Մոլորակի վրա մեզ շրջապատող ամեն ինչ բաղկացած է փոքր, խուսափողական մասնիկներից: Էլեկտրոնները դրանցից մեկն են: Նրանց բացահայտումը տեղի է ունեցել համեմատաբար վերջերս։ Եվ դա բացեց նոր գաղափարներ ատոմի կառուցվածքի, էլեկտրաէներգիայի փոխանցման մեխանիզմների և ամբողջ աշխարհի կառուցվածքի մասին։
Ինչպես բաժանվեց անբաժանին
Ժամանակակից իմաստով էլեկտրոնները տարրական մասնիկներ են: Նրանք անբաժանելի են և չեն բաժանվում ավելի փոքր կառուցվածքների: Բայց նման գաղափար միշտ չէ, որ գոյություն ունի։ Էլեկտրոնները անհայտ էին մինչև 1897 թվականը։
Նույնիսկ Հին Հունաստանի մտածողները կռահեցին, որ աշխարհում ամեն բան, ինչպես շենքը, բաղկացած է բազմաթիվ մանրադիտակային «աղյուսներից»: Այն ժամանակ ատոմը համարվում էր նյութի ամենափոքր միավորը, և այս համոզմունքը պահպանվեց դարեր շարունակ:
Ատոմ հասկացությունը փոխվեց միայն 19-րդ դարի վերջում։ Ջ. Թոմսոնի, Է. Ռադերֆորդի, Հ. Լորենցի, Պ. Զեմանի ուսումնասիրություններից հետո ատոմի միջուկները և էլեկտրոնները ճանաչվել են որպես ամենափոքր անբաժանելի մասնիկներ։ Ժամանակի ընթացքում հայտնաբերվեցին պրոտոններ, նեյտրոններ և նույնիսկ ավելի ուշ՝ նեյտրինոներ, կաոններ, պի-մեզոններ և այլն։
Այժմ գիտությունը գիտի տարրական մասնիկների հսկայական քանակություն, որոնց մեջ անփոփոխ տեղն են զբաղեցնում էլեկտրոնները:
Նոր մասնիկի հայտնաբերում
Ատոմում էլեկտրոնների հայտնաբերման ժամանակ գիտնականները վաղուց գիտեին էլեկտրականության և մագնիսականության գոյության մասին: Սակայն այս երևույթների իրական էությունը և ամբողջական հատկությունները դեռևս մնում են առեղծված՝ զբաղեցնելով շատ ֆիզիկոսների մտքերը:
Արդեն 19-րդ դարի սկզբին հայտնի էր, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տարածումը տեղի է ունենում լույսի արագությամբ։ Այնուամենայնիվ, անգլիացի Ջոզեֆ Թոմսոնը, փորձեր կատարելով կաթոդային ճառագայթների հետ, եզրակացրեց, որ դրանք բաղկացած են բազմաթիվ մանր հատիկներից, որոնց զանգվածը ատոմից փոքր է։
1897 թվականի ապրիլին Թոմսոնը հանդես եկավ շնորհանդեսով, որտեղ նա գիտական հանրությանը ներկայացրեց ատոմում նոր մասնիկի ծնունդը, որը նա անվանեց դիակ: Ավելի ուշ Էռնեստ Ռադերֆորդը փայլաթիթեղով փորձերի օգնությամբ հաստատեց իր ուսուցչի եզրակացությունները, և դիակներին տրվեց այլ անվանում՝ «էլեկտրոններ»:
Այս հայտնագործությունը խթանեց ոչ միայն ֆիզիկական, այլև քիմիական գիտության զարգացմանը: Այն զգալի առաջընթաց է թույլ տվել էլեկտրաէներգիայի և մագնիսականության, նյութերի հատկությունների ուսումնասիրության մեջ, ինչպես նաև առաջացրել է միջուկային ֆիզիկան։
Ի՞նչ է էլեկտրոնը:
Էլեկտրոնները ամենաթեթև մասնիկներն են, որոնք ունեն էլեկտրական լիցք: Դրանց մասին մեր գիտելիքները դեռ հիմնականում հակասական են և թերի: Օրինակ, ժամանակակից հասկացություններում նրանք հավերժ են ապրում, քանի որ նրանք երբեք չեն քայքայվում, ի տարբերություն նեյտրոնների և պրոտոնների (վերջինների քայքայման տեսական տարիքը գերազանցում է Տիեզերքի տարիքը):
Էլեկտրոնները կայուն են և ունեն մշտական բացասական լիցք e=1,6 x 10-19Cl. Պատկանում են ֆերմիոնների ընտանիքին և լեպտոնների խմբին։ Մասնիկները մասնակցում են թույլ էլեկտրամագնիսական և գրավիտացիոն փոխազդեցությանը։ Դրանք հանդիպում են ատոմներում։ Ատոմների հետ կապը կորցրած մասնիկները ազատ էլեկտրոններ են։
Էլեկտրոնների զանգվածը 9,1 x 10-31 կգ է և 1836 անգամ փոքր է պրոտոնի զանգվածից: Նրանք ունեն կես ամբողջ թվով պտույտ և մագնիսական մոմենտ։ Էլեկտրոնը նշվում է «e-» տառով: Նույն կերպ, բայց գումարած նշանով, նշվում է դրա հակառակորդը՝ պոզիտրոնային հակամասնիկը։
Էլեկտրոնների վիճակը ատոմում
Երբ պարզ դարձավ, որ ատոմը բաղկացած է ավելի փոքր կառուցվածքներից, անհրաժեշտ էր հասկանալ, թե ինչպես են դրանք դասավորված նրա մեջ: Ուստի 19-րդ դարի վերջում հայտնվեցին ատոմի առաջին մոդելները։ Մոլորակային մոդելների համաձայն՝ պրոտոնները (դրական լիցքավորված) և նեյտրոնները (չեզոք) կազմում են ատոմային միջուկը։ Եվ դրա շուրջ էլեկտրոնները շարժվեցին էլիպսաձև ուղեծրերով։
Այս գաղափարները փոխվում են 20-րդ դարի սկզբին քվանտային ֆիզիկայի գալուստով: Լուի դը Բրոյլին առաջ է քաշում այն տեսությունը, որ էլեկտրոնը դրսևորվում է ոչ միայն որպես մասնիկ, այլև որպես ալիք։ Էրվին Շրոդինգերը ստեղծում է ատոմի ալիքային մոդել, որտեղ էլեկտրոնները ներկայացված են որպես որոշակի խտության ամպ՝ լիցքով:
Գրեթե անհնար է ճշգրիտ որոշել միջուկի շուրջ էլեկտրոնների գտնվելու վայրը և հետագիծը: Այս առումով ներդրվում է «ուղեծրային» կամ «էլեկտրոնային ամպի» հատուկ հայեցակարգ, որն ամենահավանական տեղանքի տարածությունն է։անվանված մասնիկներ։
Էներգիայի մակարդակներ
Ատոմի շուրջ ամպի մեջ ճիշտ այնքան էլեկտրոն կա, որքան պրոտոնը նրա միջուկում: Նրանք բոլորը գտնվում են տարբեր հեռավորությունների վրա։ Միջուկին ամենամոտ են ամենաքիչ էներգիա ունեցող էլեկտրոնները։ Որքան շատ էներգիա ունենան մասնիկները, այնքան հեռու կարող են գնալ:
Բայց դրանք պատահական չեն դասավորված, այլ զբաղեցնում են որոշակի մակարդակներ, որոնք կարող են տեղավորել միայն որոշակի քանակությամբ մասնիկներ: Յուրաքանչյուր մակարդակ ունի էներգիայի իր քանակությունը և բաժանված է ենթամակարդակների, իսկ դրանք, իրենց հերթին, ուղեծրերի:
Չորս քվանտային թվեր օգտագործվում են էլեկտրոնների բնութագրերն ու դասավորությունը էներգիայի մակարդակներում նկարագրելու համար.
- n - հիմնական թիվը, որը որոշում է էլեկտրոնի էներգիան (համապատասխանում է քիմիական տարրի ժամանակաշրջանի թվին);
- l - ուղեծրային թիվ, որը նկարագրում է էլեկտրոնային ամպի ձևը (s - գնդաձև, p - ութ ձև, d - երեքնուկ կամ կրկնակի ութ ձև, f - բարդ երկրաչափական ձև);
- m-ը մագնիսական թիվ է, որը որոշում է ամպի կողմնորոշումը մագնիսական դաշտում;
- ms-ը սպինային թիվ է, որը բնութագրում է էլեկտրոնների պտույտը իր առանցքի շուրջ:
Եզրակացություն
Այսպիսով, էլեկտրոնները կայուն բացասական լիցքավորված մասնիկներ են: Նրանք տարերային են և չեն կարող քայքայվել այլ տարրերի: Դրանք դասակարգվում են որպես հիմնարար մասնիկներ, այսինքն՝ նրանք, որոնք նյութի կառուցվածքի մաս են կազմում։
Էլեկտրոնները շարժվում են ատոմային միջուկների շուրջ և կազմում դրանց էլեկտրոնային թաղանթը: Դրանք ազդում են քիմիական, օպտիկական,տարբեր նյութերի մեխանիկական և մագնիսական հատկությունները. Այս մասնիկները մասնակցում են էլեկտրամագնիսական և գրավիտացիոն փոխազդեցությանը: Նրանց ուղղորդված շարժումը ստեղծում է էլեկտրական հոսանք և մագնիսական դաշտ:
