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化学 – 原子 – 离子 – 键

原子结构与同位素

质子数决定元素的种类,中子数决定同位素。需要区分质量数与实际原子质量。

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意义与机制

原子核中有质子和中子,核外有电子。原子序数 Z 等于质子数,因此原子失去电子后,元素的种类不会改变。

同一种元素中,中子数不同的原子互称同位素。碳-12 和碳-14 的质子数均为 6,中子数则分别为 6 和 8。

关系与条件

质量数 A 代表质子数和中子数的总和。它通过从质子数中减去电子数来获得。

原子质量数是一个整数,表示核子的数量。它与实际原子质量不同,后者反映了结合能以及同位素的存在,或周期表中所发现的平均原子质量。

观察实验中需要注意的事物

中子会改变同位素,电子会改变离子电荷。元素是由质子数量决定的。

这是一个粒子计数模型。电子壳是一个入门性的示意图,并不代表电子的实际环绕轨道。 质核大小与粒子大小不成比例。 质核的稳定性、衰变以及电子的电子配置能量均未计算。

关键关系与符号

Z = p · A = p + n · 电荷 = p − e

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
Z质数;原子编号无单位
A质子数 + 中子数无单位
p, n, e质子、中子和电子的数量个

工作实例

为什么 C-12 和 C-14 是同一个元素?

元素是由质子的数量来确定。 同位素具有相同的质子数量,但中子数量不同。

常见误解

  • 中子数改变并不意味着元素改变。区分元素的依据是质子数。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 化学 2e (英文)