بحث عن الإلكترون

ما هو الإلكترون؟

يُعرف الإلكترون (بالإنجليزية: Electron) بأنه أخف جسيم دون ذري مستقر مكتشف حاليًا، وهو أحد مكونات الذرة الثلاثة (الإلكترونات، والبروتونات، والنيوترونات)، ويحمل شحنة سالبة تقدّر بحوالي 1.6022×10−19 كولوم، أما كتلة الإلكترون نفسه فتساوي 9.1094×10−31 كجم تقريبًا، وهذا يعني أن كتلة الإلكترون تساوي 1/836 من كتلة البروتون، ولذلك فإن الإلكترون يعتبر عديم الكتلة تقريبًا مقارنة بالبروتون والنيوترون، ولهذا لا يتم تضمين كتلة الإلكترون عند حساب كتلة الذرة، ويُشار إلى أن الإلكترونات ترتبط بنواة الذرات موجبة الشحنة عن طريق التجاذب بين الشحنات الكهربائية المتعاكسة.^[١]

من هو مكتشف الإلكترون؟

اكتُشف الإلكترون في عام 1897م من قبل عالم الفيزياء الإنجليزي جوزيف جون طومسون (Joseph John Thomson) وذلك من خلال تجربة أنبوب أشعة الكاثود، حيث ذكر طومسون آنذاك بأن أشعة الكاثود هي في الواقع جسيمات متحركة سالبة الشحنة، وبأن وزن هذه الجسيمات المشحونة يكون أقل من أخف الذرات المعروفة، وذلك لأنها تكون جزءًا من مكونات الذرة نفسها، وفي عام 1899م قاس شحنة الجسيمات، وحصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1906م نتيجةً لاكتشافه هذا، ورغم جهود طومسون، إلا أن اكتشافه كان استمرارًا لدراسات العديد من العلماء الذين سبقوه، والذين اخترعوا الأنبوب المفرغ، واكتشفوا أشعة الكاثود.^[٢]

أين تتواجد الإلكترونات في الذرة؟

يشبه تركيب الذرة النظام الشمسي إلى حدٍ ما، فكما تستقر الشمس في مركزها، وتدور الكواكب حولها في مداراتٍ خاصة، تستقر النواة في المركز، وتدور الإلكترونات حولها في مداراتها الخاصة أيضًا، إذ تحتوي النواة على البروتونات والنيوترونات، حيث تكون البروتونات موجبة الشحنة، أما النيوترونات فهي جسيماتٌ متعادلة، لا شحنة لها، وبهذا تصبح شحنة النواة الكلية موجبة وهي الشحنة المعاكسة لشحنة الإلكترونات السالبة، مما يجعل الإلكترونات في حالة انجذابٍ دائمٍ نحو النواة، وهذا ما يضمن استقرارها وتماسكها.^[٣]

ما هو الرمز الشائع للإلكترون وما هو الجسيم المضاد له؟

يُرمز للإلكترون غالبًا بالرمز (e-)، ويطلقُ على الجسيم المضاد للإلكترون، والذي يحمل شحنةً كهربائيةً موجبة اسم البوزيترون، أو مضاد الإلكترون، ويُرمز له عادةً بالرمز (β-)، وعندما يصطدم إلكترون وبوزيترون، فإن كلا الجسيمين يتدمران ويتم إطلاق أشعة جاما كنتيجة لهذا التصادم.^[٤]

ما هي أبرز صفات الإلكترونات؟

فيما يأتي أبرز الصفات والخصائص التي تتمتع بها الإلكترونات:^[٤]

• تعتبر الإلكترونات جسيمات أولية، وذلك لأنها لا تتجزأ إلى مكوناتٍ أصغر.
• تعتبر الإلكترونات متطابقةً مع بعضها البعض، لأنه لا يمكن استخدام خاصية فيزيائية جوهرية للتمييز بينها، وقد تتبادل الإلكترونات المواضع مع بعضها البعض دون التسبب في تغيير ملحوظ في نظام الذرة ككل.
• تنجذب الإلكترونات إلى الجسيمات موجبة شحنة، مثل البروتونات.
• يمكن أن تتواجد الإلكترونات بشكلٍ حرٍ في الفراغ، وعندها يُطلق عليها اسم الإلكترونات الحرة.
• تتحرك الإلكترونات في المعادن بشكلٍ حر وكأنها إلكتروناتٌ حرة، وينشأ عن حركتها هذه تيارٌ كهربائي عند تطبيق جهد كهربائي على المعدن.
• تمتلك الإلكترونات خصائص الموجات، فهي تنحرف مثل الفوتونات، وتصطدم ببعضها البعض.