ทุกสิ่งรอบตัวเราบนโลกนี้ประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ ที่เข้าใจยาก อิเล็กตรอนเป็นหนึ่งในนั้น การค้นพบของพวกเขาเกิดขึ้นค่อนข้างเร็ว และได้เปิดแนวคิดใหม่ๆ เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม กลไกในการส่งไฟฟ้า และโครงสร้างของโลกโดยรวม
แบ่งแยกอย่างไร
ในความหมายสมัยใหม่ อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคมูลฐาน เป็นส่วนประกอบสำคัญและไม่แตกเป็นโครงสร้างที่เล็กกว่า แต่ความคิดดังกล่าวไม่ได้มีอยู่เสมอ ไม่ทราบอิเล็กตรอนจนถึงปี พ.ศ. 2440
แม้แต่นักคิดของกรีกโบราณก็ยังเดาได้ว่าทุกสิ่งในโลก เหมือนกับอาคาร ประกอบไปด้วย "อิฐ" ที่มีขนาดเล็กมาก อะตอมถือเป็นหน่วยสสารที่เล็กที่สุด และความเชื่อนี้คงอยู่มานานหลายศตวรรษ
ความคิดของอะตอมเปลี่ยนไปเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 เท่านั้น หลังจากการศึกษาของ J. Thomson, E. Rutherford, H. Lorentz, P. Zeeman, นิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอนได้รับการยอมรับว่าเป็นอนุภาคที่แบ่งแยกไม่ได้ที่เล็กที่สุด เมื่อเวลาผ่านไป โปรตอน นิวตรอน และแม้กระทั่งภายหลัง - นิวตริโน คาออน ไพเมซอน ฯลฯ ถูกค้นพบ
ตอนนี้วิทยาศาสตร์รู้จักอนุภาคมูลฐานจำนวนมาก โดยที่อิเล็กตรอนจะเข้ามาแทนที่อย่างสม่ำเสมอ
การค้นพบอนุภาคใหม่
เมื่อถึงเวลาที่อิเล็กตรอนถูกค้นพบในอะตอม นักวิทยาศาสตร์ก็รู้มานานแล้วเกี่ยวกับการมีอยู่ของไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก แต่ธรรมชาติที่แท้จริงและคุณสมบัติครบถ้วนของปรากฏการณ์เหล่านี้ยังคงเป็นปริศนา ครอบงำจิตใจของนักฟิสิกส์หลายคน
เมื่อต้นศตวรรษที่ 19 เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการแพร่กระจายของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นที่ความเร็วแสง อย่างไรก็ตาม โจเซฟ ทอมสัน ชาวอังกฤษที่ทำการทดลองกับรังสีแคโทดสรุปว่าพวกมันประกอบด้วยเมล็ดพืชขนาดเล็กจำนวนมาก ซึ่งมีมวลน้อยกว่าอะตอม
ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2440 ทอมสันได้นำเสนอโดยนำเสนอให้ชุมชนวิทยาศาสตร์ทราบถึงการเกิดของอนุภาคใหม่ในอะตอม ซึ่งเขาเรียกว่า corpuscle ต่อมา เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ได้ยืนยันข้อสรุปของอาจารย์ด้วยความช่วยเหลือของการทดลองด้วยกระดาษฟอยล์ และได้ตั้งชื่อเซลล์ใหม่ว่า "อิเล็กตรอน"
การค้นพบนี้กระตุ้นให้เกิดการพัฒนาไม่เพียงแต่ด้านกายภาพแต่ยังรวมถึงวิทยาศาสตร์เคมีด้วย ทำให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญในการศึกษาไฟฟ้าและแม่เหล็ก คุณสมบัติของสาร และยังก่อให้เกิดฟิสิกส์นิวเคลียร์
อิเล็กตรอนคืออะไร
อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่เบาที่สุดที่มีประจุไฟฟ้า ความรู้ของเราเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ยังคงขัดแย้งและไม่สมบูรณ์เป็นส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่น ในแนวคิดสมัยใหม่ พวกมันมีชีวิตอยู่ตลอดไป เนื่องจากพวกมันไม่เคยสลายตัว ไม่เหมือนกับนิวตรอนและโปรตอน (อายุการสลายตัวตามทฤษฎีของรุ่นหลังจะมากกว่าอายุของจักรวาล)
อิเล็กตรอนมีความเสถียรและมีประจุลบถาวร e=1.6 x 10-19ค. พวกมันอยู่ในตระกูลเฟอร์เมียนและกลุ่มเลปตัน อนุภาคมีส่วนร่วมในปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความโน้มถ่วงที่อ่อนแอ พวกมันถูกพบในอะตอม อนุภาคที่สูญเสียการสัมผัสกับอะตอมเป็นอิเล็กตรอนอิสระ
มวลอิเล็กตรอนเท่ากับ 9.1 x 10-31 กก. และน้อยกว่ามวลโปรตอน 1836 เท่า มีสปินครึ่งจำนวนเต็มและโมเมนต์แม่เหล็ก อิเล็กตรอนเขียนแทนด้วยตัวอักษร "e-" ในทำนองเดียวกัน แต่ด้วยเครื่องหมายบวก ศัตรูจะถูกระบุ - ปฏิปักษ์โพซิตรอน
สถานะของอิเล็กตรอนในอะตอม
เมื่อเห็นได้ชัดว่าอะตอมประกอบด้วยโครงสร้างที่เล็กกว่า ก็จำเป็นต้องเข้าใจอย่างถ่องแท้ว่าพวกมันถูกจัดเรียงอย่างไร ดังนั้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 อะตอมรุ่นแรก ๆ จึงปรากฏขึ้น ตามแบบจำลองของดาวเคราะห์ โปรตอน (ประจุบวก) และนิวตรอน (เป็นกลาง) ประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียสของอะตอม และรอบๆ อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นวงรี
ความคิดเหล่านี้เปลี่ยนไปตามการถือกำเนิดของฟิสิกส์ควอนตัมเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 Louis de Broglie เสนอทฤษฎีที่ว่าอิเล็กตรอนไม่เพียงแสดงตัวออกมาเป็นอนุภาคเท่านั้น แต่ยังแสดงเป็นคลื่นด้วย Erwin Schrödinger สร้างแบบจำลองคลื่นของอะตอม โดยอิเล็กตรอนจะถูกแสดงเป็นเมฆที่มีความหนาแน่นระดับหนึ่งโดยมีประจุ
แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะระบุตำแหน่งและวิถีของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสอย่างแม่นยำ ในเรื่องนี้ได้มีการแนะนำแนวคิดพิเศษของ "orbital" หรือ "electron cloud" ซึ่งเป็นพื้นที่ของตำแหน่งที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดชื่ออนุภาค
ระดับพลังงาน
มีอิเล็กตรอนจำนวนมากในเมฆรอบๆ อะตอม เนื่องจากมีโปรตอนในนิวเคลียส ทั้งหมดอยู่ในระยะทางที่แตกต่างกัน ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุดคืออิเล็กตรอนที่มีพลังงานน้อยที่สุด ยิ่งอนุภาคมีพลังงานมากเท่าไรก็ยิ่งไปได้ไกล
แต่ไม่ได้จัดเรียงแบบสุ่ม แต่มีระดับเฉพาะที่สามารถรองรับอนุภาคจำนวนหนึ่งเท่านั้น แต่ละระดับมีปริมาณพลังงานของตัวเองและแบ่งออกเป็นระดับย่อยและในทางกลับกันก็จะเป็นออร์บิทัล
ตัวเลขควอนตัมสี่ตัวใช้เพื่ออธิบายลักษณะและการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน:
- n - ตัวเลขหลักที่กำหนดพลังงานของอิเล็กตรอน (ตรงกับจำนวนของคาบขององค์ประกอบทางเคมี);
- l - หมายเลขวงโคจรที่อธิบายรูปร่างของเมฆอิเล็กตรอน (s - ทรงกลม, p - รูปทรงแปด, d - โคลเวอร์หรือแปดคู่, f - รูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน);
- m คือตัวเลขแม่เหล็กที่กำหนดทิศทางของเมฆในสนามแม่เหล็ก
- ms คือเลขการหมุนที่กำหนดลักษณะการหมุนของอิเล็กตรอนรอบแกน
สรุป
ดังนั้น อิเล็กตรอนจึงเป็นอนุภาคที่มีประจุลบที่เสถียร พวกมันเป็นธาตุและไม่สามารถสลายเป็นองค์ประกอบอื่นได้ พวกมันถูกจัดประเภทเป็นอนุภาคพื้นฐาน นั่นคือ อนุภาคที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของสสาร
อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสของอะตอมและประกอบเป็นเปลือกอิเล็กตรอนของพวกมัน ส่งผลต่อสารเคมี, ออปติคัล,สมบัติทางกลและแม่เหล็กของสารต่างๆ อนุภาคเหล่านี้มีส่วนร่วมในปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความโน้มถ่วง การเคลื่อนที่ตามทิศทางทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก
