Elektron

Elektron (također nazvan negatron) subatomska je čestica (sastavni dio atoma). Predstavlja se notacijom e. Osim elektrona, u atomu su protoni i neutroni. Elektron je negativno naelektrisan elementarnim nabojem, koji iznosi 1,6 × 10-19 C, s masom približno 9,11 × 10-31 kg (0,51 MeV/c2), koja je 1/1800 dio mase protona.

Elektron spada u klasu subatomskih čestica nazvanih leptoni, za koje vjerujemo da su fundamentalne čestice (tj. da nemaju manje sastavne dijelove). Elektron ima spin ±1/2, što znači da je fermion, tj. podliježe Fermi–Diracovoj statistici. U kvantnoj mehanici elektron se opisuje Diracovom jednačinom. U Standardnom modelu u formi je dubleta u SU(2), zajedno s elektronskim neutrinom, s kojim ima slabu interakciju. Elektron ima dva masivnija partnera istog naelektrisanja, različitih masa: mion i tau.

Vjerovatan broj elektrona u svemiru jest onaj sa 130 nula u nizu. Neki teoretičari smatraju da je elektron vrlo sličan maloj crnoj rupi.

HAtomOrbitals
Elektron

Historija

George Johnstone Stoney odredio je elektron jedinicom naboja u elektrohemiji, ali je Joseph John Thomson prvi shvatio da je riječ o elementarnoj čestici. Thomson je otkrio elektron 1897. u Laboratoriji "Cavendish" pri Univerzitetu u Cambridgeu, kratko studirajući katodne zrake.[1] Pod utjecajem radova Maxwella i otkrića X-zraka zaključio je da katodni zraci sadrže negativno naelektrisane čestice, koje je nazvao korpuskule.

Elektricitet

Usmjereno kretanje elektrona koji su oslobođeni utjecaja atomskog jezgra nazivamo električnom strujom. Električni naboj direktno mjerimo elektrometrom. Električnu struju mjerimo galvanometrom.

Neutralan atom ima jednaku količinu pozitivnog i negativnog naboja, tj. broj protona u jezgri jednak je broju elektrona u omotaču. Za tijelo s viškom elektrona kažemo da je negativno naelektrisano, dok za tijelo s manjkom elektrona kažemo da je pozitivno naelektrisano.

Također pogledajte

Reference

  1. ^ Thomson, J. J. (1906). "Nobel Lecture: Carriers of Negative Electricity". Nobelova fondacija. Arhivirano s originala, 10. 10. 2008. Pristupljeno 20. 2. 2019.

Vanjski linkovi

11. grupa hemijskih elemenata

11. grupa, prema modernom IUPAC numerisanju,, je grupa hemijskih elemenata u periodnom sistemu koja se sastoji od hemijskih elemenata: bakar (Cu), srebro (Ag) i zlato (Au). Elektronska konfiguracija predzadnjeg (d) i zadnjeg (s) energetskog nivoa je (n-1)d10 ns1. Pošto imaju jedan elektron u zadnjem nivou, očekuje se sličnost s alkalnim metalima. Ta sličnost ne postoji, osim činjenice da i oni grade spojeve u kojima imaju oksidacijski broj (+1). Imaju metalnu vezu i visoko talište (oko 1000 °C) i vrelište (preko 2000 °C).

Atom

Atom je najmanja gradivna čestica obične materije koja zadržava osobine nekog hemijskog elementa. Svako čvrsto tijelo, tečnost, plin i plazma sastavljeni su iz neutralnih ili ioniziranih atoma. Atomi su veličinom ekstremno mali, obično se njihova veličina kreće oko 100 pikometara (deset-milijarditi dio metra).

Atomi su dovoljno mali tako da pokušaji da se pretpostavi njihovo ponašanje korištenjem postulata klasične fizike, naprimjer prikazujući ih u obliku bilijarskih kugli i slično, daju izrazito netačna predviđanja i rezultate, a uzrok toga su kvantni efekti. Tokom razvoja teoretske atomske fizike, u modele atoma uključeni su kvantni principi za bolje objašnjavanje i predviđanje ponašanja atoma.

Svaki atom sastavljen je iz atomskog jezgra i jednog ili više elektrona vezanih za to jezgro. Atomsko jezgro sastavljeno je iz jednog ili više protona i često istog ili približno istog broja neutrona. Protoni i neutroni nazivaju se i nukleoni. Više od 99,94% mase atoma otpada na njegovo jezgro. Protoni imaju pozitivan električni naboj, elektroni negativan naboj, dok neutroni nemaju električnog naboja. Ako u atomu postoji jednak broj protona i elektrona, takav atom je električno neutralan. Ako atom ima više ili manje elektrona od protona, tada je on općenitno negativno ili pozitivno naelektrisan, te se naziva ion. Elektromagnetna sila privlači elektrone protonima u atomskoj jezgri. Unutar jezgre, protoni i neutroni se međusobno privlače nuklearnim silama, koja je obično mnogo snažnija od elektromagnetnih sila koji odbija pozitivno naelektrisane protone jedne od drugih. Pod određenim okolnostima, odbijajuća elektromagnetna sila postane jača od nuklearnih sila, te se nukleoni izbacuju iz jezgra, a atom tog elementa pretvara se u atom drugog elementa, što predstavlja nuklearni raspad, čiji je krajnji rezultat nuklearna transmutacija.

Broj protona u jezgru definira kojem hemijskom elementu taj atom pripada; naprimjer, svi atomi bakra imaju 29 protona. Broj neutrona u jezgru definira izotop tog elementa. Broj elektrona utječe na elektromagnetske osobine atoma. Atom se može spojiti sa jednim ili više drugih atoma putem hemijskih veza gradeći hemijske spojeve u vidu molekula. Sposobnost atoma da se međusobno spajaju i razdvajaju odgovorna je za većinu fizičkih promjena koje se mogu zapaziti u prirodi i predmet je izučavanja hemijskih nauka.

Beta-zrake

Beta-zraci ili β zračenje je ionizirajuće zračenje koje se javlja tokom radioaktivnog beta raspada. Radioaktivni nuklid koji emitira beta zračenje naziva se beta-emiter. Kod mnogo češćeg β− zračenja (beta minus), ovo zračenje se sastoji iz elektrona, dok se kod mnogo rjeđeg β+ zračenja (beta plus) sastoji iz pozitrona. Pri tome se radionuklid pretvara u izotop sljedećeg većeg (kod β−) ili sljedećeg nižeg (kod β+) elementa (beta prijelaz).

Naziv beta potječe od prve klasifikacije ionizirajućeg zračenja radioaktivnog raspada, koja dijeli alfa, beta i gama zračenje, koje u tom redu iskazuju povećanje svoje prodorne moći prolaska kroz materiju.

Kinetička energija emitiranih beta čestica se kontinuirano distribuira od nule do maksimalne vrijednosti karakteristične za odgovarajući beta prijelaz. To je moguće iz razloga što energije i impulsi tri čestice (beta čestice, koje se također generiraju: neutrino i kćerka jezgro) zavise od uglova između proizvoda raspada. Tipična maksimalna energija beta raspada reda je veličine stotine kiloelektronvolti (keV) do nekoliko megaelektronvolti (MeV).

E

E je 9. slovo bosanske abecede. Označava prednji srednje visoki samoglasnik. Može značiti i:

u muzici ton e

u fizici znak za energiju (E=mc2) i elektron

u SI sistemu prefiks eksa (E, 1018)

međunarodnu automobilsku oznaku za Španiju

Električna struja

Električna struja je usmjereno kretanje elektriciteta pod uticajem električnog polja ili razlike električnih potencijala. SI jedinica za električnu struju je amper (A), što je jednako protoku jednog kulona elektriciteta u sekundi.

Elektroda

Elektroda je provodljivi materijal (obično metal ili ugljik) uronjen u rastvor elektrolita. Riječ je uveo Michael Faraday od grčke riječi elektron (ćilibar, riječ iz koje je izvedena riječ elektricitet). Elektroda u elektrohemijskoj ćeliji može biti anoda ili katoda. Anoda je definisana kao elektroda na kojoj se dešava oksidacija, a katoda je elektroda na kojoj se dešava redukcija.

Elektronska konfiguracija

Elektronska konfiguracija je raspored elektrona u atomu i određena je pomoću četiri kvantna broja.

Elektronski zahvat

Elektronski zahvat je proces u kojem nuklid bogat protonima apsorbira unutrašnji atomski elektron, time mijenjajući u jezgru proton u neutron i simultano uzrokujući emisiju elektron neutrina. Slijede različite emisije fotona, jer energija atoma opada na osnovno stanje novog nuklida.

Elektronski zahvat je osnovni način raspada izotopa sa relativno većim brojem protona u jezgru atoma, ali sa nedovoljnom energetskom razlikom između izotopa i njegove prospektivne kćerke (izobare) sa jednim manje pozitivnim nabojom za nuklid da bi se raspao emitiranjem pozitrona. Elektronski zahvat je alternativni način raspada radioaktivnih izotopa sa dovoljnom energijom da bi se raspali emisijom pozitrona. Ponekad se on naziva i inverzni beta-raspad, mada se ovaj pojam može također odnositi i na interakciju elektronskog antineutrina sa protonom.Ako je energetska razlika između roditeljskog atoma i atoma kćerke manja od 1,022 MeV, emisija pozitrona je zabranjena jer nema dovoljno dostupne energije raspada da bi izvela ta reakcija, te je elektronski zahvat jednostrani način raspada. Naprimjer, izotop rubidij-83 (sa 37 protona i 46 neutrona) će se raspasti na kripton-83 (36 protona i 47 neutrona) isključivo putem elektronskog zahvata (energetska razlika ili energija raspada iznosi 0,9 MeV).

Slobodni proton ne može biti pretvoren putem ovog procesa u normalnim okolnostima u slobodni neutron; proton i neutron moraju biti dijelovi većeg jezgra. U ovom procesu elektronskog zahvata, protona u jezgru hvata jedan elektron iz orbitale, obično iz K ili L elektronske ljuske, te se formira neutron a emitira elektronski neutrino.

Pošto se proton pretvori u neutron tokom elektronskog zahvata, broj neutrona u jezgru se povećava za jedan, broj protona se smanjuje za jedan, a atomska masa ostaje nepromijenjena. Međutim, promjenom broja protona, elektronski zahvat mijenja nuklid u novi hemijski elemenat. Atom, iako je još uvijek u neutralnom stanju naelektrisanja, sada postoji u pobuđenom stanju jer mu u unutrašnjoj ljusci nedostaje jedan elektron. Zatim elektron iz vanjske ljuske prelazi u ljusku gdje nedostaje jedan unutrašnji elektron odnosno opada u niže osnovno stanje. Tokom ovog procesa, elektron će emitirati foton x-zraka (vrsta elektromagnetskog zračenja) a drugi elektroni mogu emitirati i Augerove elektrone. Često i jezgro postoji u pobuđenom stanju, i emitira gama zrake tokom prelaska u osnovno stanje energije novog nuklida.

Elektronvolt

U fizici, elektronvolt (simbol eV; također se piše elektron volt) jeste jedinica energije jednaka približno 160 zeptodžula (simbol zJ) ili 1.6×10−19 džula (simbol J). Po definiciji, to je količina energije dobijene (ili izgubljene) nabojem jednog elektrona koji se pomjera kroz električnu potencijalnu razliku jednog volta. Tako je 1 volt (1 džul po kulonu ili 1 J/°C) pomnožen elementarnim nabojem (e, ili 1.602176565(35)×10−19 C). Otuda je, jedan elektronvolt jednak 1.602176565(35)×10−19 J. Historijski, elektronvolt je bio standardna jedinica mjere kroz svoju koristivost u elektrostatičkom akceleratoru čestica zbog čestica sa nabojem q koji ima energiju E = qV kroz prolazak kroz potencijal V; ako se q uzima u cjelobrojnim jedinicama elementarnog naboja i terminalni prednapon u voltima, dobija se energija u eV.

Elektronvolt nije SI jedinica, te je njegova definicija empirijska (za razliku od litra, svjetlosne godine i ostalih takvih ne-SI jedinica), tako da njegova vrijednost u SI jedinicama mora biti dobijena eksperimentalno. Kao elementarni naboj na kojem je zasnovan, on nije nezavisnog kvantiteta nego je jednak 1 J/C √2hα / μ0c0. To je opća jedinica energije u fizici, šire korištena u čvrstom stanju, atomskoj, nuklearnoj i fizici čestica. Često se koristi sa metričkim prefiksima milli-, kilo-, mega-, giga-, tera-, peta- ili exa- (meV, keV, MeV, GeV, TeV, PeV i EeV respektivno). Tako meV stoji za milielektronvolt.

U nekim starijim dokumentima, i u imenu Bevatron, simbol BeV se koristi, koji stoji za milijardu eV; to je ekvivalent za GeV.

Energija ionizacije

Energija ionizacije ili ionizacijski potencijal je energija potrebna da se ukloni jedan elektron iz izolovanog gasovitog atoma u njegovom osnovnom stanju. Izražava se u kJ/mol, pa se ovako izražena odnosi na energiju potrebnu da se ukloni jedan elektron iz svakog atoma u jednom molu atoma nekog elementa.Generalno se energija ionizacije povećava s lijeva na desno i odozdo prema gore u periodnom sistemu elemenata.

Više ionizacijske energije se odnose na sukcesivno uklanjanje elektrona. Npr. kod litija je za uklanjanje jednog elektrona potrebno 520 kJ/mol:

Li (g) → Li+ (g) + e-Za uklanjanje sljedećeg elektrona je potrebno mnogo više energije (7297 kJ/mol) jer je teže ukloniti elektron iz stabilne popunjene 1s ljuske iz nastalog pozitivnog iona.

Fermion

Fermioni su čestice polucjelobrojnog spina (..., -3/2, -1/2, 1/2, 3/2, itd.) kao što su elektroni i protoni. Njihovo ponašanje opisuje Fermi-Diracova statistika, pa tako za njih vrijedi i Paulijev princip isključenja. U standardnom modelu postoje dva tipa elementarnih fermiona: kvarkovi i leptoni. 24 fundamentalna fermiona su:

12 kvarkova - 6 čestica (u, d, s, c, b, t) i 6 antičestica

12 leptona - 6 čestica (elektron, mion, tau, elektron neutrino, mion neutrino, tau neutrino) i 6 antičestica

Gama zračenje

Gama-zraci ili gama zračenje (γ) je oblik elektromagnetnog zračenja ili emisije svjetlosti, koje nastaje uslijed interakcija subatomskih čestica, kao što je elektron-pozitron anihilacija ili radioaktivni raspad. Gama zračenje je elektromagnetno zračenje visoke frekvencije i energije (kratkih talasnih dužina - ispod 10 pikometara). Gama-zraci se sastoje od fotona visoke energije (oko 100 keV)

Ion

Ion je atom ili molekula koja je otpustila ili primila jedan ili više elektrona, dobijajući tako pozitivno ili negativno naelektrisanje. Negativno naelektrisani ion, u čijoj elektronskoj ljusci ima više elektrona od protona u jezgru, naziva se anion i privlači ga anoda. Analogno tome, pozitivno naelektrisani ion, koji ima manje elektrona od protona, naziva se kation te ga privlači katoda.

Ion koji se sastoji od jednog atoma zove se monoatomski; međutim, često se ion sastoji od dva ili više atoma, te se naziva poliatomski. Poliatomski ioni koji sadrže atom kisika, poput karbonatnih i sulfatnih iona, nazivaju se oksianioni.

Ioni se označavaju na isti način kao i električki neutralni atomi i molekule, osim što je prisutna oznaka viška ili manjka električnog naboja, prikazana kao eksponent. Tako se, naprimjer, kation vodika označava sa H+, što znači da mu nedostaje jedan elektron da bi prešao u stabilan atom vodika. Na sličan način označavaju se i drugi ioni: sulfatni ion – SO4−2, hloridni ion Cl-, fosfatni ion PO43- itd.

Izlazni rad

Izlazni rad materijala je rad, odnosno najmanja potrebna energija koja se mora dovesti da se jedan elektron izbije iz nekog električki neutralnog čvrstog tijela. Po pravilu, izlazni rad se navodi izražen u elektronvoltima.

Izlazni rad je od značaja, između ostalih, kod fotoelektričnog efekta kada se elektroni izbijaju djelovanjem svjetlosti.

Kovalentna veza

Kovalentna veza je vrsta veze između dva ili više atoma kojom se između njih postiže neutralna elektronska konfiguracija (konfiguracija plemenitih plinova). Neutralna "kolekcija" atoma vezanih kovalentnom vezom nazvana je molekula. Razlika kovalentne i ionske veze ogleda se u tome što atomi u ionskoj vezi otpuštaju ili primaju elektrone da bi upotpunili svoju elektronsku konfiguraciju do konfiguracije najbližeg plemenitog plina. Nasuprot njih, atomi u kovalentnoj vezi ne otpuštaju elektrone nego ih dijele između sebe i na taj način dostižu elektronsku konfiguraciju najbližeg plemenitog plina.

Najjednostavniji način za predstavljanje kovalentne veze u molekuli je tzv. "Lewisova" struktura ili struktura elektronskih tačaka, u kojoj su valentni elektroni atoma predstavljeni kao tačke. Tako naprimjer, vodonik svoj 1s elektron predstavlja jednom tačkom, ugljik ima četiri tačke (2s2 2p2), kisik ima šest tačaka (2s2 2p4) itd. Stabilna molekula se postiže samo onda kada svi atomi u molekuli postignu konfiguraciju plemenitog plina: oktet (osam elektrona) za većinu atoma, odnosno dva za vodik.

U molekuli, nije neophodno da svi elektroni na najvišem energetskom nivou (elektronskoj ljusci) budu uključeni u formiranje kovalentne veze. Valentni elektroni koji ne učestvuju u kovalentnoj vezi nazivaju se usamljeni elektronski parovi (engleski: lone-pair electrons). Na primjer, atom dušika u molekuli amonijaka dijeli šest valentnih elektrona u tri kovalentne veze (sa tri atoma vodika), a preostala dva valentna elektrona su nevezani usamljeni elektroni.

Pored Lewisovog načina predstavljanja kovalentne veze putem tačaka, postoji još i Kekulé-ov model ili linearna struktura prikaza veze. Ovim načinom se umjesto dva kovalentna elektrona između atoma prikazuje prava linija, dok se usamljeni elektronski parovi često izostavljaju.

Oksidoreduktaza

Oksidoreduktaze – u biohemiji – su enzimI koji kataliziraju

prijenos elektrona sa jedne molecule reduktora, također zvanog elektronski donator, na drugu – oksidansa, koji se označava kao također elektronski akceptor. Ova grupa enzima kao kofaktore, obično koristi NADP ili NAD+.

Pozitron

Pozitron je antičestica elektrona. Pozitron ima jednaku masu i spin (1/2) kao i elektron, ali suprotni električni naboj od elektrona. Dakle, pozitroni su u antimateriji ono što su elektroni u materiji. Pozitron nastaje u različitim procesima, kao npr. nuklearnim beta-radioaktivnim raspadom nekih radioizotopa, te nastankom para elektron-pozitron iz gama zrake (tj. fotona dovoljno visoke energije). Kada se pozitron sudari s elektronom oni se anihiliraju. Pri tome najčešće nastaju dva fotona gama-zraka. Stoga kada pozitron naleti na tvar brzo dolazi do njegove anihilacije. Tako je poluživot pozitrona kad naleti na molekularno sredstvo oko 400-500 ps (pikosekundi), a za metale je smanjen čak na 100 ps. Međutim, sam za sebe, pozitron je stabilna čestica antimaterije. Kada bi ga se moglo zadržati u permanentnoj izolaciji, izbjegla bi se anihalacija, i pozitron bi zauvijek živio, kao i elektron.

Paul Dirac je 1928. godine teorijski predvidio postojanje pozitrona. Prve eksperimentalne dokaze o postojanju te do tada nepoznate čestice 1932. godine objavio je Carl D. Anderson. Ta je čestica kasnije identificirana kao pozitron i predstavlja prvootkrivenu antičesticu u fizici. Anihilacija pozitrona s elektronom prvi puta je proučavana 1940. godine. Različite eksperimentalne tehnike kojima su se proučavale anihilacije pozitrona u okvirima nuklearne spektroskopije doživjele su poseban razvoj u dva desetljeća nakon 1945. godine.

Redoks reakcija

Redoks reakcija je hemijska reakcija kod koje dolazi do promjene oksidacijskog stanja reagujućih supstanci.

Oksidacija je gubitak (otpuštanje) elektrona, npr:

Na → Na+ + e-U ovoj reakciji atom natrijuma je otpustio elektron, dakle oksidirao se. Supstanca koja se oksidirala naziva se redukcijsko sredstvo, zbog toga što omogućava da se druga supstanca pomoću otpuštenih elektrona reducira.

Redukcija je primanje elektrona, npr:

Cl2 + 2e- → 2Cl-U ovom slučaju, molekula hlora se redukovala (primila elektrone). Supstanca koja se redukovala je oksidacijsko sredstvo, zato što oduzima elektrone od druge supstance (omogućava oksidaciju druge supstance).

Tranzistor

Tranzistor je elektronski element napravljen od poluprovodnika (npr. silicij). Smanjio je dimenzije računara i poboljšao njegove mogućnosti.

Koristi se za pojačavanje, za stabilizaciju napona, modulaciju signala i mnoge druge primjene. Osnovni je tvorni element mnogih elektronskih aparata, integralnih kola i elektronskih računara.

Tranzistor je sastavljen od kombinacije 2 tipa elemenata, od P tip (3 valentni element - u kristalnoj strukturi nedostaje 1 elektron) i N tip (5 valentni element - struktura ima 1 elektron više). Tako da poznajemo PNP i NPN tranzistor. Također, razlikujemo unipolarni (ili FET - Field Effect Tranzisor) i bipolarni tranzistor (BJT - Bipolar Junction Tranzistor). Kod unipolarnog tranzistora većinski nosioci naboja su ili elektroni ili šupljine, dok su kod bipolarnog to i elektroni i šupljine.

Drugi jezici

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.