Électron

Description

Les électrons ont la plus petite charge électrique. Cette charge électrique est égale à la charge d'un proton, mais a le signe opposé. Pour cette raison, les électrons sont attirés par les protons des noyaux atomiques et forment généralement des atomes. Un électron a une masse d'environ 1/1836 fois celle d'un proton.

Une façon de penser à l'emplacement des électrons dans un atome est d'imaginer qu'ils orbitent à des distances fixes du noyau. De cette façon, les électrons d'un atome existent dans un certain nombre de coquilles électroniques entourant le noyau central. Chaque coquille d'électron reçoit un numéro 1, 2, 3, etc., en commençant par celle qui est la plus proche du noyau (la coquille la plus intérieure). Chaque coquille peut contenir un certain nombre maximum d'électrons. La répartition des électrons dans les différentes coquilles est appelée arrangement électronique (ou forme électronique). L'arrangement électronique peut être représenté par une numérotation ou un diagramme électronique. (Une autre façon de penser à l'emplacement des électrons est d'utiliser la mécanique quantique pour calculer leurs orbitales atomiques).

L'électron fait partie d'un type de particules subatomiques appelées leptons. L'électron a une charge électrique négative. L'électron a une autre propriété, appelée spin. Sa valeur de spin est de 1/2, ce qui en fait un fermion.

Si la plupart des électrons se trouvent dans les atomes, d'autres se déplacent indépendamment dans la matière, ou ensemble sous forme de rayons cathodiques dans le vide. Dans certains supraconducteurs, les électrons se déplacent par paires. Lorsque les électrons circulent, ce flux est appelé électricité, ou courant électrique.

Un objet peut être décrit comme étant "chargé négativement" s'il contient plus d'électrons que de protons, ou "chargé positivement" s'il contient plus de protons que d'électrons. Les électrons peuvent se déplacer d'un objet à l'autre lorsqu'on les touche. Ils peuvent être attirés par un autre objet ayant une charge opposée, ou repoussés lorsqu'ils ont tous deux la même charge. Lorsqu'un objet est "mis à la terre", les électrons de l'objet chargé vont dans le sol, ce qui rend l'objet neutre. C'est ce que font les paratonnerres (conducteurs de foudre).

Réactions chimiques

Les électrons dans leur enveloppe autour d'un atome sont à la base des réactions chimiques. Les coquilles extérieures complètes, avec un maximum d'électrons, sont moins réactives. Les coquilles extérieures ayant moins d'électrons que le maximum sont réactives. Le nombre d'électrons dans les atomes est la base du tableau périodique chimique.

Mesure

La charge électrique peut être mesurée directement à l'aide d'un appareil appelé électromètre. Le courant électrique peut être mesuré directement à l'aide d'un galvanomètre. La mesure donnée par un galvanomètre est différente de celle donnée par un électromètre. Aujourd'hui, les instruments de laboratoire sont capables de contenir et d'observer des électrons individuels.

Voir" un électron

Dans des conditions de laboratoire, les interactions des électrons individuels peuvent être observées au moyen de détecteurs de particules, qui permettent de mesurer des propriétés spécifiques telles que l'énergie, le spin et la charge. Dans un cas, un piège Penning a été utilisé pour contenir un seul électron pendant 10 mois. Le moment magnétique de l'électron a été mesuré avec une précision de onze chiffres, ce qui, en 1980, était plus précis que pour toute autre constante physique.

Les premières images vidéo de la distribution de l'énergie d'un électron ont été captées par une équipe de l'université de Lund en Suède, en février 2008. Les scientifiques ont utilisé des flashes lumineux extrêmement courts, appelés impulsions attoseconde, qui ont permis d'observer pour la première fois le mouvement d'un électron. La distribution des électrons dans les matériaux solides peut également être visualisée.

Anti-particule

L'antiparticule de l'électron est appelée positon. Celui-ci est identique à l'électron, mais il porte des charges électriques et autres de signe opposé. Lorsqu'un électron entre en collision avec un positon, ils peuvent se disperser ou être totalement annihilés, produisant une paire (ou plus) de photons de rayons gamma.

Le modèle de l'atome de Niels Bohr. Trois enveloppes d'électrons autour d'un noyau, avec un électron se déplaçant du deuxième au premier niveau et libérant un photon.

Histoire de sa découverte

Les effets des électrons étaient connus bien avant qu'on puisse les expliquer. Les Grecs de l'Antiquité savaient que le frottement de l'ambre sur la fourrure attirait les petits objets. Aujourd'hui, nous savons que le frottement enlève les électrons, ce qui donne une charge électrique à l'ambre. De nombreux physiciens ont travaillé sur l'électron. J.J. Thomson en a prouvé l'existence en 1897, mais un autre homme lui a donné le nom d'"électron".

Le modèle du nuage d'électrons

Le modèle considère que les électrons occupent des positions indéterminées dans un nuage diffus autour du noyau de l'atome.

Le principe d'incertitude signifie qu'une personne ne peut pas connaître la position et le niveau d'énergie d'un électron en même temps. Ces états potentiels forment un nuage autour de l'atome. Les états potentiels des électrons dans un seul atome forment un nuage unique et uniforme.

Pages connexes

• Positron
• Proton
• Neutron