كل ما يتعلق بكتلة الإلكترون

كم تبلغ كتلة الإلكترون؟

الإلكترون هو جسيم دون ذري يمتلك كتلة ضيئلة جداً تبلغ 9.10938215 × 10^-31 كيلوجراماً ويرمز إلى كتلة الإلكترون بالرمز (m_e)، ومن الجدير بالذكر، أنه على الرغم من صغر كتلة الإلكترون الشديد، إلا أنه يعتبر من الثوابت الفيزيائية التي تستخدم في العديد من الحسابات والتطبيقات العلمية.^[١]

تم اكتشاف الإلكترون من قبل العالم جون جوزيف تومبسون عام 1897، ويعتبر الإلكترون أصغر الأجسام دون الذرية كتلةً، حيث يمكن تقدير كتلته بأنها 1/1836 من كتلة البروتون، وبسبب صغر قيمة كتلته مقارنة بكتلة نواة الذرة التي تتكون من البروتون والنيوترون، فإنه يتم إهمال كتلة الإلكترون عند حساب الكتلة الذرية لأي عنصر، حيث أنها لا تؤثر على قمية كتلة الذرة إلا بأصفار عشرية، ولذلك لا يتم حساب كتلة الإلكترون فيها وتعتمد الكتلة الذرية فقط على كتلة كل من البروتون والنيوترون.^[٢]

ما تأثير كتلة الإلكترون؟

تؤثر كتلة الإلكترون على كل من اسقرار الذرة وشحنتها وخصائصها، وفيما يلي توضيح لذلك:

التأثير على شحنة الذرة

يعتبر الإلكترون أكثر أصغر الأجسام دون الذرية اسقراراً، فعلى الرغم من كتلته الضئيلة جداً، إلا أن له نسبة استقرار عالية وشحنة سالبة تزيد من استقرار الذرة متعادلة الشحنة، والتي تلغي تأثير الشحنة الموجبة المرتبطة بالبروتون، مما يحافظ على استقرار شحنة الذرة الكلية، حيث تبلغ شحنة الإلكترون الواحد 1.602176634 × 10^-19 كولومب، وهذه الشحنة تعتبر الوحدة الأساسية للشحنات الكهربائية جميعها.^[٢]

يمتلك الإلكترون تأثيراً كبيراً على الذرات وخصائصها، فعلى الرغم من كتلته الصغيرة، إلا أنه يؤثر على استقرار العنصر، حيث تتواجد الإلكترونات في الذرة حول النواة، وتتحرك في مداراتها بترتيب منظم، كما يحدث تجاذب بين الإلكترونات والنواة بسبب اختلاف شحنتيهما، وهذا التجاذب يتغلب على التنافر بين الإلكترونات نفسها؛ مما يبقيها في مداراتها حول النواة، وعندما تتحرك الإلكترونات داخل هذه المدارات، فإنها تشكل سحابة منتشرة من الشحنة السالبة التي تشغل تقريباً كامل حجم الذرة.^[٢]

التأثير على خصائص الذرة

يشار إلى الترتيب الهيكلي التفصيلي للإلكترونات داخل الذرة مسمى التوزيع الإلكتروني للذرة، حيث تتوزع الإلكترونات في مداراتها طبقاً لشروط فيزيائية وكيميائية محددة، وتكمن أهمية التوزيع الإلكتروني هو أنه يقوم بتحديد حجم الذرة، كما أنه يحدد أيضاً الطبيعة الكيميائية لها، ومدى قدرة الذرة على الدخول في التفاعلات الكيميائية المختلفة، بالإضافة إلى ذلك، يعتمد تصنيف العناصر داخل المجموعات في الجدول الدوري على التوزيع الإلكتروني وإلكترونات التكافؤ الخاصة بكل عنصر.^[٢]

كتلة الإلكترون في النموذج القياسي للجسيمات

في فيزياء الجسيمات، الجسيم الأولي أو الجسيم الأساسي هو جسيم يمتلك كتلة وحجماً صغيرين جداً بحيث أن بنيته التحتية غير معروفة، وبالتالي فمن غير المعروف ما إذا كان يتكون من جسيمات أخرى أصغر حجماً، ولكن من المعروف أن الجسيمات الأولية هي التي تكون الأجسام الأكبر منها كالأجسام دون الذرية، ويطلق على هذه الجسيمات الأولية مسمى الكوارك (بالإنجليزية: Quarks) وفي النموذج القياسي الحالي في فيزياء الجسيمات، هناك ستة أنواع من الكواركس، إلا أن الإلكترون لا يتكون من الكواركس، مما يجعل الإلكترونات جسيمات أولية بحد ذاتها.^[٣]