走进化学世界-电子的发现

1858年,德国物理学家普里克在进行低压气体放电研究的过程中发现了阴极射线。当装有两个电极的玻璃管里的空气被抽到相当稀薄的时候,在两个电极间加上几千伏的电压，这时在阴极对面的玻璃壁上可以看到有绿色的辉光闪烁,可是并没有看到从阴极.上有什么东西发射出来。

这究竟是怎么一回事呢?这一现象引起许多科学家的浓厚兴趣,进行了很多实验研究。英国物理学家克鲁克斯的实验在当时给了科学家很大的启发。克鲁克斯在阴极射线管里放置了-一个用薄云母片制成的十字架，通上电以后，对面玻璃壁上就会出现十字架的阴影;在管子的中部放-块磁铁，阴影会发生偏移。在两极之间放一个可以转动的小叶轮,小叶轮就会转动着向阳极移动,改变电极的方向,小叶轮又会往回移动。这三个实验说明,阴极确实有看不见的射线发出来,而且这种射线很像一种粒子流。磁铁能影响它的方向，说明它可能是一种带负电的粒子。

那么这种带负电的粒子究竟是原子、分子，还是更小的物质微粒呢?为了搞清这一点，英国物理学家汤姆逊运用实验去测出阴极射线粒子的电荷与质量的比值,也就是荷质比，从而找到了问题的答案。

汤姆逊发现，无论改变放电管中气体的成分，还是改变阴极材料，阴极射线粒子的荷质比都不变。这表明来自各种不同物质的阴极射线粒子都是一样的，因此这种粒子必定是“建造一切化学元素的物质”，汤姆逊当时把它叫做“微粒”,后来改称“电子”。

至此可以说汤姆逊已发现了一种比原子小的粒子，但是这种粒子的荷质比e/m等于10的7次方,约是氢离子荷质比10的4次方的1700倍, 为什么会相差这么大呢?这里有两种可能，可能是电荷e很大,也可能是质量m很小。为了进一步明确电子的性质，1898年,汤姆逊和他的学生进行测量e值的实验，他们运用云雾法测定出阴极射线粒子的电荷同氢离子所带的电荷是同一数量级，从而直接证明了阴极射线粒子的质量只是氢离子质量的1/1700。汤姆逊因为发现电子而获得了1906年的诺贝尔物理学奖。

原子中能跑出电子这一事实,使得人们认识到原子并不是一个不可再分的实心小球,它还可以再分出电子,既然原子内部含有带负电的电子,那么一-定有带正电的部分，因为原子显电中性。1897 年,汤姆逊在实验的基础上提出了葡萄干面包模型。他认为原子是一个带正电的球(面包),带负电的电子(葡萄干)均匀地分布在这个球里。.汤姆逊的原子模型虽然简单,但能用来解释原子的某些特性，首先它能解释原子的电中性,其次它能解释阴极射线发射现象:原子中的电子由于受到正电部分的吸引,不能随便运动,但是在电、光或热等外界能量的作用下，能够脱离原子而发射出来。而电子获得的能量会以热或光的形式释放出来，这就是常见的电加热或电发光现象产生的原因。