Elektron

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Tento článek pojednává o subatomární částici. Další významy jsou uvedeny v článku Elektron (rozcestník).
Elektron (e)
HAtomOrbitals.png
Orbitaly atomů vodíku, znázornění amplitudy pravděpodobnosti výskytu elektronu.
Obecné vlastnosti
Klasifikace: Elementární částice
Fermiony
Leptony
Generace: první
Antičástice: pozitron
Fyzikální vlastnosti
Klidová hmotnost: 0,510 998 910 MeV/c2
9,109 382 15 × 10–31 kg
Elektrický náboj: –1 e
–1,602 176 487 × 10–19 C
Magnetický moment: –1,001 159 652 181 11 μB = –1838,282 μN
Spin: 12
Stř. doba života: stabilní
Interakce: elektromagnetická síla, slabá interakce
Historie
Předpověď: R. Laming (1838–1851), G. J. Stoney (1874) a další
Objev: J. J. Thomson (1897)

Elektron je subatomární částice se záporným elektrickým nábojem. Elektrony tvoří obal atomu kolem atomového jádra. Elektrony jsou nositeli náboje při vedení elektrického proudu v kovech, polovodičích (majoritní v typu N) a v elektrických výbojích v plynech i ve vakuu (např. katodové záření). Také radioaktivní záření beta (β) je tvořeno elektrony.

Elektron jakožto elementární částice patří mezi leptony, tj. mezi částice, které nejsou schopny silné interakce, ale pouze elektromagnetické a slabé interakce. Protože má polovinový spin, jedná se o fermion a řídí se Fermiho-Diracovou statistikou - platí pro něj Pauliho vylučovací princip.

Slovo elektron pochází z řeckého slova „jantar“ (ήλεκτρον), který zavedl William Gilbert. Elektrické jevy poprvé popsal Thales Milétský na vlastnostech jantarového nástroje, užívaného při předení lnu.

Základní vlastnosti elektronů[editovat | editovat zdroj]

Elektron v atomu[editovat | editovat zdroj]

Elektrony jsou (společně s protony a neutrony tvořícími atomová jádra) základními stavebními částicemi hmoty, neboť tvoří elektronový obal atomu, který má rozhodující vliv na chemické vlastnosti atomu a jím tvořené látky, jakož i na charakteristické zářivé vlastnosti (vyzařované i absorbční spektrum).

Kolem jádra - v elektronovém obalu - se v každém atomu vyskytuje přesný počet elektronů, který je stejný jako počet protonů v jádře. Dojde-li k odtržení nebo přidání elektronu, stává se z atomu iont.

Jako ostatní elementární částice lze chování elektronů v atomovém obalu dobře popisovat a vysvětlovat pouze v rámci kvantové teorie. Názornějších zjednodušujících představ o struktuře elektronů v obalu je více. Podle popisu blízkého Schrödingerově obrazu kvantové mechaniky (tzv. vlnové mechaniky) se elektrony vyskytují v různých orbitalech daných elektronovou konfigurací každého elektronu. Jednotlivé orbitaly neurčují přesně polohu elektronu, ale pouze největší pravděpodobnost jeho výskytu a dalšího pohybu. V chemických reakcích se též používá představa o uspořádání elektronů do slupek (opět podle elektronové konfigurace), z nichž se chemické vazby účastní pouze poslední slupka (valenční slupka).

Přechody elektronů mezi jednotlivými energetickými hladinami v elektronovém obalu jsou doprovázeny emisí nebo absorpcí fotonů elektromagnetického záření. K vysvětlení základních spektrálních charakteristik vodíku podobných atomů postačuje zjednodušený Bohrův model atomu, k vysvětlení vlastností spekter atomů se složitějším obalem a změny spekter v magnetickém poli je již potřeba Schrödingerova kvantově-mechanického popisu a započtení vzájemné kvantové interakce spinů elektronů, jemná a hyperjemná struktura spektra již vyžadují relativistický Diracův popis a započtení kvantové interakce se spinem atomového jádra.

Elektronová konfigurace[editovat | editovat zdroj]

Stav elektronu v atomu je popsán elektronovou konfigurací, která je určena několika kvantovými čísly:

Historie[editovat | editovat zdroj]

Elektron jako částice byl objeven J. J. Thomsonem v roce 1897. Do té doby se přenášení elektrického náboje vysvětlovalo pomocí přelévání elektrického fluida. J. J. Thomson prováděl pokus s katodovou trubicí, ve které částice emitované ze žhavícího vlákna procházely elektrickým a magnetickým polem a byly těmito poli vychylovány. Thomson z výchylky určil, že částice dopadající na stínítko mají hmotnost asi 1000krát menší než atom vodíku. Z toho usoudil, že se jedná o částice vyskytující se uvnitř atomů, a nazval je korpuskule.

Další vývoj názorů na elektron splývá s objevy dalších subatomárních částic a rozvojem kvantové teorie. Postupně se vyvíjely představy o stavbě atomu (model atomu) a tím též o postavení a pohybu elektronů v atomu - od chaotického rozmístění ve zbylé kladné hmotě (pudinkový model, 1897), přes oběhy kolem jádra podobně jako planety kolem Slunce (planetární model, 1911), přes jednoduché kruhové dráhy (Bohrův model, 1913) a složité stáčející se eliptické dráhy (Sommerfeldův model, 1915) až po pravděpodobnostní výskyty v orbitalech (Erwin Schrödinger, Max Born, Paul Dirac, 1926).

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]