| 기본 입자 | ||||||||
| 페르미온 | 보손 | |||||||
| 쿼크 | 렙톤 | 게이지 보손 | 스칼라 보손 | 메손 | ||||
| 위 | 아래 | 전자 | 전자 중성미자 | 글루온 | 중력자 | 힉스 보손 | 케이온 | |
| 맵시 | 기묘 | 뮤온 | 뮤온 중성미자 | 광자 | ||||
| 꼭대기 | 바닥 | 타우온 | 타우 중성미자 | W/Z보손 | ||||
| 원자 구성 입자 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 원자핵 | 전자 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 양성자 | 중성자 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 업 쿼크 + 다운 쿼크 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 한자 | 電子 |
| 영어 | electron |
1 개요
양성자, 중성자로 구성된 원자핵과 함께 원자를 구성하는 입자 중 하나. 원자를 구성하는 입자 중 가장 먼저 발견된 입자이다. 또한 렙톤 중 하나이기도 하다.
1897년에 J.J. 톰슨에 의해서 발견되었으며, 전자의 발견으로 인해 원자를 더이상 쪼갤 수 없는 기본입자라 생각했던 돌턴의 원자설은 수정되었다.
2 성질
2.1 물리
-1.602 176 565(35)×10-19C의 전하를 띠고 있다. 양성자와 전하량의 부호는 반대이고 크기는 같다. 질량은 9.109 382 91(40)×10-31kg 또는 510.998 928(11) keV/c2으로 양성자의 1/1836.152 672 45(75)배이다. 양성자나 중성자에 비해 질량이 너무 작기 때문에 원자의 질량을 계산할때는 보통 전자의 질량은 무시하고 계산한다. 수명은 90% 신뢰도로 >4.6×1024년, 이상자기모멘트값은 (g-2)/2=1159.65218076(27)×10-6[1].
양성자는 양의 전하를 띄고 전자는 음의 전하를 띄는데, 일반적으로 물체를 이루는 원자들은 양성자의 수와 전자의 수가 같아서 전기적으로 중성을 이룬다. 그런데 지구상의 수많은 물질 중에는 전자를 잘 잃거나 가질 수 있는 물질이 존재하며, 이들을 서로 마찰시키면 전자가 다른 물질로 넘어가는 일이 흔하게 일어난다. 이렇게 마찰이나 혹은 다른 방법으로 물체가 전자를 얻어 음전하를 양전하보다 더 많이 가지고 있으면 음으로 대전되었다고 하고, 그 반대의 경우에는 양으로 대전되었다고 말한다.
따라서 물체에 있어서 음전하를 띤다는 것은 어떤 물질이 전기적 중성일 때보다 전자를 많이 가지고 있다는 것을 나타내고, 양전하를 띤다는 것은 중성일 때보다 전자를 잃어서 양성자가 상대적으로 많아진 것을 나타낸다. 따라서 전류는 원래 전자가 과잉으로 있는 음극에서 전자가 부족한 양극으로 흐를 때 발생하고 관측되지만, 전기보다 전자가 한참 후에 발견되었다. 이 이전에는 정체불명의 무언가가 양에서 음으로 흐른다고 추정했다. 따라서 많은 전기/전자공학 전문서적에서는 양에서 음으로 전류가 흐르는 것으로 모델링된 수식과 이론이 사용된다. 역시 첫단추를 잘 끼워야 한다. 하지만 극한 조건을 다루는 전기/전자공학에서는 원래와 같이 음에서 양으로 흐르는 전하의 흐름을 고려하게 된다.
2.2 화학
원자핵에 비해 매우 가볍기 때문에 한 원자에서 다른 원자로의 이동이 상당히 쉬운 편이며, 이로 인해 많은 화학적 결합을 만들어 낼 수 있다. 분자의 구조와 결합상태에 대해 연구하는 학문은 사실상 원자 사이에서의 전자의 이동과 배치에 관한 학문이라 할 수 있다.
특히 화학을 전공하는 사람에게는 이러한 전자의 이동이 매우 중요하게 여겨진다. 보통 학부 공통과정에서 화학이 전자의 이동과 매우 밀접한 관계를 가지고 있는 학문이라는 것을 가르쳐준다. 이온과 옥텟 규칙을 이용하여 전자와의 연관성을 맛보기 시작한다. 그리고 전공과정으로 갈수록 전자 중점의 화학반응이 나타난다. 전공 초의 유기화학에서 반응 메커니즘을 다루기 시작하면 어디에 있는 전자가 어디로 갈 것이라고 분자구조 위에서 자동적으로 그려지는 정도가 되어야 한다. 이것이 불가능하면 반응의 이해 자체가 불가능하기 때문. 따라서 메커니즘을 그릴 수 있는가 없는가에 따라 유기화학 심화과정의 수강자와 포기자가 나뉘게 된다.
심화과정으로 들어가면 여기에 양자역학의 오비탈이 접목되고, 모든 반응이 양자역학적으로 가능한 방향으로 정립되게 된다. 일반적으로 물리화학에서 열역학을 끝마치고 시작하는데, 반응 전후의 상관관계를 따지느 것이 보다 명확하지만 이해하기가 극히 어려워지기 때문에- ↑ K.A. Olive et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C38, 090001 (2014) (URL: http://pdg.lbl.gov)