Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.3: Elektron Davranışı
TABLE OF
CONTENTS

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Electron Behavior
 
TRANSCRIPT

2.3: Electron Behavior

2.3: Elektron Davranışı

Overview

Electrons are negatively charged subatomic particles that are attracted to an orbit around the positively-charged nucleus of an atom. They reside in locations that are associated with energy levels called shells and are further organized into sub-shells and orbitals within each shell.

Electrons Orbit the Nucleus

Electrons are found in specific locations outside of the nucleus. The shell in which an electron resides indicates the general energy level of the electron: those closer to the nucleus have less energy, while those that are further out, have more energy. The sub-shell describes the location and energy level of the electron more precisely, and the orbital describes the shape of an area of probability in which an electron orbits the nucleus. The electrons that are is closest to the nucleus have the lowest amount of energy, and as the distance between electron and nucleus increases, so does the amount of energy that the electron carries. Farther from the nucleus, there is more space for electrons to orbit so that the outer shells can hold more electrons than the inner shells. The outermost electrons of an atom reside in the valence shell and are referred to as valence electrons. These electrons form ionic and covalent bonds with other atoms.

Discovering the Electron

The electron was the first subatomic particle to be discovered. In the late 1890s, J. J. Thomson performed a series of experiments using cathode ray tubes that would lead to the discovery of the electron.

A cathode ray tube is a glass tube with two electrodes that are connected to a power source supplying electricity. A vacuum removes most of the air from the interior of the tube, and when the voltage is applied across the electrodes, a beam of particles travels from the negatively charged electrode (cathode) to the positively charged electrode (anode). The anode has a small hole so that the rays can pass through. A phosphor coating on the opposite end of the tube glows when the cathode rays strike it.

Thomson directed the cathode ray between two metal plates, one with a positive charge and one with a negative charge, and measured the position of the ray at the far end of the tube. When the ray passed between the two plates, it was deflected away from the negatively charged plate, bending in the direction of the positively-charged plate. Since like charges repel and opposite charges attract, this indicated that the particles making up the cathode ray possessed a negative charge. Further experiments to calculate the mass-to-charge ratio of the cathode particles revealed that the mass of each individual negatively-charged particle was tiny, about 1/2000 of the mass of any known atom. Thomson, therefore, concluded that there must be many electrons present in any given atom. Later, the discovery of protons and neutrons would explain the distribution of mass and overall neutral charge present in an atom.

Genel bakış

Elektronlar, bir atomun pozitif yüklü çekirdeğinin etrafındaki yörüngeye çekilen negatif yüklü atomaltı parçacıklardır. Onlar kabukları denilen enerji düzeyleri ile ilişkili yerlerde ikamet ve daha fazla her kabuk içinde alt kabukları ve orbitalleri halinde organize edilir.

Elektronlar Çekirdeğin Yörüngesinde

Elektronlar çekirdeğin dışında belirli yerlerde bulunur. Bir elektronun bulunduğu kabuk elektronun genel enerji seviyesini gösterir: çekirdeğe yakın olanlar daha az enerjiye sahipken, daha uzak olanlar daha fazla enerjiye sahiptir. Alt kabuk elektronun yerini ve enerji düzeyini daha hassas bir şekilde açıklar ve yörünge, bir elektronun çekirdeğin yörüngesinde olduğu bir olasılık alanının şeklini açıklar. Çekirdeğe en yakın olan elektronlar en düşük enerji miktarına sahiptir ve elektron ile çekirdek arasındaki uzaklık arttıkça elektronun taşıdığı enerji miktarı da artar. Çekirdekten daha uzakta, elektronların yörüngede daha fazla yer vardır, böylece dış kabuklar iç kabuklardan daha fazla elektron tutabilir. Bir atomun en dıştaki elektronları değerlik kabuğunda yer almakta ve değerlik elektronları olarak adlandırılır. Bu elektronlar diğer atomlarla iyonik ve kovalent bağlar oluştururlar.

Elektronu Keşfetmek

Elektron keşfedilen ilk atomaltı parçacıktı. 1890'ların sonlarında J. J. Thomson katot ışını tüpleri kullanarak elektronun keşfine yol açacak bir dizi deney yaptı.

Katot ışın tüpü, elektrik sağlayan bir güç kaynağına bağlı iki elektrotlu cam bir tüptür. Bir vakum tüpün içinden havanın çoğunu temizler ve voltaj elektrotlar arasında uygulandığında, parçacıklar bir demet negatif yüklü elektrot (katot) pozitif yüklü elektrot (atot) için seyahat eder. Anodu, ışınların geçebileceği küçük bir deliğe sahiptir. Tüpün diğer ucundaki fosfor kaplama, katot ışınları çarptığında parlar.

Thomson iki metal plaka arasında katot ışını yönetti, pozitif yük ile bir ve negatif yük ile bir, ve tüpün uzak ucunda Ray konumunu ölçtü. Ray iki plaka arasında geçtiğinde, negatif yüklü plakadan saptırıldı ve pozitif yüklü plaka yönünde büküldü. Yükler ilerler ve zıt yükler ilerler, bu kathot ışını oluşturan parçacıkların negatif bir yüke sahip olduğunu göstermiştir. Katot parçacıklarının kütle-yük oranını hesaplamak için yapılan diğer deneyler, her bir bireyin negatif yüklü parçacığın kütlesinin, bilinen herhangi bir atomun kütlesinin yaklaşık 1/2000'i kadar küçük olduğunu ortaya çıkardı. Bu nedenle Thomson, herhangi bir atomda birçok elektron bulunması gerektiği sonucuna vardı. Daha sonra, proton ve nötronlar keşfi bir atomda bulunan kütle ve genel nötr yükün dağılımını açıklar.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter