Un electró és una partícula elemental estable carregada negativament. Juntament amb els neutrons i protons és una de les tres sub partícules que componen un àtom. Per aquest motiu també es pot definir com una partícula subatòmica. Fa marxada del grup dels leptons.
Poden aparèixer en estat lliure (sense estar units a cap àtom) o lligats al nucli d'un àtom.
Per al mesurament d'aquest tipus de partícules sovint s'utilitza el parany de Penning .
Hi ha electrons als àtoms en capes esfèriques de diversos radis. Aquestes capes esfèriques representen els nivells denergia. Com més gran sigui la closca esfèrica, més gran serà l'energia continguda en aquesta partícula elemental.
Energia elèctrica
Als conductors elèctrics, els fluxos de corrent són els electrons dels àtoms que circulen de forma individual d'un àtom a un altre en la direcció del pol negatiu al pol positiu del conductor elèctric. És el que anomenem energia elèctrica o electricitat.
Tot i que solen formar part dels àtoms, existeixen electrons que formen feixos al buit o es traslladen de forma independent per la matèria.
Als materials semiconductors, el corrent elèctric també es produeix mitjançant el moviment d'aquestes subpartícules.
Càrrega elèctrica de l'electró
La càrrega d'un electró és d'aproximadament -1.602 x 10-19 coulombs (C).
La unitat de càrrega elèctrica elemental és la càrrega elèctrica dʻun electró. Aquesta càrrega elemental és la càrrega més petita que es troba a la natura i es considera una quantitat fonamental en la física de partícules i la teoria electromagnètica.
La càrrega elèctrica de l'electró es considera negativa a causa d'una convenció històrica i la càrrega dels protons (que és positiva) es va definir en funció de la càrrega dels electrons. Aquesta elecció de signes ha estat àmpliament acceptada a la física i l'electrònica.
La càrrega d'un protó, que és una altra subpartícula elemental, és igual en magnitud però oposada en signe a la càrrega de l'electró.
Experiment de la gota d'oli de Millikan
El propòsit de l?experiment de la gota d?oli de Robert Millikan i Harvey Fletcher va ser determinar la càrrega d?un sol electró. Ho van fer mantenint una petita gota d'oli surant entre dues plaques de condensador.
Van descobrir que els valors mesurats sempre eren múltiples de la mateixa càrrega. Això ho van interpretar com una càrrega en un sol electró: 1,602 × 10−19 Coulomb.
El 1923 Millikan va guanyar el Premi Nobel de Física.
Massa de l'electró
La massa és aproximadament de 9.11 x 10-31 kg.
Els electrons que es mouen a una fracció apreciable de la velocitat de la llum tenen més massa a causa dels efectes relativistes. És a dir, la massa de l'electró augmenta amb la velocitat, segons les prediccions d'Albert Einstein.
Importància dels electrons
Aquestes partícules subatòmiques fonamentals tenen un paper essencial en diversos aspectes de la física, la química i la tecnologia.
La seva importància rau en diversos aspectes:
Electricitat i corrent elèctric
Els electrons són portadors de càrrega elèctrica negativa i són responsables de l'electricitat i el corrent elèctric. El corrent elèctric és essencial en gairebé tots els aspectes de la nostra vida quotidiana, des de la il·luminació fins a l'electrònica i la generació d'energia.
Materials conductors
Els materials conductors permeten que els electrons es moguin lliurement a través seu. Això és crucial en la fabricació de cables elèctrics, components electrònics i circuits, cosa que facilita la transmissió d'energia i senyals elèctrics.
Enllaços químics
En química, aquestes partícules estan involucrades en la formació denllaços químics entre àtoms. La compartició i la transferència d'electrons entre àtoms és el que permet la formació de molècules i compostos químics, cosa que és fonamental per a la química i la vida mateixa.
Propietats dels materials
Els electrons determinen moltes propietats dels materials, com ara la seva conductivitat elèctrica, conductivitat tèrmica i propietats magnètiques. Aquestes propietats són essencials en la fabricació de dispositius electrònics, materials magnètics i més.
Radiació i espectroscòpia
En física, els electrons estan involucrats en processos de radiació, com l'emissió i l'absorció de llum. L´espectroscòpia, que utilitza la interacció d´electrons amb la radiació electromagnètica, s´utilitza per analitzar la composició de substàncies i entendre fenòmens astronòmics.
Electrònica i tecnologia
Els dispositius electrònics, com ara ordinadors, telèfons mòbils, televisors i més, funcionen gràcies a la manipulació delectrons. Els avenços en electrònica han transformat la societat moderna i la tecnologia.
Física de partícules
En física de partícules, els electrons són partícules fonamentals estudiades a acceleradors de partícules. La comprensió del comportament ha portat al desenvolupament de teories fonamentals sobre l'estructura de la matèria i les interaccions fonamentals.
Història i descobriment
El descobriment de l'electró s'atribueix principalment a JJ Thomson, físic britànic, a finals del segle XIX. El 1897, Thomson va realitzar experiments utilitzant un tub de raigs catòdics, un dispositiu que involucra corrent elèctric i descàrregues en un buit parcial.
Thomson va observar que hi havia partícules diminutes amb càrrega elèctrica negativa que es desplaçaven des del càtode cap a l'ànode dins del tub de raigs catòdics. Aquestes partícules van ser anomenades "electrons" per Thomson. Els seus experiments van demostrar que els electrons eren constituents bàsics de la matèria i tenien una relació específica entre la seva càrrega i la seva massa, cosa que va revelar la seva existència com a partícules subatòmiques.
El model atòmic de Thomson és el primer model atòmic on s'esmenta l'existència dels electrons en la composició d'un àtom.
Aquest descobriment va ser revolucionari i va asseure les bases per a una nova comprensió de l'estructura atòmica i les interaccions elèctriques a nivell subatòmic. A més, va aplanar el camí per a desenvolupaments posteriors en física, química i tecnologia, incloent l'electrònica moderna i la teoria quàntica.