Elektron

Elektron

Een elektron is een elementair deeltje, dat deel uitmaakt van atomen. Het woord elektron komt van het Griekse woord ελεκτρον voor barnsteen.

Table of contents

1 Structuur van het atoom
2 Kenmerken van het elektron
3 Classificatie van het elektron: lepton en eerste generatie
4 Het elektron is gequantiseerd
5 Spectraallijnen
6 Elektrische geleiding
7 Energieband
8 Valentieband
9 Geleidingsband
10 Verboden zone, Elektrische geleiding
11 Isolator
12 Statische elektriciteit
13 Ionen
14 Externe links

Structuur van het atoom

Atomen bestaan uit een positief geladen atoomkern, waarrond evenveel negatief geladen elektronen draaien als er positief geladen protonen zijn in de kern. De protonen en neutronen in de kern van het atoom bevatten vrijwel de volledige massa van het atoom. Ze zijn 1800 maal zo zwaar als een elektron.

Kenmerken van het elektron

Men vermoedt dat het een subatomair elementair deeltje is, dat wil zeggen dat het niet verder kan worden opgesplitst in andere deeltjes. Het elektron heeft spin 1/2, en is dus een fermion, zoals het proton, het neutron en het positron. Het antideeltje van het elektron heet positron.

Het elektron heeft een negatieve lading gelijk aan de eenheidslading, -1.6×10^-19 Coulomb= -1.6×10^-19 J = -1 eV (elektronvolt). Het proton bezit een positieve elementaire lading van +1 eV. Elektrische ladingen kunnen alleen voorkomen in veelvouden van 1 eV.

De rustmassa van het elektron is 9.11×10^-31 kg, wat 1/1836 ste is van de massa van een proton en overeenkomt met een rustenergie van 511,007 keV.

Het elektron bepaalt het chemisch gedrag van het atoom.

Classificatie van het elektron: lepton en eerste generatie

Het elektron behoort tot de klasse der leptonen. Er zijn zes leptonen (zie tabel).

Naam Symbool Lading Massa (GeV)

Elektron e^- -1 0,000511

Elektronneutrino ν_e 0 ~0

Muon μ -1 0,1056

Muonneutrino ν_μ 0 ~0

Tauon τ -1 1,777

Tauonneutrino ν_τ 0 ~0

Het elektron behoort tot de eerste generatie of familie, dat wil zeggen ze behoren tot de zichtbare familie. De deeltjes uit de tweede en derde generatie zijn onstabiel: zie standaardmodel.

Het elektron is gequantiseerd

Het elektron kan alleen op bepaade cirkelbanen met straal rn en met een welbepaalde energie rond het atoom bewegen, waarbij n het hoofdquantumgetal is. Voor n=1 bevindt het elektron zich in de grondtoestand, voor n>1 bevindt het elektron zich in een geëxciteerde toestand. De waarde van n kan alleen een geheel getal zijn. De totale energie van het elektron bestaat uit de som van de kinetische energie

en de potentiële energie

van het elektron. Voor de berekening van dze waarden, zie: Scheikunde I hoorcollege

Spectraallijnen

Omdat het atoom discrete energieniveaus heeft, zal bij overgang tussen deze energieniveaus er een emissie van licht gebeuren, waarvan de golflengte rechtevenredig is met de constante van Panck h en de lichtsnelheid c: spectraalijnen, het atoomspectrum

Het laagste niet bezette energieniveau noemt men de LUMO (lowest unoccupied molecule orbital). Omdat een elektron dat op deze band komt relatief ver van de kern verwijderd is, zal dat elektron gemakkelijk het atoom terug verlaten: deze elektronen zorgen voor de geleiding. Een UMO met één of meerdere elektronen wordt daarom geleidingsband genoemd.

Verboden zone, Elektrische geleiding

De ruimte tussen de geleidingsband en de valentieband is een verboden zone. Bij geleiders is er geen verboden zone, of is die verboden zonde zo klein dat elektronen van de valentieband kunnen overspringen naar de geleidingsband, waardoor die elektronen kunnen deelnemen aan de geleiding.

Isolator

In isolatoren kunnen de elektronen vrij rond bewegen. Er zijn echter slechts evenveel elektronen als energieniveaus, waardoor de elektronen alleen maar van plaats kunnen verwisselen. Door een plaatsverwisseling van elektronen verandert niets aan het energieniveau, omdat alle elektronen dezelfde energiewaarde hebben.

Geleiding

nds:Elektron