Elektroni

Elektroni on alkeishiukkanen. Sillä on 1,6021773 × 10^-19 coulombin negatiivinen sähkövaraus. Sen massa on 9,1093897 × 10^-31 kg (0,51 MeV/c²). Elektronin spin on 1/2 tai -1/2 eli se on fermioni. Elektroni on kevyin varattu leptoni. Muut varatut leptonit ovat myoni ja tau. Kvanttimekaanisessa atomimallissa elektroneja kuvataan aaltofunktioina, jotka selittävät havaitut elektronien ominaisuudet. Yksittäisen elektronin energiatilaa kuvataan tässä teoriassa kvanttilukujen avulla.

Yleistä

Elektronia merkitään tavallisesti e^-. Elektronin antihiukkanen on positroni e⁺, joka on positiivista sähkövarausta lukuun ottamatta identtinen elektronin kanssa. Elektroni tuntee kaikki muut perusvuorovaikutuksetn paitsi vahvan vuorovaikutuksen eli värivoima.

Elektroni- eli betasäteily on aineen atomeista ionisaatiossa irronneita elektroneja, mm. elektroniputket ja elektronimikroskooppi toimivat tyhjiössä lentävien elektronien avulla. Elektroni kuljettaa sähkövirtaa metalleissa ja kiinteissä aineissa. Elektroniikassa käytettyjen komponenttien toimintaa kuvaava teoria on nimeltään elektronifysiikka.

Elektronit ja kemia

Elektronit ovat atomien osasia, muita ovat protonitt ja neutroni. Neutraalissa atomissa elektroneja on yhtä paljon kuin protoneja. Ioneissa elektroneja on joko enemmän tai vähemmän kuin protoneja.

Atomin elektronikuorien rakenne on keskeistä alkuaineen kemianllisten ominaisuuksien kannalta. Atomeja kuvataan kuorimalli avulla. Jos uloimmalla elektronikuorella on vain muutama elektroni, ne on helppo ottaa pois ja aine on metalli. Jos taas täydestä elektronikuoresta puuttuu vain elektroni, on aine epämetalli.

Elektronit ja sähkövirta

Elektronit ovat tavallisin sähkövirran kuljettaja. Tasavirtaa käytettäessä varastoitu sähkökemiallinen potentiaali muuttuu elektronien fyysiseksi liikkeeksi. Siirtyvien elektronien potentiaali on suurempi kuin johtimen alkupäässä olevien elektronien. Tämä aiheuttaa energiapulsseja (viime kädessä tämä johtuu energian kvantittumisesta) johtimen elektroneissa.

Vaihtovirrassa elektronien sisältämä sähköpotentiaali on varattu itse johtimeen. Elektronit eivät siirry pitkiä matkoja johtimessa, (jos näin pääsee käymään, johtimen hajoamisen ja oikosulun vaara on suuri (johtimen atomien ionisoitumisen takia)), vaan niiden energiatasojen vaihtelusta syntyy potentiaali, joka liikkuu pitkin johdinta, kun elektronit siirtyilevät edestakaisin eri energiatasolta toiseen.

Katso myös

• Metallisidos
• Sähkövirta
• Ioni
• Puolijohde
• fotoni
• kvantti
• Kvanttiluvut
• Fysiikan historia