Elektron - podstawowe właściwości

Elektron jest elementarną cząsteczką występującą w atomie. To właśnie elektrony decydują o właściwościach fizycznych i chemicznych atomów oraz ich reaktywności. W tej sekcji przedstawimy najważniejsze informacje dotyczące elektronów.

Budowa elektronu

Elektron jest cząsteczką elementarną, co oznacza, że nie ma struktury wewnętrznej. Składa się z elektrycznego ładunku ujemnego oraz masy, którą można określić jako 9,11 x 10^-31 kg. Elektron krąży wokół jądra atomowego, a jego miejsce i prędkość nie mogą być dokładnie określone w danym czasie (zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga).

Ładunek elektronu

Elektron ma jednostkowy ładunek ujemny, co oznacza, że jego wartość wynosi -1,602 x 10^-19 C (koulombów). Ładunek ten jest równy odwrotności ładunku protonu, który ma ładunek dodatni. Elektron i proton są częściami atomów, które uzupełniają się w taki sposób, że atom jest obojętny elektrycznie (bo liczba elektronów równa się liczbie protonów).

Pole elektromagnetyczne

Elektron porusza się z dużą prędkością wokół jądra atomowego, co powoduje powstanie pola elektromagnetycznego. Pole to jest wypadkową pól elektrycznego i magnetycznego. Elektron ma wrażenie na pole elektromagnetyczne, a samo pole jest wytworzone przez ruchiący się ładunek elektryczny. Reakcje pola elektromagnetycznego na kolejne elektrony w atomie decydują o reaktywności i właściwościach chemicznych atomu.

Orbital

Elektronowi, krążącemu wokół jądra atomowego, przypisuje się tzw. orbital. Orbital jest matematycznym modelem obszaru, w którym szansa znalezienia się elektronu jest największa. Model ten jest oparty na prawdopodobieństwie. Większość atomów ma orbitalowe, które są związane z pewnym skupiskiem elektronów wokół jądra. Orbitalowe są zwykle świetnym przybliżeniem rzeczywistości obserwowanej w doświadczeniach chemicznych.

Energia elektronu

Elektron ma pewną energię, którą uzyskuje poprzez oddziaływanie z polem elektromagnetycznym jądra atomowego. Im wyższa jest energia, tym orbita jest dalsza od jądra atomowego. Na ogół energia ta jest związana z poziomem energetycznym orbitalu, który z kolei określa reaktywność atomu. Elektron może przenieść się na orbital o wyższej energii, gdy pochłonie foton (kwant promieniowania elektromagnetycznego). Elektron może również z emitować foton i przenieść się na orbitę o niższej energii. To właśnie zmiana orbitalu powoduje powstawanie, wygaszanie i zmiany kolorów promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez atomy (np. w spektroskopii w laboratoriach).

Elektron w atomie

Elektron w atomie jest niezbędny do zachowania równowagi elektrostatycznej. Składa się on z protonów i neutronów, które tworzą jądro atomowe, oraz elektronów krążących wokół jądra. Liczba elektronów w atomie określa właściwości chemiczne tego atomu, a ponieważ atomy mogą tworzyć cząsteczki i związki chemiczne, to elektrony decydują o właściwościach tych związków.

Podsumowanie

Elektron stanowi nieodłączną część każdego atomu, a jego właściwości decydują o właściwościach fizycznych i chemicznych atomów oraz ich reaktywności. Elektron ma jednostkowy ładunek ujemny, składa się z masy i ładunku, i porusza się wokół jądra atomowego. Jego energia jest związana z poziomem energetycznym orbitalu, którego przypisuje mu model matematyczny. Orbitalowe są zwykle świetnym przybliżeniem rzeczywistości obserwowanej w doświadczeniach chemicznych. Pola elektromagnetyczne generowane przez orbitujące elektrony wpływają na reakcje chemiczne i właściwości atomów.