Elektron

Allikas: Vikipeedia
Disambig gray.svg  See artikkel räägib elementaarosakesest; kulla ja hõbeda sulami kohta vaata artiklit Elektron (sulam); magneesiumisulami kohta vaata artiklit Elektron (magneesiumisulam); ansambli kohta vaata artiklit Elektron (ansambel)

Elektron on elementaarosake (tähis e). Elektron on negatiivselt laetud fermion spinniga 1/2 ja ta kuulub leptonite hulka olles esimese põlvkonna lepton. Elektroni leptonlaeng (Le) on 1. Tema paariliseks esimeses leptonite põlvkonnas on sama leptonlaengut kandev elektriliselt neutraalne elektronneutriino. Elektronid moodustavad koos nukleonidega (prooton ja neutron) aatomeid.

Kvantmehaanikas kirjeldab elektroni Diraci võrrand. Elektroni leidumise tõenäosus kindlas ruumipunktis on arvutatav Schrödingeri võrrandi abil.

Sõna ´elektron´ on tulnud kreeka keelest ja tähendab merevaiku.

Üldised omadused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Elektroni elektrilaeng on –1 e, mis on –1,6 × 10–19 kulonit. Tegelikult ongi elementaarlaeng defineeritud just elektroni laengu järgi. Elektroni seisumass on 0,51 MeV/c2, mis on ligikaudu 9,11 × 10–31 kg. Näiteks prooton on elektronist 1836 korda massiivsem osake.

Elektron on stabiilne osake elueaga vähemalt 10 × 1026 aastat. Tema stabiilsuse tagab elektrilaengu jäävus. Puudub elektronist väiksema seisumassiga osake, mille elektrilaeng oleks –1.

Vabad elektronid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kui elektronid liiguvad vabalt vaakumis, metallis või mujal meediumis, siis nimetatakse neid vabadeks elektronideks. Vabu elektrone on võimalik koondada elektronkiireks. Kui vabad elektronid liiguvad, siis kannavad nad endaga elektrilaengut ning seda nähtust nimetatakse elektrivooluks. Kuigi elektronide nihkekiirus metallis on suurusjärgus millimeetreid sekundis, siis tegelikult liigub üksik elektron metalli sees umbes 75% valguse kiirusega.

Mõningates ülijuhtides moodustavad vabad elektronid omavahel Cooperi paare, mis võimaldab neil käituda bosonitena ja kondenseeruda samasse kvantolekusse. Negatiivselt laetud elektronide liitumine Cooperi paarideks toimub foononite (mitte segamini ajada footoniga) abil. Kuna Cooperi paare moodustav jõud on väga nõrk, siis absoluutsest nullist oluliselt kõrgemate temperatuuride puhul lõhub soojusenergia praktiliselt kõik Cooperi paarid ja ülijuhtivus kaob.

Elektronid aatomis[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kui elektronid ühinevad nukleonidega seotud olekusse, siis moodustavad nad aatomi. Aatomis ümbritsevad elektronid tuuma (mis koosneb prootonitest ja neutronidest) moodustades aatomi elektronkatte. Elektronid ei tiirle ümber aatomi nii nagu tiirlevad planeedid ümber päikese. Elektronkate on tegelikult hoopis elektronide "pilv", mille tiheduse määrab ära elektroni leidmise tõenäosus antud ruumipunktis (arvutatav Schrödingeri võrrandi abil).

Kuna elektronid on fermionid, siis kehtib neile Pauli keeluprintsiip. Selle kohaselt ei saa kaks elektroni olla samas kvantolekus. Seda võib mõista ka selliselt, et samas ruumipunktis (ruumiosas, milles elektronide lainefunktsioonid kattuvad) ei saa kaks elektroni olla samal energeetilisel tasemel.

Tänu Pauli printsiibile jaguneb elektronkate elektronkihtideks, mis omakorda jagunevad alamelektronkihtideks ja orbitaalideks. Elektroni paiknemise elektronkattes määrab ära komplekt kvantarve (peakvantarv (n), mis määrab ära elektronkihi, asimuudi kvantarv (l), mis määrab ära alamelektronkihi elektronkihi sees ja magnetiline kvantarv (ml), mis määrab ära orbitaali alamelektronkihi sees). Igal orbitaalil võib olla kuni kaks elektroni, mille spinnid on vastasmärgilised (vastassuunalised).

Aatomi valentselektronkiht määrab ära aatomi keemilised omadused.


Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]