Elektron adalah partikel subatomik dengan muatan listrik negatif yang sama, tetapi berlawanan dengan muatan positif proton. Kedua partikel ini, bersama dengan neutron, membentuk atom, dengan proton dan neutron berada di dalam inti, dan elektron di orbital sekitarnya, ditahan oleh gaya elektromagnetik. Mereka terlibat dalam ikatan kimia, dapat mengalir melalui beberapa bahan sebagai arus listrik, dan bertanggung jawab atas soliditas benda padat. Partikel memiliki massa kecil, sekitar 1/1836 massa proton, dan dianggap fundamental, yaitu tidak terdiri dari komponen yang lebih kecil.
Meskipun seringkali lebih mudah untuk menganggap elektron sebagai partikel kecil seperti titik, mereka dapat, sama dengan partikel subatomik lainnya, terkadang berperilaku sebagai gelombang. Ini dikenal sebagai dualitas gelombang-partikel. Karena tidak ada yang benar-benar dapat melihat elektron, bahkan menggunakan instrumen paling kuat dan sensitif yang tersedia, hanya mungkin untuk membangun model untuk mencoba menjelaskan perilaku mereka. Dalam beberapa kasus, model “partikel” bekerja paling baik dan dalam kasus lain, model “gelombang”. Namun, sebagian besar waktu, entitas ini disebut sebagai partikel.
Elektron dalam Kehidupan Sehari-hari
Elektron memainkan peran mendasar dalam segala hal yang dialami manusia sehari-hari. Tolakan listrik timbal balik mereka mencegah benda padat melewati satu sama lain, meskipun faktanya atom dari mana benda dibuat sebagian besar adalah ruang kosong. Partikel-partikel ini juga bertanggung jawab untuk memungkinkan atom bergabung bersama untuk membentuk molekul yang membentuk Bumi dan kehidupan itu sendiri. Peradaban dan teknologi modern sangat bergantung pada listrik, yang melibatkan pergerakan elektron.
Atom, Unsur dan Molekul
Sifat-sifat unsur kimia bergantung pada jumlah elektron yang dimilikinya, dan susunannya di dalam atom. Faktor-faktor ini menentukan bagaimana atom suatu unsur akan bergabung dengan atom lain untuk membentuk molekul. Ketika atom bergabung, mereka melakukannya sedemikian rupa untuk mencapai tingkat energi yang lebih rendah. Elektron dapat dianggap tersusun menjadi kulit konsentris, masing-masing dengan jumlah maksimum yang dapat ditampungnya. Biasanya, keadaan energi terendah dicapai antara dua atom ketika keduanya mampu mengisi kulit terluarnya.
Ada dua cara utama agar atom dapat bergabung, atau membentuk ikatan kimia, satu sama lain. Dalam ikatan ionik, sebuah atom menyumbangkan satu atau lebih elektron ke atom lain dari unsur yang berbeda, biasanya sedemikian rupa sehingga keduanya mencapai kulit terluar penuh. Karena atom biasanya memiliki jumlah elektron yang sama dengan proton, maka atom itu netral secara listrik, tetapi kehilangan atau memperoleh sebagian akan memberinya muatan positif atau negatif, membentuk ion. Suatu logam akan cenderung menyumbangkan elektron kepada non-logam untuk membentuk senyawa ionik. Molekul disatukan oleh gaya tarik listrik antara logam bermuatan positif dan nonlogam yang bermuatan negatif.
Dalam ikatan kovalen — yang terbentuk di antara non-logam — atom bergabung dengan berbagi elektron untuk mencapai keadaan energi yang lebih rendah, biasanya, sekali lagi, dengan mengisi kulit terluarnya. Misalnya, atom karbon, yang memiliki empat kulit terluar yang pendek, dapat membentuk ikatan kovalen dengan empat atom hidrogen, masing-masing kekurangan satu elektron, membentuk molekul metana (CH4). Dengan cara ini, kelima atom berbagi kulit penuh. Ikatan kovalen menyatukan molekul organik kompleks yang penting bagi kehidupan.
Listrik
Pergerakan elektron dari satu tempat ke tempat lain memanifestasikan dirinya sebagai listrik. Ini dapat berupa listrik “statis”, di mana gesekan menyebabkan partikel-partikel ini berpindah dari satu bahan ke bahan lainnya, meninggalkan keduanya bermuatan listrik, dan mampu memberikan daya tarik terhadap benda-benda lain. Ini pertama kali didokumentasikan di Yunani kuno, ketika efeknya dihasilkan dengan menggosok amber dengan bulu. Kata elektron, sebenarnya, berasal dari kata Yunani untuk amber.
Sebuah perangkat yang disebut generator Van de Graff menggunakan efek ini untuk menghasilkan tegangan yang sangat tinggi yang dapat menghasilkan bunga api yang besar.
Namun, bentuk listrik yang paling dikenal adalah arus listrik yang disuplai ke rumah dan industri untuk menyediakan cahaya dan panas, dan untuk memberi daya pada berbagai perangkat dan proses. Ini terdiri dari aliran elektron melalui bahan yang sesuai, yang dikenal sebagai konduktor. Konduktor terbaik adalah logam, karena elektron terluarnya terikat secara longgar dan dapat bergerak dengan mudah. Pergerakan konduktor dalam medan magnet dapat menghasilkan aliran elektron di dalamnya, efek yang digunakan dalam pembangkit listrik skala besar.
Sejarah
Gagasan bahwa listrik mungkin datang dalam satuan kecil yang tidak dapat dibagi telah ada sejak awal hingga pertengahan abad ke-19, tetapi pada tahun 1894 fisikawan Irlandia G. Johnstone Stoney pertama kali menggunakan istilah elektron untuk menggambarkan satuan dasar muatan listrik negatif yang didalilkan. . Tiga tahun kemudian, fisikawan Inggris JJ Thompson mengidentifikasinya sebagai partikel subatom. Baru pada tahun 1909 muatannya diukur oleh Robert Andrews Millikan, seorang fisikawan eksperimental Amerika, dengan eksperimen cerdik yang dikenal oleh mahasiswa fisika. Dia menangguhkan tetesan minyak dari berbagai ukuran di medan listrik yang dapat disesuaikan, dan menghitung jumlah muatan yang diperlukan untuk mencegahnya jatuh oleh gravitasi. Ternyata nilainya adalah kelipatan dari unit kecil yang sama, yang merupakan muatan pada satu elektron.