O que são elétrons?

O que são elétrons – O elétron é a partícula subatômica estável mais leve conhecida. Ele carrega uma carga negativa, que é considerada a unidade básica de carga elétrica. A massa restante do elétron é 9.10938356 × 10-31 kg, que é somente 1 / 1.836 a massa de um próton. Um elétron é, portanto, considerado sem massa em comparação com um próton ou um nêutron, e a massa eletrônica não é incluída no cálculo do número de massa de um átomo.

O elétron foi descoberto em 1897 pelo físico inglês J.J. Thomson durante investigações de raios catódicos. Sua descoberta de elétrons, que ele inicialmente chamou de corpúsculos, desempenhou um papel fundamental no conhecimento revolucionário da estrutura atômica. Em condições normais, os elétrons estão ligados aos núcleos de átomos positivamente carregados pela atração entre cargas elétricas opostas. Em um átomo neutro, o número de elétrons é idêntico ao número de cargas positivas no núcleo. Qualquer átomo, no entanto, pode ter mais ou menos elétrons do que cargas positivas e, assim, ser carregado negativamente ou positivamente como um todo; esses átomos carregados são conhecidos como íons. Nem todos os elétrons estão associados a átomos; alguns ocorrem em um estado livre com íons na forma de matéria conhecida como plasma.

Dentro de qualquer átomo dado, os elétrons se movem em torno do núcleo em um arranjo ordenado de orbitais, a atração entre elétrons e núcleos superando a repulsão entre os elétrons que de outra forma os faria se afastarem. Esses orbitais são organizados em conchas concêntricas que se projetam para fora do núcleo com um número crescente de subcamadas. Os elétrons nos orbitais mais próximos do núcleo são mantidos firmemente; os que estão nos orbitais mais externos são protegidos por elétrons intervenientes e são mantidos frouxamente pelo núcleo. À medida que os elétrons se movem dentro dessa estrutura, eles formam uma nuvem difusa de carga negativa que ocupa quase todo o volume do átomo. O arranjo estrutural detalhado dos elétrons dentro de um átomo é chamado de configuração eletrônica do átomo. A configuração eletrônica não é apenas o tamanho de um átomo individual, mas também a natureza química do átomo. A classificação de elementos dentro de grupos de elementos similares na tabela periódica, por exemplo, é baseada na similaridade em suas estruturas eletrônicas.

Dentro do campo da física de partículas, existem duas maneiras de classificar os elétrons. O elétron é um férmion, um tipo de partícula com o nome da estatística de Fermi-Dirac que descreve seu comportamento. Todos os férmions são caracterizados por valores semi-inteiros de seu spin, onde spin corresponde ao momento angular intrínseco da partícula. O conceito de spin é incorporado na equação de onda para o elétron formulado por P.A.M. Dirac. A equação da onda de Dirac também prevê a existência da contraparte da antimatéria do elétron, o pósitron. Dentro do grupo férmion de partículas subatômicas, o elétron pode ser ainda classificado como um lépton. Um lépton é uma partícula subatômica que reage apenas pelas forças eletromagnética, fraca e gravitacional; não responde à força forte de curto alcance que atua entre quarks e liga prótons e nêutrons no núcleo atômico.