Elektron nedir?

En küçük eksi elektrik yüküne sahip temel parçacık. Elektronun elektrik yükü doğadaki temel elektrik yükü olarak kabul edilir; bu yükün SI birimler sistemindeki değeri 1,6021892x1019 coulomba eşittir. Elektronun kütlesi, proton, nötron gibi temel parçacıklara oranla çok küçüktür. Durgun kütlesi 9,109534x1031 kg olan elektronun bu kütle değeri, örneğin proton kütlesinin 1/1836’sma eşittir. Elektron, kararlı (bozunuma uğramayan) ve fermiyon türünden (Fermi-Dirac istatistiğine uyan) bir parçacıktır.

Bu nedenle Pauli dışlama ilkesine uyar ve spini (bir parçacığın kendine özgü açısal momentumuna ilişkin sayı) buçuklu bir sayıdır. Elektron, fermiyonlarm lepton türüne giren bir parçacık olduğundan dört temel etkileşim türünden yalnızca elektromagnetik, kütleçekimi ve zayıf etkileşim kuvvetlerinden etkilenir; protonlar ile nötronları çekirdekte birbirine bağlayan çok kısa erimli kuvvetli etkileşimden etkilenmez. Elektronun, kütlesi elektronunkine eşit, ama elektrik yükü artı olan karşıt parçacığına pozitron denir. Bir pozitronla bir elektron rastlaştıklarında birbirlerini yok ederek enerjiye dönüşürler. Pozitron ancak yüksek enerji düzeylerinin var olduğu süreçlerde (örn. kozmik ışınlar aracılığıyla) ortaya çıktığı için yeryüzünde çok ender görülür. Ortaya çıkan bir pozitron da, her yerde bol miktarda bulunan elektronlardan biriyle karşılaşıp yok olacağından, ancak çok kısa bir süre için varlığını sürdürebilir.

Elektron, ilk bulunan temel parçacıktır. İngiliz fizikçi J. J. Thomson elektronu, katot ışınlarını incelerken 1895’te buldu. Elektronun bulunuşu, atom yapısına ilişkin bilgilerin tümüyle değişmesine yol açan gelişmelerin en önemlilerinden biridir.

Normal koşullarda elektronlar atomun artı yüklü çekirdeğine bağlı durumda bulunur. Nötr bir atomdaki elektronların sayısı, çekirdekteki artı yüklerin sayısına eşittir. Ama bir atomda artı yüklerin sayısından daha fazla ya da daha az elektron bulunabilir. Bu durumda atomun toplam yükü eksi ya da artı olur; böyle yüklü atomlara iyon adı verilir. Bir atoma bağlı olmayan elektronlara serbest elektron denir.

Belirli bir atomdaki elektronlar çekirdek çevresinde düzgün biçimde sıralanmış yörüngemsiler üzerinde dolanır. Elektronlar ile çekirdek arasındaki çekim kuvveti, elektronların kendi aralarındaki itme kuvvetine üstün geldiğinden, elektronlar normal koşullarda atoma bağlı kalır. Elektronların üzerinde dolandığı yörüngemsiler kendi aralarında kümelenerek kabuklan oluşturur. Çekirdeğe en yakın yörüngemsilerdeki elektronlar atoma en sıkı bağlı olanlardır. En dış yörüngemsilerdeki elektronlar ise, çekirdekle aralarındaki öteki elektronların perdeleyici etkisi nedeniyle atoma en gevşek bağlı durumdadır.

Elektronlar, atom yapısı içindeki hareketlerinde, atomun hemen bütün hacmini kaplayan dağınık bir eksi yük bulutu oluştururlar. Bu nedenle atomun büyüklüğünü elektronlann atom içindeki diziliş biçimi belirler. Atomun, başka atomlar, parçacıklar ve elektromagnetik ışıma karşısındaki davranışını da elektronların bu diziliş biçimi belirler.