Φόρτιση ηλεκτρονίων

Τα ηλεκτρόνια ανακαλύφθηκαν ως αποτέλεσμα μιας μελέτης των καθοδικών ακτίνων από τον JJ Thomson. Φέρει αρνητικό φορτίο (1,6 X 10-19 C). Το όνομα ηλεκτρισμός προέρχεται από την ελληνική λέξη electron, που σημαίνει κεχριμπάρι. Πολλά ζεύγη υλικών τα οποία με το τρίψιμο θα μπορούσαν να προσελκύσουν ελαφριά αντικείμενα όπως άχυρο, μπάλες από κουκούτσι και κομμάτια χαρτιού. Διαπιστώθηκε ότι εάν δύο γυάλινες ράβδους τρίβονταν με μάλλινο ή μεταξωτό ύφασμα όταν πλησιάσουν η μία στην άλλη, απωθούνταν. Οι δύο κλώνοι από μαλλί και δύο κομμάτια από μεταξωτό ύφασμα, με τα οποία τρίβονταν οι ράβδοι, απωθούνται επίσης μεταξύ τους. Όμως, η γυάλινη ράβδος και το μαλλί προσέλκυαν το ένα το άλλο.

Ηλεκτρόνια

Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα υποατομικά σωματίδια που υπάρχουν μέσα στο άτομο. Για ένα ηλεκτρόνιο ηλεκτρικού ρεύματος, παίζει το ρόλο του πρωτεύοντος στοιχείου. Το φορτίο ενός ηλεκτρονίου είναι ίσο με το φορτίο ενός πρωτονίου.

Χρέωση

Ένα φορτίο είναι μια φυσική ιδιότητα που αναγκάζει την ύλη να βιώσει μια δύναμη μέσα σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Με απλά λόγια, το φορτίο ενός ατόμου είναι ο αριθμός των πρωτονίων μείον τον αριθμό των ηλεκτρονίων.

Φόρτιση ηλεκτρονίου

Τα ηλεκτρόνια υπάρχουν με ηλεκτρικό φορτίο αρνητικό 1 και η μάζα τους είναι μία επί 1830 φορές τη μάζα των νετρονίων και των πρωτονίων. Το e είναι το σύμβολο του φορτίου ηλεκτρονίων. Το φορτίο ηλεκτρονίων είναι η θεμελιώδης φυσική σταθερά, η οποία αντιπροσωπεύει τη φυσική μονάδα ηλεκτρικού φορτίου που έχει τιμή 1,602 X 10-19.

Όπως όλα τα στοιχειώδη σωματίδια, τα ηλεκτρόνια παρουσιάζουν επίσης ιδιότητες τόσο των σωματιδίων όσο και των κυμάτων, δηλαδή ότι μπορούν να συγκρουστούν με άλλα σωματίδια και μπορούν να διαθλαστούν όπως το φως.

Σύμφωνα με το Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), μια μονάδα φορτίου ονομάζεται κουλόμπ και συμβολίζεται με το σύμβολο C. Ένα κουλόμπ είναι η μονάδα του ηλεκτρικού ρεύματος.

Το ηλεκτρόνιο είναι αρνητικά φορτισμένο επειδή το πρωτόνιο είναι θετικά φορτισμένο. Ένα πρωτόνιο έλκει ένα ηλεκτρόνιο λόγω του γεγονότος ότι τα αντίθετα φορτία έλκονται μεταξύ τους ενώ δύο ηλεκτρόνια απωθούν το ένα το άλλο.

Επίπεδο ενέργειας 

Τα άτομα έχουν ενεργειακές ζώνες και ενεργειακά κενά. Κάθε ηλεκτρόνιο βρίσκεται σε οποιαδήποτε από αυτές τις ενεργειακές ζώνες. Οι δύο ζώνες ενέργειας είναι η ζώνη αγωγιμότητας και η ζώνη σθένους. Μεταξύ αυτών των ζωνών (ζώνη σθένους και αγωγιμότητας), το κενό ονομάζεται απαγορευμένο ενεργειακό χάσμα. Αυτό το κενό βοηθά επίσης στον προσδιορισμό της ηλεκτρικής ιδιότητας του υλικού ότι το διάκενο αυξάνεται. Το κενό μειώνεται στον αγωγό και το διάκενο είναι ενδιάμεσο στον ημιαγωγό.

Atom

Ο John Dalton, το 1808 πρότεινε ότι το άτομο είναι το μικρότερο αδιαίρετο σωματίδιο της ύλης. Οι ατομικές ακτίνες είναι της τάξης των 10−8 cm. Αποτελείται από τρία υποατομικά σωματίδια που ονομάζονται ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια.

Πρωτόνια

Ο Ράδερφορντ ανακάλυψε πρωτόνια με βάση ένα πείραμα ακτίνων ανόδου. Φέρει θετικό φορτίο μονάδας (+1,6 × 10-19 C). Η μάζα του πρωτονίου είναι 1,007276 u.

Μερικά από τα χαρακτηριστικά των ακτίνων ανόδου είναι: 

1. i) Ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή και έχουν μάζα πολλές φορές βαρύτερη από τη μάζα ενός ηλεκτρονίου.

(ii) Δεν προέρχονται από άνοδο, αλλά παράγονται στο χώρο μεταξύ της ανόδου και της καθόδου.

(iii) Προκαλούν επίσης μηχανική κίνηση και τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία τα εκτρέπουν.

(iv) Το ειδικό φορτίο (e/m) για αυτές τις ακτίνες εξαρτάται από τη φύση του αερίου που λαμβάνεται και είναι μέγιστο για το H2.

Νετρόνια

Τα νετρόνια είναι ουδέτερα σωματίδια. Ο Chadwick, το 1932 ανακάλυψε ότι η μάζα του νετρονίου είναι 1,675 X 10-24 g ή 1,008665 amu ή u.

Μερικά άλλα υποατομικά σωματίδια:

(α) Ποζιτρόνιο:Είναι ένα θετικό ηλεκτρόνιο ( +1 e), που ανακαλύφθηκε από τον Ντιράκ το 1930 και τον Άντερσον το 1932.

(β) Νετρίνο και αντινετρίνο:Αυτά είναι σωματίδια μικρής μάζας και δεν έχουν φορτίο, όπως δήλωσε ο Fermi το 1934. 

(γ) Meson:Ο Yukawa το ανακάλυψε το 1935 και ο Kemmer. Αυτά είναι ασταθή σωματίδια και περιλαμβάνουν ιόντα pi [π–, π+ ή π0].

(δ) Αντι-πρωτόνιο:Είναι ένα αρνητικό πρωτόνιο που παρήχθη από τους Segre και Weigland το 1955.

Ατομικός αριθμός (Z)

Ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου υποδηλώνει τον συνολικό αριθμό των πρωτονίων που υπάρχουν στον πυρήνα ή τον συνολικό αριθμό των ηλεκτρονίων που υπάρχουν στο ουδέτερο άτομο.

Μαζικός αριθμός (A)

Η μάζα του πυρήνα οφείλεται σε πρωτόνια και νετρόνια, γι' αυτό ονομάζονται νουκλεόνια. Ο συνολικός αριθμός των νουκλεονίων ονομάζεται μαζικός αριθμός του ατόμου. (Μαζικός αριθμός ενός στοιχείου =αριθμός πρωτονίων + αριθμός νετρονίων)

Εξελίξεις που οδηγούν στο μοντέλο του ατόμου του Bohr

Οι δύο εξελίξεις έπαιξαν σημαντικό ρόλο στο μοντέλο του Bohr και είναι οι εξής: 

(i) Ο Διπλός χαρακτήρας της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας δηλώνει ότι η ακτινοβολία έχει κυματικές και σωματιδιακές ιδιότητες.

(ii) Τα ατομικά φάσματα ορίζονται από το επίπεδο ηλεκτρονικής ενέργειας σε άτομα.

Συμπέρασμα

Υπάρχουν τρία υποατομικά σωματίδια:ηλεκτρόνια, νετρόνια και πρωτόνια. Τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα υποατομικά σωματίδια που υπάρχουν μέσα στο άτομο. Φέρει αρνητικό φορτίο (1,6 X 10-19 C). Τα νετρόνια είναι ουδέτερα σωματίδια. Τα νετρόνια είναι ουδέτερα σωματίδια. Ο Ράδερφορντ ανακάλυψε πρωτόνια με βάση ένα πείραμα ακτίνων ανόδου, Φέρει θετικό φορτίο μονάδας (+1,6 × 10-19 C)