電子は宇宙の基本的な負電荷の単位であり、小さな粒子に分割できず、検出可能な構造を持たないことから、真に基本的なものであると考えられている。
電子の電荷
すべての電子は素電荷を持ち、その値は-1.602×10-19Cです。
電界と磁界
すべての電荷と同様に、電子の電荷はそれ自身の電界を発生させます。
電子は常に動いているので、あらゆる動いている電荷と同様に、それ自身の磁界を発生させます。
すべての化学元素の原子は、負に帯電した電子と正に帯電した陽子を同数ずつ持っており、電気的に中性である。
質量
電子の質量はわずかで、9.
陽子と比べても電子の質量は小さく、陽子と電子の質量比は1836（有効数字4桁）です。
直径
電子には直径も体積もないと考えられています。
位置と占有空間
原子の中で、電子は原子核を中心とした空間の体積を占有しています。
- 例えば、水素原子の原子核（陽子1個）の直径は1.75×10-15 mです。
- 電子軌道空間を中心とした水素原子のボーア径は1.
これらの直径の差は、約6万倍にもなります。
電子と化合物
電子のエネルギー準位とその相互作用は、物質の化学的挙動や結合を決定します。
- 原子がイオン化して化合物を形成することがある
- 原子が共有結合で電子を共有して化合物を形成することがある
ベータ粒子
放射性ベータ崩壊では、中性子が崩壊して陽子になる。これに伴い、反ニュートリノとβ粒子（記号β-）と呼ばれる非常に高いエネルギーの電子が原子核から放出されます。
電気と磁気
静電気は、ある物体から別の物体へ電子が移動することで発生します。この電荷の分離は、ある物体が正電荷、別の物体が負電荷であることを意味します。
電流は電荷の流れで、通常は電子ですが、イオンの場合もあります。
導電性は電子の動きやすさに基づいています。
磁性は電子の動きに起因しています。
熱
熱伝導には電子が大きな役割を果たしています。
量子物理学の必要性
原子の中で、電子は静電的な引力によって原子核に結合しています。
量子物理学では、電子はある特定のエネルギー準位を占めるだけで、通常の状態では原子核の陽子と結合することはありません（中性子星のような極限状態では、電子は陽子と結合します）。
波動-粒子の二重性
量子物理学では、波動-粒子の二重性の原理（物質波）を確立しました。粒子は速度、波長、振幅、周波数を持つ波のように振る舞い、反射、屈折、回折することができます。
ドブロイ方程式と電子の波
物質の波の波長は、ドブロイ方程式から計算することができます。
ここで、λは波長、hはプランク定数、pは運動量です。
電子には波長があり、波のように振る舞うことができます。
シュレーディンガー方程式
シュレーディンガー方程式により、電子の量子力学的な波動関数Ψを計算することができます。
ΨとΨ2で、原子や分子の電子を特徴づける4つの量子数のうちの3つが得られ、電子軌道の形や向きがわかります。
ディラック方程式と電子のスピン
光速に近い速度で運動する電子の波動方程式であるディラック方程式は、当然ながら電子のスピンという量子力学的性質を生み出します。
電子はフェルミオンであり、パウリの排他原理に従います。
量子数
原子内のすべての電子は、n、l、ml、msという4つの量子数によって特徴づけられます。
- n：主量子数
- l：軌道角運動量量子数
- ml：磁気量子数
- ms：スピン量子数
パウリの排除原理とは、1つの原子の中で2つの電子が同じ4つの量子数を持つことはなく、すべての電子は固有の状態で存在しなければならないというものです。
角運動量
電子は質量と電荷に加えて、角運動量を持っています。角運動量には、電子が原子核の周りを回るときの軌道角運動量と、前述のスピン角運動量の2種類があります。
電子回折
固体の原子・分子構造を決定する電子回折法は、電子の波動性を利用している。
電磁気学
電子が原子の中で許容されたエネルギー準位間をジャンプするとき、可視光の光子が生成または吸収されます。