Elektron Nedir?
Atomlar protonlardan, nötronlar ve elektronlardan oluşur. Bu üç parçacıktan en küçük kütlelisi elektrondur.
Elektron Tanımı
Elektron, negatif elektrik yüküne sahip kararlı bir atom altı parçacıktır. Her elektron bir birim negatif yük taşır (1.602 x 10-19 coulomb) ve bir nötron veya protonunkine kıyasla çok küçük bir kütleye sahiptir. Bir elektronun kütlesi 9,10938 x 10 -31 kg’dır. Bu, bir protonun kütlesinin yaklaşık 1 / 1836’sıdır.
Bir elektron için ortak bir sembol e- ‘dir. Pozitif elektrik yükü taşıyan elektronun antiparçacığı, pozitron veya antielektron olarak adlandırılır. Bir pozitron, e+ veya β+ sembolü ile gösterilir. Bir elektron ve bir pozitron çarpıştığında her iki parçacık da yok olur ve enerji gama ışınları şeklinde açığa çıkar.
Tarihçe ve Kelime Kökeni
Richard Laming (1838-1851), İrlandalı fizikçi G. Johnstone Stoney (1874) ve diğer bilim insanları tarafından elektron varlığı tahmin edildi. Elektron terimi ilk olarak 1891’de Stoney tarafından önerildi ancak elektron 1897’ye kadar İngiliz fizikçi JJ Thomson tarafından keşfedildi.
Elektron bilimi 19. ve 20. yüzyıllara dayansa da, “elektron” ve “elektrik” kelimelerinin kökenleri eski Yunanlılara dayanmaktadır. Kehribar kelimesi eski Yunanca’da elektron anlamına gelmekteydi. Yunanlılar, kehribara sürtünen yünün kehribarın küçük nesneleri çekmesine neden olduğunu fark ettiler. Bu, elektrikle ilgili yapılan ilk deneydir. İngiliz bilim insanı William Gilbert, bu çekici maddeye “electricus” adını verdi.
Elektronlar Nerede Bulunur?
Elektronlar doğada serbest bulunur (serbest elektronlar). Elektronlar, bir atomun negatif yüklü bileşenidir. Bir atomda elektronlar pozitif yüklü atom çekirdeğinin etrafındaki yörüngede döner.
Katı maddelerde elektronlar akımı iletmenin birincil yoludur. Bunun nedeni protonların çekirdek içinde bağlı olmalarıdır bu nedenle elektronlar kadar hareketli değildir. Sıvılarda, taşıyıcılar iyonlardır. Atomların elektronları ve molekülleri arasındaki etkileşimler kimyasal reaksiyonların oluşmasına neden olur. Elektronlar atomlar arasında paylaşıldığında kimyasal bağlar oluşur.
Elektron Hakkında Bilgiler
• Elektronlar, daha küçük bileşenlerden oluşmadıkları için temel parçacık olarak kabul edilirler. Bunlar lepton ailesine ait bir tür parçacıklardır ve herhangi bir yüklü lepton veya diğer yüklü parçacıkların en küçük kütlesine sahiplerdir.
• Kuantum mekaniğinde elektronların birbirleriyle özdeş olduğu düşünülür çünkü farklı fiziksel özellik göstermezler. Elektronlar, sistemde gözle görülür bir değişikliğe neden olmadan birbirleriyle konum değiştirebilirler.
• Proton ve elektronların eşit, ancak zıt yükleri vardır. Elektronlar, protonlar gibi pozitif yüklü parçacıklara çekilir.
• Bir maddenin net elektrik yüküne sahip olup olmadığı elektron sayısı ile atom çekirdeğinin pozitif yükü arasındaki denge ile belirlenir. Pozitif yük sayısından daha fazla elektron varsa maddenin negatif yüklü olduğu söylenir. Proton sayısı fazla ise maddenin pozitif yüklü olduğu kabul edilir. Elektron ve proton sayısı dengede ise maddenin elektriksel olarak nötr olduğu söylenir.
• Bir metaldeki elektronlar sanki serbest elektronmuş gibi davranırlar ve elektrik akımı adı verilen net bir yük akışı sağlamak için hareket ederler. Elektronlar (veya protonlar) hareket ettiğinde manyetik alan oluşur.
• Elektronlar hem parçacık hem de dalga özelliği gösterir. Fotonlar gibi kırılabilirler ancak diğer maddeler gibi birbirleriyle ve diğer parçacıklarla çarpışabilirler.
• Atom teorisi elektronları bir atomun proton veya nötron çekirdeğini çevreleyen yapı olarak tanımlar. Atom çekirdeğinde bir elektron bulmak teorik olarak mümkün olsa da elektronun bulunma ihtimalinin en yüksek olduğu yer yörüngenin içidir.
• Bir elektronun 1/2’lik bir dönüşü veya içsel açısal momentumu vardır.
• Bilim insanları Penning tuzağı adı verilen bir cihazda tek bir elektronu izole edip yakalayabilirler.
• En büyük elektron yarıçapın 10-22 metredir. Elektronlar çok küçük oldukları için fiziksel boyutları olmayan elektriksel yükler olan nokta yükleri gibi davranırlar. Big Bang teorisine göre fotonlar patlamanın ilk milisaniyesinde birbirleriyle reaksiyona girerek elektron-pozitron çiftleri oluşturmak için yeterli enerjiye sahiplerdi. Bu çiftler birbirlerini yok ederek fotonlar yaydılar. Henüz bilinmeyen nedenlerden dolayı pozitronlardan daha fazla elektron ve antiprotonlardan daha fazla proton oluştu. Kalan protonlar, nötronlar ve elektronlarla reaksiyona girerek atomları oluşturdular.
• Elektronlar birçok pratik uygulamada kullanılmaktadır. Bunlar arasında elektrik, vakum tüpleri, foto çoğaltıcı tüpler, katot ışın tüpleri, araştırma ve kaynak için parçacık ışınları ve serbest elektron lazeri bulunur.