شحنة الالكترون الذي هو عبارة عن جسم ذري ذو شكل كروي بعض الشيء، يحتوي على شحنة كهربائية سالبة وتكون جزء مكون للذرة، كما أنه تم اعتباره جسيمات أولية لأنه لم يكن معروف أن لديه جسيمات أصغر منه، تعرف معنا في هذا المقال عن مجموعة متنوعة من النقاط الخاصة بشحنة الالكترون.

معلومات عن شحنة الالكترون

تم اشتقاق كلمة إلكترون من المصطلح Electric، حيث تعادل تلك الكلمة باللغة الإغريقية كلمة عنبر.

يمكن تعريف شحنة الالكترون بأنه من مكونات الذرة المستقرة، كما أنه يمتلك شحنة سالبة، تقدر هذه الشحنة بقيمة 1.602×10-19كولوم.

يكون متواجد في المنطقة المحيطة بنواة الذرات أي أنه يكون خارج نواة الذرات.

كما أنه يمتلك كتلة صغيرة للغاية، ويتم ملاحظة ذلك بقوة عند مقارنتها مع كتلة النيوترونات والبروتونات.

تبلغ كتلة الالكترون الواحد9.10938x 10-31كيلو جرام، حيث تعادل تلك القيمة ما يساوي 1/1836من كتلة البروتون.

تعتبر الإلكترونات بشكل عام الوسيلة الرئيسية التي يتم الاعتماد عليها في توصيل التيار الكهربائي المتواجد داخل المواد الصلبة.

ولا يتم الاعتماد على البروتونات في القيام بتلك المهمة لأن المواد الصلبة التي تكون بداخلها ذات حجم أكبر من النواة.

كما تكون قابلة للترابط معها، لهذا يكون من الصعب انتقالها وتحركها.

حركة شحنة الالكترون حول النواة

كما تناولنا أعلاه أن الالكترون عبارة عن جسيم صغير ذات شحنة سالبة.

حيث يساهم هذا الأمر في تقييده حول المنطقة المحيطة بالنواة نتيجة لقوة جذب الجسيمات التي تكون متواجدة بداخل النواة له.

تأخذ تلك الجسيمات شكل مدارات منتظمة لأن قوة الجذب المتواجدة بينها وبين النواة تكون أكثر بكثير من قوة التنافر بينهما.

ويترتب على هذا الأمر تثبيت الإلكترونات حول النواة في مداراتها ومنعها من الابتعاد عنها أو الطيران لأعلى.

كما ترتبط هذه الإلكترونات التي تقع بالقرب من مدارات النواة بشكل محكم مع النواة.

أما بالنسبة للإلكترونات التي تكون بعيدة عن مدارات النواة فإنها تكون ذو قوة ترابط أقل.

وتقوم حركة الإلكترونات بعمل سحابة ذات شحنة سالبة تسيطر بصورة كبيرة على الحجم الكامل للذرة.

ويسمى الهيكل التفصيلي الخاص بترتيب الذرة حول الإلكترونات باسم التوزيع الإلكتروني للذرة.

ويتم تحديد الخصائص الكيميائية للذرة وطبيعتها وتصنيفها في صورة مجموعات متشابهة في الجدول الدوري بواسطة استخدام التوزيع الإلكتروني للذرة.

تكافؤ شحنة الإلكترون

تسمى شحنة الالكترون التي تعرف بأن لديها درجة عالية من الاحتمال تتعلق بمشاركتها في التفاعلات الكيميائية باسم إلكترونات التكافؤ.

تكون تلك الإلكترونات موجودة في أبعد مدار عن نواة الذرة، وبالتالي يكون ارتباطها بالنواة منخفض وضعيف.

ويؤدي هذا الأمر إلى زيادة احتمالية مشاركة الإلكترونات في تشكيل التأين أو الروابط الكيميائية.

وتتمثل أسهل طريقة يمكن استخدامها في تمييز تلك الإلكترونات في القيام بالنظر للرقم الأعلى في التوزيع الإلكتروني للذرة.

حيث إنه من المعروف أن مجموعة العناصر الرئيسية التي تكون متواجدة في الجدول الدوري يأخذ كل منها رقم من أرقام التكافؤ.

كما تتراوح هذه الأرقام ما بين 1إلى 7، وتميل أغلب العناصر الرئيسية إلى الحصول على قيم تفضيلية عالية من إلكترونات التكافؤ.

فعلى سبيل المثال الفلزات القلوية في الكثير من الأحيان يكون لديها قيم تكافؤ متعادلة أو متساوية للرقم 2.

ولكن الهالوجينات في الغالب يكون لديها قيم تكافؤ معادلة للرقم1، ومن الممكن أن تكون معادلة للرقم7.

وتصل ذرات الإلكترونات إلى حالة من الاستقرار أو الثبات من خلال ملئ المدار الأخير بشكل كلي أو ملئ نصفه بالإلكترونات، أو عن طريق تفريغ المدار الأخير من الإلكترونات.

اكتشاف شحنة الإلكترون

قام العالم الفيزيائي الألماني الجنسية الذي يدعى يوهان فيلهلم هتورف بعمل دراسة حول التوصيل الكهربائي من خلال الغازات المتخلخلة.

وفي هذه الدراسة اكتشف وهج صادر من مهبط عندنا يتم تقليل ضغط الغاز يزداد ذلك المهبط بالحجم، وكان ذلك في عام 1869م.

وفي عام 1867م أثبت هذا العالم أن الأشعة الخارجة من هذا الوهج لها ظل، فأطلق على تلك الظاهرة اسم أشعة الكاثود.

ومع مرور الوقت قام العالم الفيزيائي والكيميائي الإنجليزي الذي يدعى السير وليام كروكس الأنبوب الأول لأشعة الكاثود المفرغة من الداخل.

وبعد ذلك أظهر أن الأشعة التي تدعى باسم أشعة التلألؤ والتي تظهر داخل هذا الأنبوب تمتلك طاقة.

وتتحرك من القطب السالب إلى ناحية القطب الموجب، وهذا يعني أن ذلك الشعاع يتصرف وكأنه ذو شحنة سالبة.

وفي عام 1879م اقترح ذلك العالم أنه من الممكن تفسير هذه الخصائص من خلال ما يعرف باسم المادة المشعة.

وكان يعتقد أن هذا الأمر عبارة عن الحالة الرابعة للمادة التي تنشأ من جزيئات ذات شحنة سالبة تتحرك بسرعة فائقة من الكاثود.

اكتشف العالم الفرنسي الفيزيائي هنري بيكريل خلال قيامه بدراسة الومضان الطبيعي الصادر من المعادن، أنه يخرج منه إشعاع دون مواجهة المصدر الخارجي للطاقة.

ومع الوقت تم اكتشاف أن تلك الومضات تصدر جسيمات تم تسميتها باسم جسيمات ألفا وبيتا نتيجة لقدرتها الفائقة على اختراق المادة.

ثم قام العالم الأمريكي الفيزيائي روبرت ميليكان بدقة وعناية بقياس شحنة الإلكترون في تجربة أطلق عليها اسم تجربة قطرة الزيت.

وكان ذلك في عام 1909م، وفي عام 1911م قام بنشر النتائج التي تواصل إليها.

وفي بداية القرن العشرين تم اكتشاف جسيمات سالبة مشحونة تتحرك بشكل سريع نتيجة لتكثيف بخار الماء بشكل مفرط بالتشبع أثناء مساره.

ثم تم القيام بتصوير مسارات تلك الجسيمات سريعة الحركة، وأطلق على تلك الجسيمات اسم شحنة الكترون.

حقائق حول شحنة الالكترون

هناك العديد من الحقائق والمعلومات التي يجهلها البعض عن شحنة الالكترون، ومن أهم هذه الحقائق ما يلي:

تعتبر الإلكترونات نوع من أنواع الجزيئات الأولية، لأنها لا تتكون من  مكونات ذات حجم صغير، وتنتمي إلى عائلة أو مجموعة لبتون.

تعتبر الشحنة  الصافية الكهربائية التي تكون سالبة عندما تحتوي على مجموعة من الإلكترونات الموجية أقل من الإلكترونات السالبة.

وتكون موجبة الشحنة عندما يتواجد بها أكبر عدد من البروتونات الموجية.

كما أنها تكون متعادلة عندما يتساوى عدد البروتونات مع عدد الإلكترونات.

تمتلك الإلكترونات كتلة ذات حجم أصغر من أي جسيم مشحون آخر، سواء كان يقع من ضمن عائلة لبتون أو خارجها.

يتم تكوين الروابط الكيميائية من خلال مشاركة أو نقل الإلكترونات بين الذرات.

يتم استعمال الإلكترونات في الكثير من التطبيقات مثل أنابيب المضاعف الدولي، الأنابيب المفرغة، حزم الجسيمات التي يتم استعمالها في اللحام والبحث والليزر، وأنابيب أشعة الكاثود.

تتطابق وتتساوى جميع الإلكترونات مع بعضها البعض من حيث ميكانيكا الكم.

كما أنه لا يوجد أي خصائص فيزيائية تفرق بين الإلكترونات، وبناء على هذا يكون من العادي أن تتبادل الإلكترونات مع بعضها المواقع.

لا يؤدي أمر تبادل الإلكترونات إلى حدوث أي تأثيرات أو تغيرات واضحة بداخل النظام.

في بعض الأحيان تكون الإلكترونات حرة وغير مقيدة في الفراغ، وفي تلك الحالة تسمى باسم الإلكترونات الحرة.

تتصرف الإلكترونات التي تحتوي عليها المعادن كأنها حرة وغير مقيدة، وبالتالي تتحرك في أي اتجاه ويتكون التيار الكهربائي تبعًا لحركتها.

الإلكترون يعتبر هو أصغر شحنة كهربائية سالبة يمكن الحصول عليها في الطبيعة.