Kila kitu kinachotuzunguka kwenye sayari hii kina chembe ndogo zisizoweza kueleweka. Elektroni ni mmoja wao. Ugunduzi wao ulifanyika hivi karibuni. Na ilifungua mawazo mapya kuhusu muundo wa atomi, taratibu za kupitisha umeme na muundo wa ulimwengu kwa ujumla.
Jinsi ile isiyogawanyika ilivyogawanywa
Kwa maana ya kisasa, elektroni ni chembe msingi. Wao ni muhimu na hauingii katika miundo ndogo. Lakini wazo kama hilo halikuwepo kila wakati. Elektroni hazikujulikana hadi 1897.
Hata wanafikra wa Ugiriki ya Kale walikisia kwamba kila kitu duniani, kama jengo, kina "matofali" mengi ya hadubini. Kisha atomu ilizingatiwa kuwa kitengo kidogo zaidi cha maada, na imani hii iliendelea kwa karne nyingi.
Wazo la atomi lilibadilika tu mwishoni mwa karne ya 19. Baada ya masomo ya J. Thomson, E. Rutherford, H. Lorentz, P. Zeeman, nuclei za atomiki na elektroni zilitambuliwa kuwa chembe ndogo zaidi zisizoweza kugawanyika. Baada ya muda, protoni, neutroni, na hata baadaye - neutrino, kaon, pi-mesoni, n.k. ziligunduliwa.
Sasa sayansi inajua idadi kubwa ya chembe msingi, ambazo elektroni huchukua nafasi yake kila wakati.
Ugunduzi wa chembe mpya
Kufikia wakati elektroni zilipogunduliwa katika atomi, wanasayansi walikuwa wamejua kwa muda mrefu kuhusu kuwepo kwa umeme na sumaku. Lakini asili ya kweli na sifa kamili za matukio haya bado zimesalia kuwa siri, zinazochukua mawazo ya wanafizikia wengi.
Tayari mwanzoni mwa karne ya 19, ilijulikana kuwa uenezi wa mionzi ya sumakuumeme hutokea kwa kasi ya mwanga. Hata hivyo, Mwingereza Joseph Thomson, akifanya majaribio ya miale ya cathode, alihitimisha kuwa ina nafaka nyingi ndogo, ambazo wingi wake ni mdogo kuliko atomiki.
Mnamo Aprili 1897, Thomson alitoa wasilisho, ambapo aliwasilisha kwa jumuiya ya wanasayansi kuzaliwa kwa chembe mpya katika atomi, ambayo aliiita corpuscle. Baadaye, Ernest Rutherford, kwa msaada wa majaribio na foil, alithibitisha hitimisho la mwalimu wake, na corpuscles walipewa jina tofauti - "electrons".
Ugunduzi huu ulichochea maendeleo sio tu ya sayansi ya kimwili bali pia ya kemikali. Iliruhusu maendeleo makubwa katika utafiti wa umeme na sumaku, sifa za dutu, na pia ilizua fizikia ya nyuklia.
Elektroni ni nini?
Elektroni ndizo chembe nyepesi zaidi ambazo zina chaji ya umeme. Ujuzi wetu juu yao bado kwa kiasi kikubwa unapingana na haujakamilika. Kwa mfano, katika dhana za kisasa, wanaishi milele, kwani haziozi kamwe, tofauti na neutroni na protoni (umri wa kuoza kwa kinadharia wa mwisho unazidi umri wa Ulimwengu).
Elektroni ni thabiti na zina chaji hasi ya kudumu e=1.6 x 10-19Cl. Wao ni wa familia ya fermion na kundi la lepton. Chembe hushiriki katika mwingiliano dhaifu wa sumakuumeme na mvuto. Wanapatikana katika atomi. Chembe ambazo zimepoteza kugusana na atomi ni elektroni zisizolipishwa.
Uzito wa elektroni ni 9.1 x 10-31 kilo na ni mara 1836 chini ya uzito wa protoni. Wana mzunguko wa nusu-jumla na wakati wa sumaku. Elektroni inaashiriwa na herufi "e-". Kwa njia hiyo hiyo, lakini kwa ishara ya kujumlisha, mpinzani wake ameonyeshwa - antiparticle positron.
Hali ya elektroni katika atomi
Ilipobainika kuwa atomi ina miundo midogo, ilikuwa ni lazima kuelewa hasa jinsi zilivyopangwa ndani yake. Kwa hiyo, mwishoni mwa karne ya 19, mifano ya kwanza ya atomi ilionekana. Kulingana na mifano ya Sayari, protoni (zilizo na chaji chanya) na neutroni (zisizo na upande wowote) zinaunda kiini cha atomiki. Na kuizunguka, elektroni zilisogezwa katika mizunguko ya duaradufu.
Mawazo haya yanabadilika na ujio wa fizikia ya quantum mwanzoni mwa karne ya 20. Louis de Broglie anaweka mbele nadharia kwamba elektroni hujidhihirisha sio tu kama chembe, bali pia kama wimbi. Erwin Schrödinger huunda muundo wa wimbi la atomi, ambapo elektroni huwakilishwa kama wingu la msongamano fulani wenye chaji.
Ni karibu haiwezekani kubainisha kwa usahihi eneo na mwelekeo wa elektroni karibu na kiini. Katika suala hili, dhana maalum ya "orbital" au "wingu la elektroni" huletwa, ambayo ni nafasi ya eneo linalowezekana zaidi.chembe zilizotajwa.
Viwango vya Nishati
Kuna elektroni nyingi katika wingu karibu na atomi kama vile kuna protoni kwenye kiini chake. Wote wako katika umbali tofauti. Karibu na kiini ni elektroni zenye kiwango kidogo cha nishati. Kadiri chembe zinavyokuwa na nishati, ndivyo zinavyoweza kwenda mbali zaidi.
Lakini hazijapangwa kwa nasibu, lakini huchukua viwango maalum vinavyoweza kuchukua idadi fulani tu ya chembe. Kila ngazi ina kiasi chake cha nishati na imegawanywa katika ngazi ndogo, na hizo, kwa upande wake, katika obiti.
Nambari nne za quantum hutumika kuelezea sifa na mpangilio wa elektroni kwenye viwango vya nishati:
- n - nambari kuu inayobainisha nishati ya elektroni (inalingana na idadi ya kipindi cha kipengele cha kemikali);
- l - nambari ya obiti inayoelezea umbo la wingu la elektroni (s - spherical, p - umbo nane, d - clover au umbo la nane mbili, f - umbo changamano wa kijiometri);
- m ni nambari ya sumaku inayobainisha mwelekeo wa wingu katika uga wa sumaku;
- ms ni nambari ya mzunguko inayoashiria mzunguko wa elektroni kuzunguka mhimili wake.
Hitimisho
Kwa hivyo, elektroni ni chembe chembe zenye chaji hasi. Ni za asili na haziwezi kuoza na kuwa vitu vingine. Zimeainishwa kama chembe za kimsingi, yaani, zile ambazo ni sehemu ya muundo wa maada.
Elektroni huzunguka kwenye viini vya atomiki na kuunda ganda la elektroni. Wanaathiri kemikali, macho,mali ya mitambo na magnetic ya vitu mbalimbali. Chembe hizi hushiriki katika mwingiliano wa sumakuumeme na mvuto. Mwendo wao wa mwelekeo huunda mkondo wa umeme na uga wa sumaku.
