Elektron

Elektron(e−)
Orbitalyatomů vodíku, znázorněníamplitudy pravděpodobnostivýskytu elektronu.
Obecné vlastnosti
Klasifikace	Elementární částice Fermiony Leptony
Generace	první
Antičástice	pozitron
Fyzikální vlastnosti
Klidová hmotnost	0,510 998 950 69(16)MeV/c2 9,109 383 7139(28)×10−31kg
Elektrický náboj	–1e –1,602 176 634×10−19(přesně)C
Magnetický moment	–1,001 159 652 180 46(18)μB= –1838,281 971 877(32)μN
Spin	1⁄2
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)

Elektronjesubatomární částicesezápornýmelektrickým nábojem.Elektrony tvoříobal atomukolematomového jádra.Elektrony jsou nositeli náboje při vedeníelektrického prouduv kovech,polovodičích(majoritní v typu N) a v elektrických výbojích v plynech i ve vakuu (např.katodové záření). Také ionizujícízáření beta(β^–) je tvořeno elektrony.

Elektron jakožtoelementární částicepatří mezileptony,tj. mezi částice, které nejsou schopnysilné interakce,ale pouzeelektromagnetickéaslabé interakce.Protože má polovinovýspin,jedná se ofermiona řídí seFermiho–Diracovou statistikoua platí pro nějPauliho vylučovací princip.

Slovo elektron pochází zřeckéhoslova „jantar “(ήλεκτρον), který zavedlWilliam Gilbert.Elektrické jevy poprvé popsalThales Milétskýna vlastnostechjantarovéhonástroje, užívaného při předenílnu.

Základní vlastnosti elektronů

• symbol:e^–nebo pouzee;
• jedná se oelementární částici,lepton;je řazen do tzv.1.generaceleptonů
• klidová hmotnost:m₀= 9,109×10⁻³¹kg;
• elektrický náboj:q= –e= – 1,602×10⁻¹⁹C(zápornýelementární náboj);
• elektrický dipólový moment:|d| < 4,1×10⁻³⁰em
• magnetický dipólový moment:μ= – 928,5×10⁻²⁶JT⁻¹(přibližně jedenzápornýBohrův magneton)
• spin:s= ½, elektron je tedyfermion;
• střední doba života:τ> 4,6×10²⁶let(jedná se ostabilníčástici)
• antičástice:pozitron(pro sjednocení názvů byla snaha přejmenovat elektron nanegatron)
• hypotetickýmsupersymetrickýmpartnerem elektronu jeselektron.

Elektron v atomu

Elektrony jsou (společně sprotonyaneutronytvořícími atomová jádra) základními stavebními částicemihmoty,neboť tvoříelektronový obalatomu, který má rozhodující vliv na chemické vlastnostiatomua jím tvořené látky, jakož i na charakteristické zářivé vlastnosti (vyzařované i absorpční spektrum).

Kolemjádra- velektronovém obalu- se v každém atomu vyskytuje přesný počet elektronů, který je stejný jako početprotonův jádře. Dojde-li k odtržení nebo přidání elektronu, stává se z atomuiont.

Jako ostatní elementární částice lze chování elektronů v atomovém obalu dobře popisovat a vysvětlovat pouze v rámcikvantové teorie.Názornějších zjednodušujících představ o struktuře elektronů v obalu je více. Podle popisu blízkého Schrödingerově obrazukvantové mechaniky(tzv. vlnové mechaniky) se elektrony vyskytují v různýchorbitalechdanýchelektronovou konfiguracíkaždého elektronu. Jednotlivé orbitaly neurčují přesně polohu elektronu, ale pouze největšípravděpodobnostjeho výskytu a dalšího pohybu. Vchemickýchreakcích se též používá představa o uspořádání elektronů doslupek(opět podle elektronové konfigurace), z nichž sechemické vazbyúčastní pouze poslední slupka (valenční slupka).

Přechody elektronů mezi jednotlivými energetickými hladinami v elektronovém obalu jsou doprovázeny emisí nebo absorpcífotonůelektromagnetického záření. K vysvětlení základníchspektrálních charakteristikvodíku podobných atomů postačuje zjednodušenýBohrův 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 vyžadujírelativistickýDiracův popisa započtení kvantové interakce se spinem atomového jádra.

Elektronová konfigurace

Stav elektronu v atomu je popsánelektronovou konfigurací,která je určena několikakvantovými čísly:

• Hlavní kvantové čísloje určenoenergiíelektronu,n= 1, 2,…
• Vedlejší kvantové čísloje určeno orbitálnímmomentem hybnostielektronu,l= 0, 1,…,n-1
• Magnetické kvantové čísloje určeno orbitálnímmagnetickým momentem hybnostielektronu,m= -l,…, -1, 0,1,…,l
• Spinje určenspinovým momentem hybnostim_s= +½ nebo -½

Historie

Elektron jakočásticebyl objevenJ. J. Thomsonemv roce1897.Do té doby se přenášení elektrického náboje vysvětlovalo pomocí přelévání elektrickéhofluida.J. J. Thomson prováděl pokus skatodovou trubicí,ve které částiceemitovanéze žhavícího vlákna procházelyelektrickýmamagnetickým polema byly těmito poli vychylovány. Thomson z výchylky určil, že částice dopadající na stínítko majíhmotnostasi 1000krát menší než atomvodíku.Z toho usoudil, že se jedná o částice vyskytující se uvnitř atomů, a nazval jekorpuskule.

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 jakoplanetykolemSlunce(planetární model,1911), přes jednoduché kruhové dráhy (Bohrůvmodel,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

• Pozitron
• Neutrino
• Elektromagnetismus
• Leptonové číslo

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématuelektronnaWikimedia Commons
• Slovníkové hesloelektronve Wikislovníku

Autoritní data	NKC:ph137952 PSH:3701 BNF:cb13319069f(data) GND:4125978-6 LCCN:sh85042423 NDL:00561425 NLI:987007540957605171

Portály:Fyzika|Chemie