Électron

Définition

L'électron (e^-) est une particule élémentaire chargée négativement. Les électrons liés par un atome ou un ion forment sa couche d'électrons. L'ensemble de la chimie repose essentiellement sur les propriétés et les interactions de ces électrons liés. C'est grâce aux électrons que l'électricité a été observée pour la première fois en 1874 par Stoney et Helmholtz.

Des électrons d'hydrogène :

Un électron est en orbite autour d'un noyau. Les orbitales d'atomes d'hydrogène à différents niveaux d'énergie. Les zones les plus opaques sont celles où l'on est le plus susceptible de trouver un électron à un moment donné.

Explications

✅ Le nom alternatif négatron (à partir de la charge négative et de l'électron) n'est plus guère utilisé et est au mieux utilisé en spectroscopie bêta. Son symbole est e^-. Son contraire est le proton, chargé positivement.

⭐ Pour un donneur, voir un donneur d'électrons; pour un accepteur, voir un accepteur d'électrons; pour un transporteur, voir un transporteur d'électrons. Voir encore une électrode, une électrolyse, l'électronographie...

Dans les métaux, une partie des électrons est librement mobile et provoque la conductivité électrique élevée des conducteurs métalliques. C'est la base de l'ingénierie électrique. Dans les semi - conducteurs, le nombre d'électrons mobiles et donc la conductivité électrique sont facilement influencés, tant par la production du matériau que par les influences externes telles que la température, la tension électrique, l'incidence de la lumière, etc. À partir de n'importe quel matériau, des électrons peuvent émerger lors d'un chauffage intense ou en appliquant un fort champ électrique (émission de recuit, émission de champ). En tant qu'électrons libres, ils peuvent alors être formés par une accélération et une focalisation supplémentaires pour former un faisceau d'électrons. Cela a permis le développement de l'oscilloscope, de la télévision et de l'écran d'ordinateur. Les autres applications des électrons libres sont z. Comme le tube à rayons X, le microscope électronique, le soudage par faisceau d'électrons, la recherche physique de base utilisant des accélérateurs de particules et la génération de rayonnement synchrotron à des fins de recherche et techniques.

Dans la désintégration bêta moins d'un noyau atomique, un électron est nouvellement généré et émis.

La preuve expérimentale de l'électron a succédé pour la première fois à Emil Wiechert en 1897 et un peu plus tard à Joseph John Thomson.

La charge élémentaire a été mesurée en 1909 par Robert Millikan.

Propriétés

L'électron est la plus légère des particules élémentaires chargées électriquement. Si les lois de conservation s'appliquent à la charge et à l'énergie - ce qui équivaut à toute expérience physique - les électrons doivent donc être stables. En fait, il n'y a pas de preuve expérimentale d'une désintégration d'électrons (contrairement aux protons).

L'électron appartient aux leptons et, comme tous les leptons, a un spin (plus précisément : nombre quantique de spin) de 1/2. En tant que particule à demi-spin entier, il appartient à la classe des fermions, donc soumis en particulier au principe de Pauli. Son antiparticule est le positron, de symbole e⁺, avec lequel il convient sauf pour sa charge électrique dans toutes les propriétés. Les effets qui ne sont expliqués que par l'électrodynamique quantique provoquent une légère déviation mesurable. Cette déviation s'appelle le moment magnétique anormal de l'électron.

Interactions

De nombreux phénomènes physiques tels que l'électricité, l'électromagnétisme et les rayonnements électromagnétiques reposent essentiellement sur des interactions d'électrons. Les électrons dans un conducteur électrique sont déplacés par un champ magnétique changeant et une tension électrique est induite. Les électrons dans un conducteur porteur de courant génèrent un champ magnétique. Un électron accéléré - bien sûr aussi dans le cas d'un mouvement curviligne - émet des photons, appelés Bremsstrahlung (dipôle hertzien, rayonnement synchrotron, laser à électrons libres).

Dans un solide, l'électron subit des interactions avec le réseau cristallin. Son comportement peut alors être décrit en utilisant la masse efficace déviée au lieu de la masse électronique, qui dépend également de la direction du mouvement de l'électron.

Les électrons libérés de leurs atomes dans des solvants polaires tels que l'eau ou les alcools sont appelés des électrons solvatés. Lorsque les métaux alcalins sont dissous dans l'ammoniac, ils sont responsables de la forte coloration bleue.

Un électron est un objet quantique, c'est-à-dire que l'incertitude du locus et de la quantité de mouvement décrite par le principe d'incertitude de Heisenberg se situe dans l'intervalle mesurable, de sorte que les propriétés des particules et des ondes peuvent être observées. Le dualisme est appelé. Dans un atome, l'électron peut être considéré comme une onde de matière stationnaire.

Expériences

Le rapport e/m de la charge électronique à la masse électronique peut être déterminé comme une expérience scolaire avec le tube à jet de fil. La détermination directe de la charge élémentaire a été réalisée par l'expérience de Millikan.

Pour les électrons dont la vitesse n'est pas négligeable par rapport à la vitesse de la lumière, la contribution non linéaire à la quantité de mouvement selon la théorie de la relativité doit être prise en compte. Les électrons avec leur faible masse peuvent être accélérés relativement facilement à de telles vitesses élevées; même avec une énergie cinétique de 80 keV, un électron a la moitié de la vitesse de la lumière. Le moment peut être mesuré par la déviation dans un champ magnétique. La déviation de la quantité de mouvement par rapport à la valeur calculée par la mécanique classique a été démontrée pour la première fois par Walter Kaufmann en 1901 et, après la découverte de la théorie de la relativité, par "augmentation de masse relativiste", désormais considérée comme obsolète.

Des électrons libres

Dans le tube à rayons cathodiques (tube de Braun), les électrons émergent d'une cathode chaude chauffée et sont accélérés sous vide par un champ électrique dans la direction du champ (dans la direction de l'anode positive). Par champs magnétiques, les électrons sont déviés perpendiculairement à la direction du champ et perpendiculaires à la direction de vol actuelle (force de Lorentz). Ces propriétés des électrons ont permis le développement de l'oscilloscope, du téléviseur et du moniteur informatique.

Les autres applications des électrons libres sont z. Comme le tube à rayons X, le microscope électronique, le soudage par faisceau d'électrons, la recherche physique de base utilisant des accélérateurs de particules et la génération de rayonnement synchrotron à des fins de recherche et techniques.

En rapport avec "électron"

• accepteur d'électron

  

  Un accepteur d'électrons est une entité chimique capable de recevoir des électrons transférés d'un autre composé.

• couche électronique

  

  En physique atomique, une couche électronique, en rapport avec le niveau énergétique d'un atome, peut être considérée comme l'ensemble des orbites suivies...

• donneur d'électrons

  

  Un donneur d'électrons est un ion, formant le site donneur, qui cède un électron à un autre atome.

• échelle de Pauling

  

  L'échelle de Pauling est une méthode largement utilisée pour ordonner les éléments chimiques selon leur électronégativité.