Guinguette Marais Poitevin

Elektron, leichtestes bekanntes stabiles subatomares Teilchen. Es trägt eine negative Ladung von 1,602176634 × 10-19 Coulomb, die als Grundeinheit der elektrischen Ladung gilt. Die Ruhemasse des Elektrons beträgt 9,1093837015 × 10-31 kg, das ist nur 1/1,836der Masse eines Protons. Ein Elektron gilt daher im Vergleich zu einem Proton oder einem Neutron als nahezu masselos, und die Elektronenmasse wird bei der Berechnung der Massenzahl eines Atoms nicht berücksichtigt.

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Atom: Das Elektron

Seit dem späten 19. Jahrhundert wissen die Wissenschaftler, dass das Elektron eine negative elektrische Ladung hat. Der Wert dieser Ladung wurde erstmals gemessen…

Das Elektron wurde 1897 von dem englischen Physiker J.J. Thomson bei Untersuchungen von Kathodenstrahlen entdeckt. Seine Entdeckung der Elektronen, die er zunächst als Korpuskel bezeichnete, spielte eine entscheidende Rolle bei der Revolutionierung des Wissens über die atomare Struktur. Unter gewöhnlichen Bedingungen sind Elektronen durch die Anziehungskraft zwischen entgegengesetzten elektrischen Ladungen an die positiv geladenen Kerne der Atome gebunden. In einem neutralen Atom ist die Anzahl der Elektronen identisch mit der Anzahl der positiven Ladungen des Kerns. Jedes Atom kann jedoch mehr oder weniger Elektronen als positive Ladungen haben und somit insgesamt negativ oder positiv geladen sein; diese geladenen Atome werden als Ionen bezeichnet. Nicht alle Elektronen sind mit Atomen verbunden; einige kommen in freiem Zustand mit Ionen in der Form von Materie vor, die als Plasma bekannt ist.

In jedem Atom bewegen sich die Elektronen in einer geordneten Anordnung von Orbitalen um den Kern, wobei die Anziehung zwischen Elektronen und Kern die Abstoßung zwischen den Elektronen überwindet, die sie sonst auseinanderfliegen lassen würde. Diese Orbitale sind in konzentrischen Schalen organisiert, die vom Kern nach außen verlaufen und eine zunehmende Anzahl von Unterschalen aufweisen. Die Elektronen in den Orbitalen, die dem Kern am nächsten sind, werden am festesten gehalten; die in den äußersten Orbitalen sind durch dazwischenliegende Elektronen abgeschirmt und werden am lockersten vom Kern gehalten. Wenn sich die Elektronen innerhalb dieser Struktur bewegen, bilden sie eine diffuse Wolke negativer Ladung, die fast das gesamte Volumen des Atoms einnimmt. Die detaillierte strukturelle Anordnung der Elektronen innerhalb eines Atoms wird als die elektronische Konfiguration des Atoms bezeichnet. Die elektronische Konfiguration bestimmt nicht nur die Größe eines einzelnen Atoms, sondern auch die chemische Natur des Atoms. Die Einordnung von Elementen innerhalb von Gruppen ähnlicher Elemente im Periodensystem basiert zum Beispiel auf der Ähnlichkeit ihrer Elektronenstrukturen.

In der Teilchenphysik gibt es zwei Möglichkeiten, Elektronen zu klassifizieren. Das Elektron ist ein Fermion, ein Teilchentyp, der nach der Fermi-Dirac-Statistik benannt ist, die sein Verhalten beschreibt. Alle Fermionen sind durch halbzahlige Werte ihres Spins gekennzeichnet, wobei der Spin dem Eigendrehimpuls des Teilchens entspricht. Das Konzept des Spins ist in der von P.A.M. Dirac formulierten Wellengleichung für das Elektron verankert. Die Dirac-Wellengleichung sagt auch die Existenz des antimateriellen Gegenstücks des Elektrons, des Positrons, voraus. Innerhalb der Fermionengruppe der subatomaren Teilchen kann das Elektron weiter als Lepton klassifiziert werden. Ein Lepton ist ein subatomares Teilchen, das nur auf die elektromagnetische, schwache und Gravitationskraft reagiert; es reagiert nicht auf die kurzreichweitige starke Kraft, die zwischen Quarks wirkt und Protonen und Neutronen im Atomkern bindet.