電子

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簡介

自然界中所有物質的基本組成部分是原子。而原子是由稱為亞原子粒子的微小成分組成的。它們是原子的基本組成部分。質子、中子和電子是三種亞原子粒子。原子核是擁有原子總質量的部分。

原子核由兩種亞原子粒子組成：中子和質子。因此，亞原子粒子電子是無質量的粒子。科學家提出的許多實驗和理論導致了這些亞原子粒子的發現。幾年前，人們認為原子是物質不可分割的組成部分。1897年，物理學家 J.J. 湯姆遜透過實驗發現了電子。他進行的電子發現實驗是陰極射線管實驗。

電子簡介

在原子中，中子和質子被包裹在一個稱為原子核的空間中，原子核被電子雲包圍。原子中存在的電子決定了每種元素及其化合物的化學和物理性質。電子圍繞原子核在稱為電子層或軌道的虛線路徑上運動。電子圍繞原子核的排列方式是，能量較低的電子排列在原子核附近，而能量較高的電子排列在離原子核較遠的距離。因此，高能電子存在於原子的外表面。這些電子也稱為價電子。電子所在的電子層為 𝐾、𝐿、𝑀、𝑁 等。並且每個電子層只能容納特定數量的電子。電子層容納的電子數量在不同的元素中並不相同。除此之外，還有亞層。它們是 𝑠、𝑝、𝑑 和 𝑓。它們也擁有可以容納的特定數量的電子。電子按照能級順序排列。如果一個原子不包含很多電子，它可能有一些空的電子層和亞層。一些元素中電子的流動方式為，

湯姆遜陰極射線實驗

J.J. 湯姆遜早在 19 世紀末就開始在陰極射線管中進行實驗。陰極射線管是完全抽空的玻璃材料。它是一個在兩端包含兩個電極的管子。當在這個管子上施加高電壓時，就會發生粒子流。虛構的粒子流起源於陰極端。這就是為什麼它被稱為陰極射線。產生的射線是不可見的，因此藉助於另一側帶有磷光材料的塗料來檢測。射線被檢測到，但當時並沒有定義其特性。為了瞭解其特性，J.J. 湯姆遜在陰極表面周圍放置了兩個帶相反電荷的極板。

人們觀察到，當射線照射到負電極板上時會發生偏轉，並被吸引到正電極板上。因此，他得出結論，從硬紙板材料中產生的粒子帶負電，因為同種電荷相互排斥。然後他還計算了粒子的荷質比，但很明顯，它遠小於原子的質量。他還透過改變金屬作為電極進行了實驗，並且始終重複相同的特性和觀察結果。因此，J.J 湯姆遜在進行此實驗後得出結論。並且是

• 從陰極產生的粒子是帶負電的粒子。

• 它只是原子的一部分，因為它沒有質量。發現其質量是氫原子質量的 $\mathrm{\frac{1}{2000}}$。

• 這些粒子存在於所有元素中。

在其他科學家的認可後，陰極射線被命名為電子。該實驗導致了亞原子粒子電子的發現，並且消除了道爾頓提出的原子是不可分割的粒子的理論。因此，在此實驗之後還提到了原子的一種新模型。

定義電子

電子是原子中存在的帶負電的亞原子粒子。它們是穩定的粒子。電子的電荷為 1.60 × 10−19𝐶。與原子的質量相比，電子的質量非常小。電子的質量為 9.11 × 10−31𝐾𝑔。電子以等於光速的一部分的速度運動。金屬導電的原因是這些電子的存在。1891 年，科學家斯通尼將電子這個名稱賦予了帶負電的粒子。電子不包含任何其他成分。電子的特性在不同的元素中也不同。這種亞原子粒子的特性總是獨一無二的。

電子的性質

下面列出了電子的某些性質。

電子	e-
電荷	負電，$\mathrm{1.60\times\:10^{-19}\:C}$
質量	$\mathrm{9.11\times\:10^{-31}\:Kg}$
位置	存在於原子核外。
穩定性	穩定
吸引力	朝向帶正電的粒子。

電子和化合物

元素中價電子的存在是形成多種化合物的根本原因。在元素中，其最外層電子層存在特定數量的電子。自然界中的每種元素都旨在透過維持其最外層電子層的八隅體來獲得穩定性。元素之間共享電子對會導致共價鍵的形成，從而形成化合物。例如，氧原子中最外層的電子為 6 個，它需要兩個電子才能達到穩定的構型。因此，當兩個氧原子共享電子對時，就會形成化合物或分子 𝑂2。因此，電子以這種方式有助於化合物的形成。

結論

電子是原子中重要的組成部分之一。它們是原子中存在的帶負電的無質量粒子。它圍繞原子核在稱為電子層或軌道的虛線路徑上旋轉。這些電子層和亞層也有子類別。它們只能攜帶特定數量的電子。電子是由科學家 JJ 湯姆遜在他的陰極射線管實驗中發現的。他的發現得到了許多科學家的認可，並證明它是一種無質量的粒子。所有元素最外層電子層中電子的存在是形成化合物的根本原因。因為化合物是透過共享電子形成的。

常見問題

1. 請說明 J.J. 湯姆遜的原子棗糕模型？

在發現電子後，得出結論認為原子幾乎是中性的，因此它們必須包含一定量的帶正電的粒子或質子。他提出了一種原子模型，其中電子嵌入在正電荷球體中。它就像棗糕布丁，因此被稱為棗糕模型。但它不是正確的原子模型。

2. 誰建立了正確的原子模型？

盧瑟福進行的 α 粒子散射實驗對原子模型做出了合理的解釋。透過他的實驗，證明了原子中存在的電子圍繞原子核旋轉，並且原子中有一個小空間，所有質量都集中在那裡。即使它也有一些侷限性，但這仍然是公認的原子模型。

3. 誰發現了中子？

1932 年，科學家查德威克發現了原子中帶中性電荷的亞原子粒子。

4. 誰發現了質子？

1900 年，科學家歐內斯特·盧瑟福發現了質子。並且是透過他的金箔實驗發現的。

5. 什麼是電子理論？

根據電子理論，自然界中存在的所有物質都由分子組成，自然界中存在的每個分子都由原子組成，每個原子都由質子、中子和電子等粒子組成。