Elektron

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Schematische Darstellung des Atoms mit Kern und Elektronenhülle (nicht maßstäblich, sonst wäre der untere Pfeil ca. 50 m lang).
Eine Schattenkreuzröhre in Betrieb: Auf der linken Seite ist in der durch die Kathodenstrahlen erzeugten Leuchterscheinung der Schatten der kreuzförmigen Anode zu sehen.

Das Elektron e- (von griech. ήλεκτρον elektron „hellgold, nach der Farbe des Bernsteins“) ist ein elektrisch einfach negativ geladenes und darum auch massebehaftetes (me ≈ 9,109 383 56(11) · 10−31 kg ≈ 5,5 · 10−4 u)[1] Elementarteilchen, das nach dem Standardmodell der Teilchenphysik zu den Leptonen gezählt wird. Als echtes Elementarteilchen zeigt es keine innere Struktur. Daher wird ein einzelnes freies Elektron idealerweise als ausdehnungsloser Punkt vorgestellt. Sein zugehöriges Antiteilchen ist das positiv geladene Positron e+.

Technisch etwa mittels einer Kathodenstrahlröhre erzeugte Elektronenstahlen wurden früher auch als Kathodenstrahlen bezeichnet. 1887 konnte Joseph John Thomson (1856-1940) zeigen, dass Kathodenstrahlen aus negativ elektrisch geladenen Teilchen (eng. particle) bestehen. Die Bezeichnung „Elektron“ wurde 1894 von dem irischen Physiker George Johnstone Stoney (1826-1911) vorgeschlagen[2], nachdem er schon 1874 mit den Atomen in Zusammenhang stehende elektrische Ladungsträger mit einheitlich großer Ladung postuliert hatte.

Elektronen sind maßgeblich am Aufbau der Materie beteiligt. Sie umgeben als Elektronenhülle den positiv geladenen Atomkern. Die Hülle gliedert sich in einzelne Schalen bzw. Orbitale. Als Teilchen mit halbzahligen Spin sind die Elektronen nach den Gesetzen der Quantentheorie Fermionen und unterliegen deshalb dem Pauli-Prinzip, nach dem die Elektronen der Hülle nicht in allen Quantenzahlen übereinstimmen dürfen. Sie können sich daher nicht im untersten, energieärmsten Atomorbital zusammendrängen, sondern müssen sich auch auf höhere, ausgedehntere und energiereichere Orbitale verteilen und bedingen dadurch die relativ große räumliche Ausdehnung der Elektronenhülle, die den Atomkern um das 10.000- bis 150.000-fache übertrifft.

Die Elektronen der äußersten Schale, der sogenannten Valenzschale, bestimmen die chemische Eigenschaften eines Atoms und seine Stellung im Periodensystem der chemischen Elemente.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology. Abgerufen am 2019-02-03.
  2. G. Johnstone Stoney: Of the 'Electron' or Atom of Electricity. In: Philosophical Magazine. 38, Nr. 233, October 1894, S. 418–420. doi:10.1080/14786449408620653.