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2.3: 电子行为
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2.3: 电子行为

电子是带负电荷的亚原子粒子,它们被吸引到原子核周围带正电荷的轨道上。它们位于与能级相关的位置,称为壳层,并进一步组织成每个壳层中的子壳层和轨道。

电子围绕原子核运转

电子存在于原子核外的特定位置。电子所在的壳层表明了电子的总能级:离原子核较近的原子能较少,而离原子核较远的原子能较多。子壳层更精确地描述了电子的位置和能级,而轨道描述了电子绕核运行的概率区域的形状。离原子核最近的电子的能量最低,而且随着电子和原子核之间距离的增加,电子携带的能量也随之增加。离原子核越远,电子的轨道空间就越大,这样外层能比内层能容纳更多的电子。原子最外层的电子位于价壳层中,称为价电子。这些电子与其他原子形成离子和共价键。

电子的发现

电子是第一个被发现的亚原子粒子。19世纪90年代末,J. J. Thomson用阴极射线管进行了一系列实验,这将导致电子的发现。

阴极射线管是一种带有两个电极的玻璃管,电极与供电电源相连。真空使大部分空气从管子内部排出,当电压施加在电极上时,一束粒子从带负电的电极(阴极)传到带正电的电极(阳极)。阳极上有一个小孔,光线可以通过。当阴极射线击中管子的另一端时,它会发光。

Thomson将阴极射线引导到两块金属板之间,一块带正电荷,一块带负电荷,并测量射线在管子远端的位置。当射线穿过两个极板之间时,它偏离了带负电的极板,向带正电的极板方向弯曲。由于相同的电荷相互排斥,相反的电荷相互吸引,这表明构成阴极射线的粒子具有负电荷。计算阴极粒子的质量电荷比的进一步实验表明,每个带负电粒子的质量都很小,约为任何已知原子质量的1/2000。因此,Thomson得出结论,在任何给定的原子中都必须存在许多电子。后来,质子和中子的发现将解释原子中质量和总中性电荷的分布。

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