كتلة الالكترون هي عبارة عن جسيم ذو شكل كروي تقريبًا، وتحمل الشحنة الكهربائية السالبة، وقبل أن يتم اكتشاف كافة المعلومات عنه كان غير معروف أنه يمتلك جسيمات أو مكونات أصغر، لهذا السبب تم اعتباره بأنه يمتلك جسيمات أولية، تعرف معنا في هذا المقال عن عدد من النقاط المتعلقة بالإلكترون.
تعادل كتلة الالكترون ما يقارب من 1/1836من كتلة البروتون، كما أنها عبارة عن نصف عدد صحيح من وحدة h أي أنه فرميون.
ويطلق على الجسيم الذي يكون مضادًا للإلكترون اسم البوزيترون.
وهو يكون مشابه للإلكترون ومتطابق معه في جميع الخصائص باستثناء الشحنة الكهربائية وباقي الشحنات الأخرى.
وعندما يحدث اصطدام بين الإلكترون والشحنة المضادة له البوزيترون، فإن من الممكن أن يفنيان هما الإثنين أو يبعثران بعضهم البعض.
وينتج عن تلك العملية زوج أو عدد من الأزواج التي تسمى باسم فوتونات أشعة جاما.
الإلكترونات تنتمي إلى الجيل الأول الخاص لأسرة جسيمات ليبتون التي تشترك في القوى الأساسية.
والتي تتمثل في القوة النووية الضعيفة والجاذبية الكهرومغناطيسية مثل الذي يحتوي عليه الإلكترون من خصائص ازدواجية سواء كان جسيم أو موجه في ميكانيكا الكم.
لذلك يكون في مقدور الإلكترون أن يصطدم مع عدد من الجسيمات الأخرى وينحرف عنها مثله مثل الضوء.
ولكن نتيجة لصغر شحنة أو كتلة الإلكترون فإن العملية الازدواجية تظهر بشكل أقوى وأوضح في التجارب المخبرية.
وبما أنه ينتمي إلى عائلة الفرميون، فلا يكون في مقدوره أن يمتلك نفس حالة الكم.
كما تكون الإلكترونات في محيط النواة التي تتكون من نيوترونات وبروتونات، وعندما يتحدان مع بعضهما البعض يكونان الذرة.
وهذا لا يعني أن الإلكترون يشارك بنسبة كبيرة في تحقيق تلك العملية، حيث إنه يساهم في تكوين كتلة الذرة الكلية بمعدل 0.06%.
ونتيجة لما يعرف باسم قوة كولومب التي تحدث بين البروتون والإلكترون يحدث الترابط ما بين الإلكترون والذرة.
ويكون التقاسم أو التبادل بين الإلكترونات المتواجدة في الذرات هي السبب الأساسي في تحقيق الروابط الكيميائية.
يشار إلى شحنة الالكترون بالرمز e-، فكما وضحنا أعلاه هو عبارة عن جسيم صغير يحمل شحنة سالبة.
وتكون خصائصه منعزلة ومستقلة عن الغاز المتواجد في أنبوب التفريغ.
كما تتمثل خصائص الإلكترون في ثلاث خصائص رئيسية، وهما كما يلي:
حيث إنه يمتلك كتلة صغيرة للغاية، وعندما تم قياسها تم الوصول إلى أن قيمتها تتمثل في 9.109389×10-31كجم.
فهو يحمل شحنة -1، وتكون الشحنة الكهربائية على الإلكترون تساوي 1.
تدور الإلكترونات في المحاور الخاصة بها بنفس الشكل الذي تدور به الكواكب في الفضاء.
كما تشبه الإلكترونات الدوارة الشحنات الكهربائية المتحركة والتي تعمل على تكوين حيز مغناطيسي حول نفسها.
حيث يؤثر هذا الحيز أو المجال في كيفية ترتيب الإلكترونات التي تحتوي عليها الذرات.
بالإضافة إلى كيفية ترابطها أو تفاعلها مع بعضها البعض، كما يكون الحيز المغناطيسي هو المسؤول عن خصائص المواد المغناطيسية.
يمكن تعريف نموذج السحابة الالكترونية بأنها عبارة عن نموذج الذرة، وفي هذا النموذج تتكون الذرة من نواة ذات حجم صغير.
وتكون هذه النواة محاطة بسحابة تتكون من الإلكترونات التي تتحرك بشكل سريع.
وبناء على نموذج سحابة شحنة الالكترون، فإنه لا يمكن تحديد وقت أو مكان وجود الإلكترون بالضبط.
ولكن يعتقد الكثير من العلماء أنه يكون في مناطق محددة، وتعرف تلك المنطقة الاحتمالية لمكان وجود الإلكترون باسم مبدأ عدم التيقن.
ففي الذرة تنجذب الإلكترونات إلى البروتونات من خلال القوة الكهرومغناطيسية.
حيث تساهم تلك القوة في ربط الإلكترونات التي تكون متواجدة في بئر جهد إلكتروستاتيكي يقع حول النواة الصغيرة.
وهذا يعني أنه يوجد مكان خارجي تستطيع الطاقة أن تهرب منه بعيدًا عن الإلكترون.
ويكون عدد الإلكترونات المتواجدة في ذرة كهربائية متعادلة مساويًا لعدد البروتونات التي تحتوي عليها النواة.
لذا فإن قيمة الشحنة الكهربائية الإجمالية للنواة هي +ze.
كما تتأثر جميع الإلكترونات بالمجالات الكهربائية التي تصدر من الشحنات الموجبة النووية.
ولأن ترتيب الإلكترونات وعددها هما المسؤولان عن السلوك الكيميائي للذرات، فإنه يتم تحديد العناصر الكيميائية المتنوعة بواسطة العدد الذري.
وتكون مبادئ ميكانيكا الكم هي الأساس الذي يتم الاعتماد عليه في تكوين تلك الإلكترونات.
كما يكون عدد الإلكترونات المتواجدة في غلاف التكافؤ الخارجي بشكل خاص.
وكذلك غلاف إلكترون كل عنصر بشكل عام هو العامل الرئيسي في تحديد سلوك الترابط الكيميائي الذي يندرج في الجدول الدوري.
تنتمي الإلكترونات إلى عدد من الجسيمات دون الذرية، حيث يطلق على هذه الجسيمات اسم لبتونات.
وذلك طبقًا للنموذج القياسي لفيزياء الجسيمات، فهي تعد جسيمات أساسية أو أولية.
حيث تعد شحنة الالكترون أصغر كتلة من أي جسيم أخر موجود في عائلة لبتون مشحون كهربائيًا.
كما تنتمي الإلكترونات إلى الجيل الأول من الجسيمات الأولية، ويوجد بالجيل الثاني والثالث لبتونات مشحونة.
ويتساوى الإلكترون مع الميون والتاو في الشحنة والتفاعلات واللف، وفي تلك الحالة تكون كتلة اللبتونات المشحونة أكبر.
حيث إنها تختلف عن العنصر الأولي الآخر في المادة التي تسمى الكوارك، ويرجع ذلك إلى افتقارها وعدم امتلاكها التفاعل القوي.
بالإضافة إلى هذا فإن جميع عناصر مجموعة ليبتون تنتمي إلى الفرميونات نتيجة لامتلاكها نصف عدد صحيح لف مغزلي.
أي أن الإلكترون لديه لف مغزلي يعادل ½.
نتيجة لأن الإلكترون عبارة عن جسيم ذو شحنة سالبة، فإن حركته حول النواة تكون مقيدة.
لأنه يمكن جذبه بسهولة بواسطة الجسيمات التي تحتوي عليها النواة من الداخل، والتي تكون ذات شحنة موجبة، أي أنها مخالفة له في الشحنة.
حيث تتحرك الإلكترونات المحيطة بالنواة في صورة مدارات منتظمة نتيجة لسيطرة قوة الجذب بينها وبين النواة على قوة التضاد والتنافر الموجودة بينها.
أي أن قوة التنافر بينهما تكاد تكون منعدمة.
وبالتالي لا تستطيع الإلكترونات أن تبتعد عن النواة أو تتطاير، بل بالعكس فإن هذا الأمر يساهم في تثبيتها في أماكنها أو مدراتها.
كما أن الإلكترونات التي تقع في المدارات القريبة من النواة تكون مرتبطة معها بصورة أقوى من الإلكترونات التي تكون موجودة في مدارات بعيدة عنها.
وتؤدي حركة الإلكترونات بهذا الشكل إلى تكوين سحابة شحنتها سالبة تحتل ما يعادل أغلب حجم الذرة.
كما أنه يطلق على الهيكل التفصيلي الخاص بترتيب الإلكترونات التي تحتوي عليها الذرة اسم التوزيع الإلكتروني للذرة.
ومن خلال هذا التوزيع يتم تحديد طبيعة الذرة وحجمها وما تمتلكه من خصائص كيميائية.
بالإضافة إلى ترتيبها وإدراجها من ضمن المجموعات المتشابهة التي يتكون منها الجدول الدوري.
يطلق على الإلكترونات التي تكون ذات احتمال أكبر في مشاركتها بالتفاعلات الكيميائية اسم إلكترونات التكافؤ.
حيث توجد تلك الإلكترونات في المدارات التي تقع بالبعد عن نواة الذرة.
أي أنه يكون ارتباطها بالنواة ضعيف، لهذا تكون أكثر احتمالية في المشاركة بالتفاعلات الكيميائية أو في تشكيل الروابط الكيميائية.
كما أنه يمكن تميز تلك الإلكترونات بطريقة سهلة من خلال الاطلاع على أعلى رقم يمثل التوزيع الإلكتروني في الذرة.
حيث تتراوح مجموعة العناصر الرئيسية التي تندرج في الجدول الدوري التي تمتلك أرقام تكافؤ ما بين واحد إلى سبعة.
كما تتجه أغلب تلك العناصر إلى امتلاك قيم تفضيلية مثالية من إلكترونات التكافؤ.
فعلى سبيل المثال الفلزات القلوية في الكثير من الأحيان تمتلك قيم تكافؤ تعادل الرقم واحد، والهالوجينات أيضًا تمتلك قيم تكافؤ تعادل الرقم واحد.
أما بالنسبة للعناصر القلوية الأرضية فهي تمتلك قيم تكافؤ تستوي الرقم اثنين.
وتصل الذرات إلى وضع ثابت ومستقر من خلال ملئ المدار الأخير بشكل كلي أو نصفي بالإلكترونات.
أو عن طريق تفريغ المدار الأخير من الإلكترونات بشكل تام
نسخة للطباعة