Brontekst bekijken van Elektron

{{Zie dp}}
{{Infobox fysisch deeltje
| naam               = Elektron
| afbeelding         = Standard Model of Elementary Particles-nl.png
| onderschrift       = 
| samenstelling      = [[Elementair deeltje]]
| generatie          = Eerste
| interactiekrachten = [[Zwakke kernkracht|zwakke]], [[elektromagnetische kracht]], [[Zwaartekracht|gravitatiekracht]]
| symbool            = e<sup>−</sup>
| ontdekt            = [[Joseph John Thomson]] (1897)
| massa              = 9,109 383 56(11) × 10<sup>−31</sup> kg = 0,510 998 950 [[Elektronvolt|MeV]]/[[Lichtsnelheid|c]]²
| vervalt            = stabiel
| lading             = −1 [[Elementaire lading|e]] (= −1,6022 × 10<sup>−19</sup> [[Coulomb (eenheid)|C]])
| spin               = 1/2
| voetnoten          =
}}
Het '''elektron''' ([[Oudgrieks]]: {{Polytonic|ἤλεκτρον}}, betekenis: [[barnsteen]] dat door [[wrijving]] [[Elektrische lading|elektrisch geladen]] werd) is een negatief geladen [[elementair deeltje]], dat gebonden kan zijn, bijvoorbeeld in een [[Atoom (hoofdbetekenis)|atoom]], of zich vrij in de ruimte kan bevinden. De ontdekking van het elektron in 1897 wordt toegeschreven aan [[Joseph John Thomson]].

Het elektron behoort tot de klasse der [[Lepton (subatomair deeltje)|lepton]]en en daarmee tot de eerste [[Generaties van de materie|generatie materie]]. Deze deeltjes zijn stabiel. Als een elektron zich in een [[elektrisch veld]] bevindt ondervindt het, net als een [[Ion (deeltje)|ion]], daarvan invloed. Als het zich in een [[magnetisch veld]] voortbeweegt, ondervindt het de [[lorentzkracht]]. De [[hypothese van De Broglie]], dat alle materie het karakter van een [[Golf (natuurkunde)|golf]] heeft waarvan de [[golflengte]] afhangt van de [[Massa (natuurkunde)|massa]] en de snelheid van het deeltje, geldt ook voor het elektron.

== Structuur van het atoom ==
[[Atoom (hoofdbetekenis)|Atomen]] bestaan volgens het [[atoommodel van Rutherford]] uit een positief geladen [[atoomkern]], waar evenveel negatief geladen elektronen omheen draaien als er positief geladen [[Proton (deeltje)|protonen]] zijn in de kern. [[Ernest Rutherford|Rutherford]] publiceerde zijn model in 1911. De protonen en [[neutron]]en in de kern van het atoom bevatten vrijwel de gehele massa van het atoom. Ze zijn ruim 1800 maal zo zwaar als een elektron, of specifieker: de protonmassa is 1836,15 maal de elektronmassa en de neutronmassa is 1838,68 maal de elektronmassa.<ref>{{en}} {{Chemref| Author = David Griffiths| Jaar = 1987| BoekTitel = Introduction to Elementary Particles.| Uitgever = Harper and Row Publishers}}</ref> [[Niels Bohr|Bohr]] paste in 1913 het atoommodel van Rutherford aan door kwantiseringen in te invoeren, die op de theorie van Planck over de kwantisering van straling zijn gebaseerd. Dat gaf het [[atoommodel van Bohr]]. Het verschil is dat de elektronen volgens het atoommodel van Bohr in [[Elektronenschil|schillen]] liggen en daarbinnen op verschillende energieniveaus.

== Kenmerken van het elektron ==
Het elektron is een [[elementair deeltje]] met [[Spin (kwantummechanica)|spin]] 1/2, dus een [[fermion]], zoals het proton, het neutron en het [[positron]]. Het [[Antimaterie|antideeltje]] van het elektron heet positron. Voor zover men weet heeft het elektron geen verdere inwendige structuur. Volgens de [[snaartheorie]] is het elektron, evenals andere elementaire deeltjes, een bepaald trillingspatroon in een eendimensionale snaar. Over deze theorie is echter nog veel discussie.

Het elektron heeft een negatieve lading gelijk aan het [[elementaire lading]]skwantum e (1,6022 × 10<sup>−19</sup> [[Coulomb (eenheid)|coulomb]]), voor het eerst gemeten door [[Robert Millikan]] met zijn [[Proef van Millikan|oliedruppelexperiment]].

Volgens het [[standaardmodel van de deeltjesfysica]] kunnen elektrische ladingen alleen voorkomen in veelvouden van 1 e.

De [[rustmassa]] van het elektron bedraagt 9,10938356(11) × 10<sup>−31</sup> kg<ref name="nist_codata_me">{{cite web
 |authorlink1=National Institute of Standards and Technology
 |title=CODATA Value: electron mass
 |url=https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me
 |publisher=[[National Institute of Standards and Technology]]
 |accessdate=23 maart 2019|archiefurl=https://web.archive.org/web/20190807065145/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me|archiefdatum=2019-08-07|dodeurl=nee}}</ref>, wat 1/1836e is van de massa van een proton en overeenkomt met een rustenergie van 511&nbsp;keV. Het elektron heeft overigens net als een [[foton]] ook golfeigenschappen en is onderhevig aan de [[dualiteit van golven en deeltjes]] volgens de [[hypothese van De Broglie]]. Deze golfeigenschap van elektronen wordt toegepast binnen de [[elektronenmicroscoop]].

De [[elektronenconfiguratie]] bepaalt in hoge mate het chemisch gedrag van het atoom.

== Elektronen in een atoom ==
De elektronen kunnen in een atoom alleen welbepaalde energieën <math>E_n</math> hebben (discrete [[Atoommodel van Bohr#Energieniveaus|energieniveaus]]) die door een [[kwantumgetal]] zijn gegeven.

Voor waterstof (met [[atoomnummer]] 1) en helium (atoomnummer 2) komt <math>n = 1</math> overeen met de grondtoestand en <math>n = 2, 3, ..</math> met [[aangeslagen toestand]]en. De elektronen zijn verdeeld over enkele [[Atoommodel van Bohr#Schillen|schillen]]. 
Bij de elementen met atoomnummers 3 tot en met 10 (lithium tot en met neon) bevinden zich twee elektronen in de binnenste schil (<math>n = 1</math> in het kwantummechanische model van het atoom, de <math>K</math>-schil in het Bohr-model) en één tot en met acht elektronen in de daaropvolgende schil (<math>n = 2</math>, de <math>L</math>-schil) die voor deze elementen de buitenste elektronenschil is. De grondtoestanden komen voor deze elementen overeen met hoofdkwantumgetal <math>n = 2</math>, de aangeslagen toestanden met <math>n = 3, 4, ..</math>.

Binnen moleculen of vaste stoffen kunnen de energieniveaus zeer dicht tegen elkaar liggen en ze vormen dan gezamenlijk een [[Halfgeleider (vastestoffysica)#Valentieband, geleidingsband|energieband]]. Het hoogste bezette energieniveau behorende bij een vaste stof heet de [[Halfgeleider (vastestoffysica)#Valentieband, geleidingsband|valentieband]], het laagste niet bezette energieniveau de geleidingsband en de ruimte tussen de geleidingsband en de valentieband is een verboden zone, de [[band gap]]. Bij [[Halfgeleider (vastestoffysica)|halfgeleiders]] is de grootte van de verboden zone van dezelfde orde als de thermische energie. Hierdoor is het voor elektronen soms mogelijk om over te springen van de valentieband naar de geleidingsband, waardoor deze materialen in zuivere vorm een zeer kleine geleiding vertonen.

=== Spectraallijnen ===
{{Zie hoofdartikel|Spectraallijn}}
Omdat een elektron in het atoom alleen bepaalde discrete energieniveaus kan hebben, zal bij overgang tussen deze energieniveaus emissie of absorptie van fotonen plaatsvinden, waarbij de energie recht evenredig is met de frequentie. De evenredigheidsconstante energie/frequentie heet de [[constante van Planck]]. Er wordt van dit effect bijvoorbeeld gebruik gemaakt door aan de hand van de [[spectraallijn]]en in het atoomspectrum van een ster te bepalen welke [[Chemisch element|elementen]] er in die ster voorkomen.

== Elektrische geleiding ==
{{Zie hoofdartikel|Elektrische geleiding}}

In [[geleider]]s zorgen de zich vrij bewegende elektronen voor de [[elektrische geleiding]]. Wanneer de elektronen in de geleider, bijvoorbeeld een koperen draad, gemiddeld gezien een bepaalde richting opgaan, spreekt men van elektrische stroom in die geleider.

Geleider en [[isolator]] zijn elkaars tegenovergestelde. Een isolator is een stof waarin geen elektrische stroom kan lopen, er zijn in een isolator geen vrije elektronen. De bewegingen van de elektronen zijn beperkt in hun atoom. Er zijn evenveel elektronen als energieniveaus. De elektronen kunnen alleen maar van plaats verwisselen, maar daarbij verandert er niets aan de energieniveaus. In een elektrisch veld verschuiven de positief geladen atoomkern en de banen van de negatief geladen elektronen zich ten opzichte van elkaar, dat effect heet [[Polarisatie (natuurkunde)|polarisatie]].

[[Statische elektriciteit]] ontstaat wanneer een voorwerp meer of minder elektronen bevat dan nodig zijn om de positieve lading van de protonen in de kern op te heffen.

== Techniek ==
De eerste [[Elektronenbuis|elektronenbuizen]], de eerste [[Elektrotechniek|elektronische]] schakelingen werden aan het einde van de [[19e eeuw|19e]] en het begin van de [[20e eeuw]] gebouwd.

Elektronen spelen een belangrijke rol in de verschillende mogelijke [[kernreactie]]s. Zij komen bij [[bètaverval]] en bij [[elektronenvangst]] als bestanddeel in de reactie voor.

{{Appendix||2=
; voetnoten
{{references}}
; websites
* C Beenakker voor de [[Universiteit Leiden]]. [http://ilorentz.org/EM2/artikelen/thomson.html De ontdekking van het elektron], december 1998.
}}

{{Commonscat|Electrons}}
{{Navigatie fysische deeltjes}}
{{Woordenboek}}

[[Categorie:Deeltje]]
[[Categorie:Kwantummechanica]]