אלקטרון הוא רכיב טעון שלילי יציב של אטום. אלקטרונים קיימים מחוץ ל סביב האטום גרעין. כל אלקטרון נושא יחידה אחת של מטען שלילי (1.602 x 10-19 coulomb) ויש לו קטן מסה לעומת זו של א נויטרון או פרוטון. אלקטרונים הרבה פחות מסיביים מאשר פרוטונים או נויטרונים. מסת האלקטרון היא 9.10938 x 10-31 ק"ג. זהו בערך 1/1836 המסה של פרוטון.
במוצקים אלקטרונים הם האמצעי העיקרי להובלת זרם (מכיוון שהפרוטונים גדולים יותר, בדרך כלל קשורים לגרעין, ולכן קשה יותר לזוז). בנוזלים, נשאים נוכחיים הם לעתים קרובות יותר יונים.
את האפשרות לאלקטרונים ניבא ריצ'רד למינג (1838-1851), הפיזיקאי האירי ג. ג'ונסטון סטוני (1874) ומדענים אחרים. המונח "אלקטרון" הוצע לראשונה על ידי סטוני בשנת 1891, אם כי האלקטרון לא התגלה עד שנת 1897, על ידי הפיזיקאי הבריטי ג'יי ג'יי. תומסון.
סמל נפוץ לאלקטרון הוא e-. החלקיקים האלקטרוניים הנושאים מטען חשמלי חיובי נקראים פוזיטרון או אנטי-אלקטרון ומסומנים באמצעות הסמל β-. כאשר אלקטרון ופוזיטרון מתנגשים, שני החלקיקים מושמדים וקרני גמא משתחררות.
עובדות אלקטרונים
- אלקטרונים נחשבים לסוג של חלקיק יסודי מכיוון שהם אינם מורכבים מרכיבים קטנים יותר. הם סוג של חלקיק השייך למשפחת הלפטון ויש להם המסה הקטנה ביותר של כל לקטון טעון או חלקיק טעון אחר.
- במכניקת הקוונטים, אלקטרונים נחשבים זהים זה לזה מכיוון שלא ניתן להשתמש בתכונה פיזיקלית מהותית כדי להבדיל ביניהם. אלקטרונים עשויים להחליף עמדות זה עם זה מבלי לגרום לשינוי ניכר במערכת.
- אלקטרונים נמשכים לחלקיקים טעונים חיוביים, כמו פרוטונים.
- האם לחומר יש מטען חשמלי נטו ובין אם לאו, נקבע על ידי האיזון בין מספר האלקטרונים והמטען החיובי של גרעיני האטום. אם יש יותר אלקטרונים מאשר מטענים חיוביים, נאמר שחומר טעון שלילי. אם יש עודף של פרוטונים, האובייקט נחשב כמטען חיובי. אם מספר האלקטרונים והפרוטונים מאוזנים, נאמר שחומר הוא ניטרלי חשמלי.
- אלקטרונים יכולים להתקיים בחינם בוואקום. הם נקראים חינם אלקטרונים. אלקטרונים במתכת מתנהגים כאילו הם אלקטרונים חופשיים ויכולים לנוע לייצר זרימת מטען נטו המכונה זרם חשמלי. כאשר אלקטרונים (או פרוטונים) נעים, נוצר שדה מגנטי.
- לאטום נייטרלי יש אותו מספר של פרוטונים ואלקטרונים. זה יכול להכיל מספר משתנה של נויטרונים (יוצרים איזוטופים) מכיוון שהנויטרונים אינם נושאים מטען חשמלי נטו.
- לאלקטרונים יש תכונות של חלקיקים וגם של גלים. הם יכולים להיות מעוותים, כמו פוטונים, ובכל זאת יכולים להתנגש זה בזה ובחלקיקים אחרים, כמו חומר אחר.
- תיאוריה אטומית מתאר אלקטרונים כסביבת גרעין הפרוטון / נויטרון של אטום בקונכיות. אמנם תיאורטית אפשרית כי אלקטרון יכול להימצא בכל מקום באטום, אך ככל הנראה הוא נמצא אחד במעטפתו.
- לאלקטרון יש תנופה זוויתית ספין או מהותית של 1/2.
- מדענים מסוגלים לבודד ולכידת אלקטרון בודד במכשיר שנקרא מלכודת Penning. מבדיקת אלקטרונים בודדים, החוקרים מצאו כי רדיוס האלקטרונים הגדול ביותר הוא 10-22 מטר. לרוב המטרות המעשיות מניחים כי האלקטרונים הם מטעני נקודה, שהם מטענים חשמליים ללא מידות פיזיות.
- על פי תיאוריית המפץ הגדול של היקום, לפוטונים הייתה אנרגיה מספקת בתוך האלף השנייה השנייה של הפיצוץ כדי להגיב זה עם זה ליצירת זוגות אלקטרונים-פוזיטרון. זוגות אלה השמידו זה את זה ופלטו פוטונים. מסיבות לא ידועות, הגיעה תקופה בה היו יותר אלקטרונים מפוזיטרונים ויותר פרוטונים מאשר אנטי-פרוטונים. הפרוטונים, הניטרונים והאלקטרונים ששרדו החלו להגיב אחד עם השני ויצרו אטומים.
- קשרים כימים הם תוצאה של העברות או שיתוף של אלקטרונים בין אטומים. אלקטרונים משמשים גם ביישומים רבים, כמו צינורות ואקום, צינורות פוטו-מכפיליים, קתודה צינורות קרניים, קרני חלקיקים למחקר וריתוך, ולייזר האלקטרונים החופשי.
- המילים "אלקטרונים" ו"חשמל "מתמקדות ביוון הקדומים. המילה היוונית הקדומה לאמבר הייתה אלקטרוניקה. היוונים שמו לב לשפשף פרווה עם ענבר גרם לענבר למשוך חפצים קטנים. זהו הניסוי המוקדם ביותר בחשמל. המדען האנגלי וויליאם גילברט טבע את המונח "אלקטריק" כדי להתייחס לנכס מושך זה.