Encyclopædia Britannica, Inc.Bekijk alle video’s bij dit artikel
Elektron, lichtste stabiele subatomaire deeltje dat bekend is. Het draagt een negatieve lading van 1,602176634 × 10-19 coulomb, wat wordt beschouwd als de basiseenheid van elektrische lading. De rustmassa van het elektron is 9,1093837015 × 10-31 kg, dat is slechts 1/1,836 maal de massa van een proton. Een elektron wordt daarom beschouwd als bijna massaloos in vergelijking met een proton of een neutron, en de massa van het elektron wordt niet meegeteld bij de berekening van het massagetal van een atoom.
Het elektron werd in 1897 ontdekt door de Engelse natuurkundige J.J. Thomson tijdens onderzoek aan kathodestralen. Zijn ontdekking van elektronen, die hij aanvankelijk corpuskels noemde, speelde een cruciale rol in de revolutionaire kennis van de atomaire structuur. Onder normale omstandigheden zijn elektronen gebonden aan de positief geladen kernen van atomen door de aantrekkingskracht tussen tegengestelde elektrische ladingen. In een neutraal atoom is het aantal elektronen gelijk aan het aantal positieve ladingen op de atoomkern. Elk atoom kan echter meer of minder elektronen dan positieve ladingen hebben en dus als geheel negatief of positief geladen zijn; deze geladen atomen staan bekend als ionen. Niet alle elektronen zijn verbonden met atomen; sommige komen in vrije staat voor met ionen in de vorm van materie die plasma wordt genoemd.
In elk atoom bewegen de elektronen rond de kern in een ordelijke ordening van banen, waarbij de aantrekkingskracht tussen de elektronen en de kern de afstoting tussen de elektronen overwint, die er anders voor zou zorgen dat ze uit elkaar vliegen. Deze banen zijn georganiseerd in concentrische schillen die van de kern naar buiten gaan met een toenemend aantal subschillen. De elektronen in de banen die het dichtst bij de kern liggen, worden het stevigst vastgehouden; die in de buitenste banen worden afgeschermd door tussenliggende elektronen en worden het losst door de kern vastgehouden. Terwijl de elektronen zich binnen deze structuur bewegen, vormen zij een diffuse wolk van negatieve lading die bijna het gehele volume van het atoom inneemt. De gedetailleerde structurele rangschikking van elektronen binnen een atoom wordt de elektronische configuratie van het atoom genoemd. De elektronische configuratie bepaalt niet alleen de grootte van een individueel atoom, maar ook de chemische aard van het atoom. De classificatie van elementen binnen groepen van vergelijkbare elementen in het periodiek systeem, bijvoorbeeld, is gebaseerd op de overeenkomst in hun elektronenstructuren.
Encyclopædia Britannica, Inc.
In het vakgebied van de deeltjesfysica zijn er twee manieren om elektronen in te delen. Het elektron is een fermion, een type deeltje dat is vernoemd naar de Fermi-Dirac-statistiek die zijn gedrag beschrijft. Alle fermionen worden gekarakteriseerd door half-integer waarden van hun spin, waarbij de spin overeenkomt met het intrinsieke impulsmoment van het deeltje. Het begrip spin is vervat in de door P.A.M. Dirac geformuleerde golfvergelijking voor het elektron. De Dirac-golfvergelijking voorspelt ook het bestaan van de antimaterie-tegenhanger van het elektron, het positron. Binnen de fermiongroep van subatomaire deeltjes kan het elektron verder worden geclassificeerd als een lepton. Een lepton is een subatomair deeltje dat alleen reageert door de elektromagnetische, zwakke en gravitatiekrachten; het reageert niet op de korte-afstands sterke kracht die tussen quarks werkt en protonen en neutronen in de atoomkern bindt.