电子行为

电子是带负电的亚原子粒子，它能够被吸引并围绕着带正电的原子核周围进行轨道运动。它们出现在与能级（称为壳层）相关的空间中，并在每个壳层内进一步组织形成亚壳层和轨道。

电子绕核运动

电子存在于核外的特定位置。电子所在的壳层表示电子的一般能量水平：离核更近的电子能量较低，而离核更远的电子则能量较高。亚壳层更准确地描述了电子的位置和能量水平，而轨道则描述了电子绕核运动可能出现的区域所形成的形状。离核最近的电子具有最少的能量，随着它们与核之间的距离增加，携带的能量也增加。离核越远，电子能够绕行的空间越多，使得外层壳层能够容纳比内层壳层更多的电子。原子的最外层电子存在于价壳层中，并被称为价电子。这些电子可以与其他原子形成离子和共价键。

发现电子

在19世纪90年代末，汤姆孙（J.J. Thomson）进行了一系列使用阴极射线管的实验，这些实验最终导致了电子中第一个亚原子粒子的发现。阴极射线管是一个玻璃管，是由两个电极连接到供电的电源。真空将其内部的大部分空气排除出到管内。当电压施加在电极上时，从带负电的阴极到带正电的阳极方向会有一束粒子产生运动。阳极上有一个小孔会让射线通过。在管的另一端涂有磷，当阴极射线击中它时将会发光。

汤姆孙将阴极射线固定在两块金属板之间，其中一块带正电，另一块带负电，同时并测量射线在板末端的位置。当射线穿过这两块金属板时，它会偏离带负电的金属板，向带正电的板子的方向弯曲。根据同性相斥，异性相吸的法则，可以由此推断出阴极射线中的粒子带有负电荷。

通过进一步的实验来计算阴极粒子的质荷比，结果显示每个带负电粒子的质量约为任何已知原子的1/2000。汤姆孙由此得出结论，任何给定的原子中必须存在许多电子。随后，质子和中子的发现解释了原子的质量的分布情况和整体的电荷属性。

本文改编自 Openstax, Chemistry 2e, Section 6.3: Development of quantum theory.