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    在十九世紀(jì)后半葉的許多新發(fā)現(xiàn)修改了道爾頓的原子概念。原子不再被看成是道爾頓所假設(shè)的簡(jiǎn)單實(shí)體；它們是由許多微小粒子組成的復(fù)雜體系。不過(guò)我們?cè)谶@里將要考慮的粒子僅包括電子、質(zhì)子和中子。

    原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)使我們能把化學(xué)事實(shí)系統(tǒng)化，使化學(xué)成為可理解的和容易加以記憶的學(xué)科。在原子間發(fā)生的反應(yīng)以及在分子中原子結(jié)合力的性質(zhì)都可以用原子結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)明。

   關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)大半來(lái)自于低壓氣體傳導(dǎo)電流的一些實(shí)驗(yàn)。這類(lèi)實(shí)驗(yàn)所采用的裝置稱為放電管。它是由一支密閉玻璃管組成，其中配置有兩個(gè)和電源相連接的金屬電極（圖3－1a）。當(dāng)這個(gè)管子是高度真空時(shí)，加上足夠的電勢(shì)使電流能夠通過(guò)兩極，即有射線從陰極射向陽(yáng)極。我們把這種射線叫做陰極射線。

    陰極射線有如下的特征：（1）它們以直線從陰極射向陽(yáng)極，在它們的射徑中如放有一對(duì)象物，它將會(huì)在管子的尾端投射出對(duì)象物的影子（圖3－1b）。（2）令它射向一片金屬箔一些時(shí)間之后，金屬箔會(huì)變熱。以及（3）它們能被磁場(chǎng)和電場(chǎng)所偏轉(zhuǎn)（圖3－2），偏轉(zhuǎn)的性質(zhì)與帶負(fù)電荷的粒子通過(guò)這類(lèi)場(chǎng)時(shí)偏轉(zhuǎn)的性質(zhì)相同（同電相斥，異電相吸）。陰極射線的這些特征最好是假設(shè)陰極射線是由帶負(fù)電荷的極微小的物質(zhì)粒子流組成的，這些粒子叫做電子。

    在1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫（Sir．J．J． Thomson）測(cè)定了電子的荷質(zhì)比e?m，發(fā)現(xiàn)所有陰極射線的e／m都是相等的，不管陰極射線管中的氣體是什么或電極材料是由什么金屬制成的。在1909年芝加哥大學(xué)的密立根（ Millikan）測(cè)量了電

子的電荷。從e／mn和e的值計(jì)算出電子的質(zhì)量是氫原子質(zhì)量的1/1837。這樣一來(lái)，以原子量單位，電子的質(zhì)量是0．00055。

    當(dāng)將某些金屬加熱到高溫時(shí)金屬表面會(huì)有電子射出。這個(gè)過(guò)程叫做電子的熱發(fā)射。一些活潑金屬

如銫，鈉和鉀被光照射時(shí)，它們會(huì)發(fā)圖3－3在電路中的光電池。光線射到活潑金屬電極上時(shí)，它射出

射出電子（圖3－3）。這種類(lèi)型的電子，使電路有電流通過(guò)子發(fā)射叫做光電效應(yīng)，這是“電眼”或光電池的基礎(chǔ)。x射線線可以從一切形式的物質(zhì)中釋放出電子。

    不管釋放電子的物源是什么和釋放的方法如何，所有的電子都是等同的；另外電子可以從任何種類(lèi)的原子中放出，這一事實(shí)確證電子是一切原子的組成部分。

   在1886年古德什坦（ Goldstein）使用了一個(gè)有多孔陰極的放電管，他發(fā)現(xiàn)由陽(yáng)極發(fā)射出另一種射線，它們能從陰極的孔道中通過(guò)。在1898年魏魏因（Wien）證明這些射線是帶正電荷粒子組成的，現(xiàn)在這種射線被稱為正電射線。在正電射線中一個(gè)粒子的荷質(zhì)比要比電子的荷質(zhì)比小得多，并決定于放電管中氣體的種類(lèi)。由于荷質(zhì)比是可變的，顯然或是電荷是可變的，或是質(zhì)量是可變的，或兩者都是可變的。事實(shí)上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)電荷和質(zhì)量都是可變的。測(cè)量結(jié)果表明每個(gè)粒子上的電荷要么是一個(gè)單位正電荷，要么就是這個(gè)單位正電荷的整數(shù)倍。經(jīng)證明這個(gè)單位正電荷等于電子電荷但具有相反的符號(hào)。在放電管中的氣體如果是氫氣的話，正電粒子的質(zhì)量要小于任何其它氣體正電粒子的質(zhì)量。從氫放電管中正電粒子的e和e／m值可以算出m的值，這個(gè)質(zhì)量是1．0073原子量單位。這個(gè)粒子被被叫做質(zhì)子，它是所有原子的基本結(jié)構(gòu)單元之一。

    這種在放電管中從所用任何氣體的中性原子或分子產(chǎn)生的帶正電荷粒子是由于這些電中性原子和分子被高速陰極射線撞擊時(shí)失去了電子而形成的。這些帶電原子叫做氣態(tài)離子。任何電中性原子可以使之失去一個(gè)或多個(gè)電子而成為正電離子這個(gè)事實(shí)表明，每種原子都必含有一個(gè)或多個(gè)正電性單元。最簡(jiǎn)單的原子是氫原子，它含有一個(gè)質(zhì)子（氫離子）和一個(gè)電子。

     在1896年法國(guó)物理學(xué)家貝克萊（ Beeguerel）發(fā)現(xiàn)了“放射性”，從而第一次確證原子是復(fù)雜的而不再是如原來(lái)物質(zhì)原子理論所說(shuō)的那樣原子是“不可分的”。放射性這一術(shù)語(yǔ)用于表述某些元素，例如錳和鈾的原子的自發(fā)分解，變成其它元素，同時(shí)產(chǎn)生粒子射線。共有三種類(lèi)型的射線，這些射線可用下列試驗(yàn)加以研究和鑒定。將放射性物質(zhì)樣品放在一塊鉛的狹小孔膛內(nèi)，并使發(fā)射出來(lái)的射線通過(guò)一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)（圖3－4）。這時(shí)可觀察到一種射線向電場(chǎng)的負(fù)極彎曲，因而可知它必然是

由帶正電荷的粒子所組成。這些粒子叫做c粒子。第二種射線偏轉(zhuǎn)向電場(chǎng)的正極，它的射徑比aα粒子要彎曲得多，這些事實(shí)表明這些粒子是帶負(fù)電荷的并且它們的質(zhì)量比a粒子要小得多，把它們叫做B粒子。第三種射線通過(guò)電場(chǎng)時(shí)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明這些粒子既不帶負(fù)電荷也不帶正電荷。這些射線同x射線相似，但是它們的穿透能力要比X射線、a粒子或B粒子都要大（圖

3－5）。把這種射線叫做y射線。除了在這里已討論的這三種射線之外。

    在原子量標(biāo)度中a粒子的質(zhì)量為4，并帶有＋2電荷。實(shí)驗(yàn)表明粒子就是氨離子，即各失去兩個(gè)電子的氨原子。已知B粒
子是速度接近光速（約為186，000英里／秒）的電子。
    關(guān)于原子含有質(zhì)子的確證是盧瑟福（ Rutherford）在1919年取得的。他以鐳的高速a粒子作為射彈用以轟擊一些原子如氮和鋁，他發(fā)現(xiàn)作為碰撞的結(jié)果有質(zhì)子從原子中放出。這些試驗(yàn)十分清楚地指出質(zhì)子是原子的一種結(jié)構(gòu)單元。