ما هو الإلكترون وأيهما أكبر الإلكترون أم البروتون؟

1 إجابة واحدة

تتكوّن الذرات من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات، ومن بين هذه الجسيمات الثلاثة، يمتلك الإلكترون أصغر كتلةٍ، فهو جسيمٌ دون ذرّي، مع شحنةٍ كهربائيةٍ سالبةٍ تعادل (1.602 x 10-19 كولوم)، وله كتلة صغيرةً جدًا مقارنةً مع النيوترون أو البروتون، تصل حوالي 9.10938 x 10-31 كغم، أي وللإجابة على تساؤلك فإن الإلكترون يعادل 1/1836  من كتلة البروتون، فتُهمل كتلته بالنسبة للذرة، ويتمّ التعامل معه على أنّه شحنةٌ نقطيةٌ كهربائيةٌ بدون أبعادٍ ماديةٍ.

الرمز المشترك للإلكترون هو e -، في حين تُدعى الجسيمات المضادة للإلكترون والتي تحمل شحنةً كهربائيةً موجبةً بالبوزيترون أو مضاد للإلكترون، ويشار إليه بالرمز e +  أو β + ، عندما يصطدم الإلكترون والبوزيترون، يتلاشى كلا الجسيمين، وتنطلق الطاقة على شكل أشعة غاما.

على عكس البروتونات والنيوترونات، الموجودة داخل النواة في مركز الذرة، توجد الإلكترونات خارجها، وتنجذب إلى  البروتونات الموجبة الشحنة والمعادلة لها في الذرة، ممّا يحافظ على التحرّك الدائم للإلكترونات حول النواة، كما في النموذج التالي:

حركة الإلكترونات والبرتونات في الذرة

نظرًا لصعوبة تحديد المسار الذي يتبعه الإلكترون، لذلك يمكن تحديد فرص العثور على الإلكترون في منطقةٍ معينةٍ حول النواة، وهذا ما يُطلق عليه بالمدار، ويمكن أن يحتوي كل مدار إلكترونين على الأكثر، أحد المدارات، ويدعى المدار S، يأخذ الشكل الكروي، وتتمركز النواة فيه، حيث تكون فرص العثور على الالكترون فيه أكبر ما يمكن، أما المدار P فيأخذ شكل الأجراس المتقابلة وتتمركز النواة في الجزء المقوّس منها.

نماذج توضع الإلكترونات

فتقع الإلكترونات على مسافاتٍ ثابتةٍ من النواة، تُسمّى مستويات الطاقة، وكلّما اقتربت من النواة امتلكت طاقةً أقل، فتمتلك الإلكترونات عند مستويات طاقةٍ أعلى، وهي الأبعد عن النواة، طاقةً أكبر. لذلك لتغيير مستويات الطاقة، يجب أن يكتسب الإلكترون الطاقة أو يفقدها.

يمتلك أدنى مستوى للطاقة _والذي يحتوي على أقلّ طاقةٍ_ على مدارٍ واحدٍ فقط، لذا فإنّ مستوى الطاقة هذا يحتوي على إلكترونين كحدٍّ أقصى، وعند امتلاء مستوى الطاقة، تتمّ إضافة الإلكترونات إلى مستوى الطاقة الأعلى التالي، والتي بدورها تحتوي المزيد من المدارات وعددًا أكبر من الإلكترونات الممكنة.

تُسمّى الإلكترونات في أقصى مستوى للطاقة للذرة بإلكترونات التكافؤ، وهي التي تحدد العديد من خصائص العنصر، فهي التي تشترك في التفاعلات الكيميائية مع الذرات الأخرى.

تاريخيًّا يعود أوّل تنبؤٍ بوجود الإلكترون للعلماء، ريتشارد لامينغ (Richard Laming)، والفيزيائي الأيرلندي ج. جونستون ستوني G.) Johnstone Stoney)، وغيرهم، ولكن أوّل من وضع مصطلح الإلكترون هو العالم ستوني في عام 1891م، في حين أنّه لم يكتشف الإلكترون حتى عام 1897م، من قبل الفيزيائي البريطاني ج.  طومسون.

تتصرّف الإلكترونات في المعدن كما لو كانت إلكتروناتٍ حرّة، يمكنها أن تتحرّك لإنتاج صافي تدفّق شحنةٍ تسمى تيارًا، بالإضافة للمجال المغناطيسي، ففي المواد الصلبة، تُعدّ الإلكترونات الوسيلة الأساسيّة لإجراء التيار، لأنّ البروتونات مقيّدةً داخل النواة، وغير قادرةٍ على الحركة مثل الإلكترونات.

وتمتلك الإلكترونات خصائص كلٍّ من الجسيمات والموجات، فمن الممكن أن تكون مشتتةً مثل الفوتونات، وقد تتصادم مع بعضها البعض ومع الجسيمات الأخرى.

تُستخدم الإلكترونات في العديد من التطبيقات العمليّة، وتشمل الكهرباء والأنابيب المفرّغة وأنابيب المضاعف الضوئي وأنابيب أشعة الكاثود وعوارض الجسيمات للبحث واللحام والليزر الإلكترونيّ الحرّ.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هو الإلكترون وأيهما أكبر الإلكترون أم البروتون؟"؟