O electrão é uma partícula subatómica carregada negativamente que é um componente importante dos átomos que compõem a matéria ordinária. O electrão é fundamental, na medida em que não se acredita que seja constituído por constituintes de menor dimensão. O tamanho da carga sobre o electrão tem sido considerado durante muitos anos a unidade fundamental de carga encontrada na natureza. Acreditava-se que todas as cargas elétricas eram múltiplos integrais desta carga. Recentemente, no entanto, foram encontradas provas consideráveis que indicam que as partículas classificadas como mesões e bariões são compostas por objectos chamados quarks, que têm cargas de 2/3 ou 1/3 da carga sobre o electrão. Por exemplo, os neutrões e prótons, que constituem os núcleos dos átomos, são bariões. No entanto, os cientistas nunca foram capazes de observar um quark isolado, pelo que para todos os efeitos práticos a carga sobre o electrão ainda pode ser considerada a unidade fundamental de carga encontrada na natureza. A magnitude desta carga, normalmente designada por e, foi medida com muita precisão e é de 1,602177 × 10-19 coulombs. A massa do elétron é pequena mesmo por padrões atômicos e tem o valor 9,109389 × 10-31 kg (0,5110 M V/c2 e , sendo apenas cerca de 1/1836 a massa do próton.
Todos os átomos encontrados na natureza têm um núcleo com carga positiva sobre o qual se movem os elétrons com carga negativa. O átomo é eletricamente neutro e portanto a carga elétrica positiva sobre o núcleo tem a mesma magnitude que a carga negativa devido a todos os elétrons. Os elétrons são mantidos no átomo pela força atrativa exercida sobre eles pelo núcleo com carga positiva. Movem-se muito rapidamente em torno do núcleo em órbitas que têm energias muito definidas, formando uma espécie de nuvem de elétrons em torno dele. Alguns dos elétrons de um átomo típico podem estar muito próximos do núcleo, enquanto outros podem estar a distâncias que são milhares de vezes maiores que o diâmetro do núcleo. Assim, a nuvem de elétrons determina a Figura 1. Ilustração de Hans & Cassidy. Cortesia do Grupo Gale.o tamanho do átomo. São os elétrons mais externos que determinam o comportamento químico dos vários elementos. O tamanho e a forma das nuvens de elétrons ao redor dos átomos só podem ser explicados utilizando um campo da física chamado mecânica quântica.
Nos metais, alguns dos elétrons não estão firmemente ligados aos átomos e são livres para se moverem através do metal sob a influência de um campo elétrico. É esta situação que explica o fato da maioria dos metais serem bons condutores de eletricidade e calor.
A teoria quântica também explica várias outras propriedades bastante estranhas dos elétrons. Os elétrons se comportam como se estivessem girando, e o valor do momento angular associado a este giro é fixo; assim, não é surpreendente que os elétrons também se comportem como pequenos ímãs. A forma como os elétrons estão dispostos em alguns materiais, como o ferro, faz com que esses materiais sejam magnéticos. A existência do positron, a antipartícula do elétron, foi prevista pelo físico francês Paul Dirac em 1930. Para prever essa antipartícula, ele usou uma versão da mecânica quântica que incluía os efeitos da teoria da relatividade. A carga do positron tem a mesma magnitude que a carga do elétron, mas é positiva. A previsão de Dirac foi verificada dois anos depois quando o positron foi observado experimentalmente por Carl Anderson em uma câmara de nuvens usada para pesquisa sobre os raios cósmicos. O positron não existe por muito tempo na presença de matéria comum porque logo entra em contato com um elétron comum e as duas partículas aniquilam, produzindo um raio gama com uma energia igual à energia equivalente das duas massas de elétrons, segundo a famosa equação E = mc2.
de Einstein.