Yükleniyor...

Bir elektron, bir atoma bağlı veya serbest (bağlı değil) olabilen negatif yüklü bir atom altı parçacıktır . Bir atoma bağlı bir elektron, atom içindeki üç temel parçacık türünden biridir - diğer ikisi protonlar ve nötronlardır .

Elektronlar, protonlar ve nötronlar birlikte bir atomun çekirdeğini oluşturur . Proton, elektronun negatif yüküne karşı koyan pozitif bir yüke sahiptir. Bir atom aynı sayıda proton ve elektrona sahip olduğunda, nötr durumdadır.

Elektronlar birçok yönden diğer parçacıklardan benzersizdir. Çekirdeğin dışında bulunurlar, kütle olarak önemli ölçüde daha küçüktürler ve hem dalga benzeri hem de parçacık benzeri özellikler sergilerler. Bir elektron aynı zamanda temel bir parçacıktır , yani daha küçük bileşenlerden oluşmaz. Protonların ve nötronların kuarklardan oluştuğu düşünülür , dolayısıyla temel parçacıklar değildirler.

Kabuklar, alt kabuklar ve yörüngeler

Atom çalışmalarının ilk günlerinde, bilim adamları, bir atomun elektronlarının , tıpkı gezegenlerin bir güneşin etrafında dönmesi gibi, belirli mesafelerde küresel yörüngelerde çekirdeğin etrafında döndüğüne inanıyorlardı. Bohr modeli olarak anılan bu modelde, çekirdekten en uzaktaki yörüngeler en büyük miktarda enerjiyi içerir. Bir elektron daha yüksek bir enerji yörüngesinden daha düşük bir enerji yörüngesine atladığında, atom elektromanyetik radyasyon yayar.

Bohr modelinin , özellikle elektronların çekirdeğin yörüngesinde nasıl döndüğüyle ilgili olduğu için artık doğru olduğu düşünülmüyor. Model, elektron dağılımının temellerini ve farklı enerji seviyelerini anlamada hala yararlı olsa da, mevcut kuantum teorisine göre, bu dağılımın karmaşıklığını ve elektronların çekirdeğin etrafındaki boşlukta nasıl yaşadığını dikkate almıyor .

Elektron hareketi, sabit yörüngeler varsaymak yerine, atom çekirdeğini çevreleyen boşluk içindeki belirli bölgelerde elektron bulma olasılığını hesaplayarak belirlenir. Matematiksel olarak tanımlanmış bölgeler üç yapısal modele dayanmaktadır :

• Kabuklar. Kabuk kavramı , Bohr modelinden kaynaklanır, ancak kabuklar hakkındaki teori gelişmiştir. Fizikçiler artık bir kabuğun çekirdeği çevreleyen bir olasılık bölgesi olduğuna inanıyor. Bir atom, atom tipine bağlı olarak yedi adede kadar elektron kabuğu içerebilir. Kabuklar çekirdeğin etrafında farklı seviyelerde bulunur. Çekirdekten en uzaktaki kabuklar en yüksek enerji miktarlarına ve en yakın olanlar en düşük enerjiye sahiptir. Her kabuk, seviyesine ve konfigürasyonuna bağlı olarak belirli sayıda elektronla sınırlıdır. Bir kabuk, bir veya daha fazla alt kabuk içerebilir ve bir alt kabuk, bir veya daha fazla yörünge içerebilir.
• Alt kabuklar. Bir alt kabuk, belirli bir türden bir veya daha fazla yörünge koleksiyonudur. Orbitallerine bağlı olarak s, p, d ve f olarak adlandırılan dört tür orbital ve ardından dört tür alt kabuk vardır . Bir s alt kabuğu bir s yörüngesini, bir p alt kabuğu üç p yörüngesini, bir d alt kabuğu beş d yörüngesini ve bir f alt kabuğu yedi f yörüngesini içerir. Ayrıca, bir atomun dokuz g orbitali içeren bir g alt kabuğunu destekleyebileceği de teorize edilmiştir.
• yörüngeler. Bir yörünge , bir elektronun büyük olasılıkla bulunduğu çekirdeğin etrafındaki özel olarak şekillendirilmiş bir alan bölgesidir. Başka bir deyişle, elektron çekirdeğin etrafında dolaşırken içinde bulunma olasılığının en yüksek olduğu (%90'ın üzerinde) bölgedir. Bir yörünge, bir küre ( s yörünge), bir dambıl ( p yörünge) veya daha karmaşık bir şekil ( d ve f yörüngeler) şeklinde olabilir. Şekli ne olursa olsun, bir yörünge en fazla iki elektron içerebilir.

Bir atomun kabukları, çekirdekten başlayarak ve giderek art arda numaralandırılır. Bir kabuğun numarası genellikle onun n değeri olarak anılır . Örneğin, üçüncü kabuğa n=3 veya 3n olarak atıfta bulunulabilir. Harfler bazen kabukları ifade etmek için de kullanılır. Bunlar , yine çekirdekten başlayıp çalışan K, L, M, N, O, P ve Q'yu içerir. Örneğin, üçüncü kabuk, M kabuğu veya 3m olarak adlandırılabilir.

Her kabuk, kabuğun içerebileceği maksimum elektron sayısını belirleyen bir veya daha fazla belirli türde alt kabuk içerir. Örneğin, ilk kabuk (K) , yalnızca bir s yörüngesini içeren tek bir s alt kabuğu içerir. Sonuç olarak, kabuğun içerebileceği maksimum elektron sayısı ikidir. Bu, yalnızca bir K kabuğuna sahip bir atomun iki elektronla sınırlı olduğu anlamına gelir. Yalnızca iki element , hidrojen ve helyum, tek bir kabuğa sahiptir. Hidrojen yalnızca bir elektron içerir ve helyum iki içerir.

Alt kabuk/yörünge konfigürasyonu bir kabuktan diğerine değişir ve beşinci kabuğa kadar daha karmaşık hale gelir ve bu noktada karmaşıklık azalmaya başlar. Örneğin, ikinci kabuk (L) bir s alt kabuğu ve bir p alt kabuğu içerir . s alt kabuğu bir s orbitali içerir ve p alt kabuğu üç p orbitali içerir. Bu, kabuğun sekize kadar elektronu destekleyebileceği anlamına gelir.

Bununla birlikte, L kabuğu olan bir atom aynı zamanda bir K kabuğu da içerir. Aslında, K kabuğu dolduktan sonra L kabuğu dolmaya başlayacaktır. Bu, L kabuğuna sahip bir atomun, hem K hem de L kabuğunun varlığından dolayı 10 adede kadar elektronu destekleyebileceği anlamına gelir. Örneğin, lityum ve neon hem K hem de L kabukları içerir. Bir lityum atomunun ikisi K kabuğunda ve biri L kabuğunda olmak üzere yalnızca üç elektronu vardır, ancak bir neon atomunun ikisi K kabuğunda ve sekizi L kabuğunda olmak üzere 10 elektronu vardır.

Genel olarak, aynı model, yedi kabuğun tümü için devam eder ve iç kabuklar, dış kabuklardan önce elektronlarla dolar. Ancak bu sadece bir eğilimdir. Elektronlar, genellikle iç kabuklar olan en kararlı konfigürasyona doğru çekilir, ancak bir dış kabuğun, alt kabuk tamamen dolmadan önce elektronlarla dolmaya başlaması da mümkündür.

Kabukların elektronlarla dolma sırasına bakılmaksızın, kabuklar alt kabuklarına ve yörüngelerine göre destekleyebilecekleri maksimum elektron sayısını kendileri belirler. Birinci kabuk dışında tümü bir p alt kabuğu içerir , yalnızca üçüncü ila altıncı kabuklar d alt kabuk içerir ve yalnızca dördüncü ve beşinci f alt kabuk içerir. Yedi kabuğun tümü bir s alt kabuğu içerir .

Elektronlar ve Elektrik

Elektrik iletkenlerinde , elektronların negatif kutuptan pozitif elektrik kutbuna geçerken atomdan atoma sıçraması sonucu akım akar . Yarı iletken malzemelerde akım da elektron hareketinden kaynaklanır, ancak hareket atomlardaki elektron eksikliklerine dayanır. Bir yarı iletkende elektron eksikliği olan bir atoma delik denir . Bu durumda akım artı kutuptan eksi elektrik kutbuna doğru hareket eder.

Tek bir elektronun yükü, birim elektrik yükü olarak adlandırılır. Bir proton veya delik üzerindeki pozitif yüke eşit ancak zıt yönde bir negatif yük taşır. Bununla birlikte, elektrik yükü miktarı genellikle tek bir elektron üzerinde ölçülmez çünkü bu miktar çok küçüktür.

Bunun yerine, standart elektrik yükü birimi coulomb'dur (C ile sembolize edilir). Bir coulomb yaklaşık 6.24 x 10 ¹⁸ elektron içerir. Bir elektronun yükü (e ile sembolize edilir) yaklaşık 1,60 x ^{10-19 C'dir. Hareketsiz durumdaki bir} _elektronun kütlesi (me ile sembolize edilir ) yaklaşık 9,11 x ^10-31 kilogramdır (kg). Elektronlar, bir parçacık hızlandırıcıda olduğu gibi neredeyse ışık hızına hızlandırılırsa, göreceli etkiler nedeniyle daha büyük kütleye sahip olacaklardır .