Alm. Elektron (n), Fr. Electron (m), İng. Electron. En küçük elektrik yük birimi ve atomu meydana getiren temel elemanlardan biri.

Elektriğin hep bir elektrik biriminin katları şeklinde ortaya çıkması, araştırmacıları, elektriğin “bölünmeyen parçacıklardan meydana geldiği” fikrine sevketmiştir. Franklin, daha 1755’te, elektriğin de madde gibi süreksiz bir yapıya sâhip olduğu fikrini ileri sürmüştür. Bu konudaki ilk müsbet netîce 1833’te Faraday’ın elektroliz kânunlarından çıkmıştır. Faraday, bir elektrolitten elektrik akımı geçirildiğinde, elektrotlarda ayrılan madde miktarının elektrolitten geçen elektrik miktârıyla orantılı olduğunu, muhtelif elektrolitlerden aynı miktar elektriğin geçmesiyle ayrılan madde mikdtarının her cismin eşdeğer gramıyla orantılı olduğunu bulmuştur. Faraday bir eşdeğer gram madde ayırmak için gerekli olan elektrik miktarının 96.494 kulon (1 faraday) olduğunu bulmuştur. Bir başka ifâdeyle, bir değerli bir iyon gram 96.494, iki değerli bir iyon gram 2x96.494 kulonluk elektrik taşır. Halbuki bütün cisimlerin birer atom gramlarında 6,02.1023 atom bulunduğuna göre, bir değerli bir tek iyonun taşıdığı elektrik miktarı (e):

olduğu ortaya çıkar. İşte bu miktar bugün bildiğimiz negatif (-) elektrik yüklü elektronun taşıdığı elektrik miktârıdır. 1 coulomb 3.109 e.s.u (elektrostatik ünite) olduğuna göre, e = 4,80.1010 e.s.u (esyb) da yazılabilir.

Katot ışınları: Elektronların hakîkî özelliği, atom hakkındaki bilgiler ve X ışınlarının keşfi, elektriğin gazlar içerisinden geçişinin incelenmesiyle sağlanmıştır. Normal basınçta gazlar fenâ iletkenlerdir. Ama gazın basıncı azaltılacak olursa iletkenliğinin arttığı görülür. Meselâ bir cam borunun havası boşaltılıp, içindeki basınç 10 mm Hg’ya düşürülsün. Camın iki tarafına elektrot bağlanıp, 10.000 voltluk bir gerilim uygulandığında, boru içindeki gaz ışık yaymaya başlar. Işığın rengi boru içindeki gazın cinsine bağlıdır (renkli reklâm lambalarının prensibi). Basınç 0,01 mm Hg’dan aşağı düşürülürse tüp karanlık olur. Buna karşılık katodun karşısındaki cam hafif yeşilimsi fluoresans verir. Burada katottan çıkan ışınlar camı bombardıman ederek, bu fluoresansa sebeb olmaktadır ki bu ışınlara, “katot ışınları” ismi verilir.

Katot ışınlarının meydana gelmesi, gazın iyonlaşmasından ileri gelir. Bir gaz molekülünün iyonlaşması, bu molekülden elektronların ayrılması biçiminde olur. 1895’te, katot ışınlarının, bir manyetik alandan geçirilerek pozitif kutba doğru saptıkları ve dolayısıyla negatif yüklü partiküllerden meydana geldiği anlaşılmıştır. Daha sonra bu partiküllerin elektrik ve manyetik alanda saptırılmasıyla hızları bulunmuş ve bunlara “elektron” ismi verilmiştir.

Millikan’ın denemeleri: Uzun yıllar birçok araştırıcı elektronun kütle ve yükünü bulmaya çalıştı. 1909 yılında en az hatâ ile e (elektronun yükü) ve m (elektronun kütlesi) değerlerini tesbit etmeyi başaran R.A Millikan’dır. Millikan yağ damlaları metoduyla elektronların yükünü tesbit etmiştir. Bunun için kuru havayla dolu bir hazne içine yerleştirilmiş bulunan pirinçten yapılmış ve aralarındaki uzaklık 12 mm olan iki metalik levha arasına 10.000 voltluk bir potansiyel farkı uygulanıp, bir pulverizatörle yağ püskürtülmüştür. Yağ damlacıkları arasında negatif yüklü tânecikleri, kendi ağırlıkları ile yere doğru düşmeyip üst taraftaki pozitif kutup tarafından çekildikleri için askıda kalmışlardır. Mikroskopla damlacıkların hareketi gözlenmiş ve uygulanan elektriksel çekim kuvveti gözönüne alınarak, damlacıkların q yükünün dâimâ q = nx1,602.10-19 coulomb olduğu bulunmuştur. Burada n tam sayılardır. O halde elektrik yük birimi 1,602.10-19 coulomb olmalıdır. Elektronların sükûnetteki kütlesi ise 9,107.10-28 g olup, hidrojen atomu kütlesinin 1/1837’sidir.

Atomun bir parçası olarak elektron: Buraya kadar elektronların serbest haldeki özelliklerinden söz edildi. Atomu meydana getiren temel elemanlar olarak elektron için (Bkz. atom).

Elektronların kuvantum teorisi: Atom teorisinde gelişmenin ilk adımı Niels Bohr tarafından atılmıştır. Bohr atom yapısı için planet sisteminin klasik elektromekanik teoriye göre kararlı olmadığını biliyordu. Çünkü sürekli ışıma, sürekli enerji kaybı demektir. O halde enerjisi sürekli azalan elektron çekirdeğe gittikçe yaklaşmalıydı. Diğer taraftan atom yapısının planet sistemine benzediği de çok kesindi. Niels Bohr elektromekanik kânunlarının atomlara uygulanamıyacağını, buna karşılık kuantum mekaniğinin geçerli olduğunu söyledi. Bohr, elektronun atom çekirdeği çevresinde dâire şeklinde bir yörüngede döndüğünü ve bir planete benzeyen böyle bir elektronun dönme impulsunun klasik mekanik kânunlarından beklenenin tersine devamlı değişmediğini, bunun, n bir tam sayı, h planck sâbiti olmak üzere, n.h/2p’ye eşit bir değeri alması gerektiğini söyledi. Bu şekilde elektronlar için yalnız belirli yörüngeler söz konusu olabilir ve elektronların bu belirli yörüngelerde hareketi klasik düşüncelerin tersine, bir enerji vermez. Elektronlar bu yörüngeler üzerinde sürekli değil, ancak sıçramalı olarak diğer yörüngelere geçebilir. İşte çeşitli yörüngeler n değerleriyle belirlenebilir. Elektronların kinetik potansiyel enerjileri kuanta sayısı olan n’e bağlıdır. O halde elektronun döndüğü belirli yörüngeler için: nl= 2 p r yazılabilir.

Heisenberg belirsizlik prensibi: Elektronun hem bir dalga hem de bir tânecik gibi davrandığı gözlenmiştir. Belirsizlik prensibi, herhangi bir deneyde bir elektronun aynı zamanda hem bir dalga hem de bir tânecik olarak hareket edemeyeceğini gösterir. Bir elektronun yeri belirlenmek istendiğinde momentumu, momentumu belirlenmek istendiğinde ise yeri kaybedilmektedir. Bu prensibe göre, bir tâneciğin hareketini belli eden enerjisi veya momentumu ile yerinin aynı zamanda büyük bir prezisyonda (doğrulukta) tâyini mümkün değildir. Eğer Dx bir elektronun yerinin tâyinindeki belirsizlik ve Dp de momentumun tâyinindeki belirsizlik ise Dx . Dp = h’dir. Burada, h planck sâbiti ve h= 6,625.10-27 erg.s gibi çok küçük bir değer olduğuna göre, momentum ve yerin aynı prezisyonla tâyin edilemiyeceği anlaşılır. Ancak bir elektronun en fazla bulunma ihtimâli olan bölgeler söz konusudur. Bunlara orbital ismi verilmektedir ve kuantum sayıları ile tanımlanırlar. (Bkz. Element)