكس الكواكب التي تدور حول الشمس ؛ فيمكن فقط أن تتواجد في مواقع محددة معينة تسمى المدارات المسموح بها ، هذه الخاصية ، التي أوضحها الفيزيائي الدنماركي نيلز بور في عام 1913 ، هي نتيجة أخرى لميكانيكا الكم – وتحديداً ، شرط أن يكون الزخم الزاوي للإلكترون في المدار ، مثله مثل أي شيء آخر في العالم الكمي ، يأتي في حزم منفصلة تسمى كوانتا . [4]
