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化學 – 原子 – 離子 – 鍵

原子結構與同位素

質子數決定元素的種類,中子數決定同位素。需要區分質量數與實際原子質量。

相關實驗:構建原子與同位素 →
構建原子與同位素
構建原子與同位素實驗場景 →

意義與機制

原子核中有質子和中子,核外有電子。原子序數 Z 等於質子數,因此原子失去電子後,元素的種類不會改變。

同一種元素中,中子數不同的原子互稱同位素。碳-12 和碳-14 的質子數均為 6,中子數則分別為 6 和 8。

關係與條件

質量數 A 代表質子數和中子數的總和。它透過從質子數中減去電子數來獲得。

原子質量數是一個整數,表示核子的數量。它與實際原子質量不同,後者反映了結合能以及同位素的存在,或週期表中所發現的平均原子質量。

觀察實驗中需要注意的事物

中子會改變同位素,電子會改變離子電荷。元素是由質子數量決定的。

這是一個粒子計數模型。電子殼是一個入門性的示意圖,並不代表電子的實際環繞軌道。 質核大小與粒子大小不成比例。 質核的穩定性、衰變以及電子的電子配置能量均未計算。

關鍵關係與符號

Z = p · A = p + n · 電荷 = p − e

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
Z質數;原子編號無單位
A質子數 + 中子數無單位
p, n, e質子、中子和電子的數量個

透過範例確認

為什麼 C-12 和 C-14 是同一個元素?

元素是由質子的數量來確定。 同位素具有相同的質子數量,但中子數量不同。

常見誤解

  • 中子數改變並不意味著元素改變。區分元素的依據是質子數。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 化學 2e (英文)