原子的组成部分
问题1:原子由哪些部分构成?
前面已经讲过原子可以分解为亚原子微粒。亚原子微粒其实有很多种,但我们只需认识这三种主要类型。元素分解后,我们会得到质子、电子和中子这三种基本的亚原子微粒。
如表格所示,这三种亚原子微粒在大小和带电量上各不相同。与电子相比,质子和中子都属于大微粒,当然它们要比原子小得多,因此算不上真正意义上的大粒子。质子和中子大小相当,差不多是电子大小的2000倍。质子与电子带有极性相反的电荷,分别为+1和-1。而中子的带电量为0。
表格的最后一列给出了一种元素区别于另一种元素的原因,比较了增减不同种亚原子微粒所引起的不同效应。改变质子的数量,就等同于改变元素的种类。但是,改变中子和电子数量时却不会发生这种质的变化。
以氧为例,如果给氧原子增加两个质子,氧原子就变成了氖原子。氮气一般用于广告牌灯光,而如果需要可供呼吸的气体,我们则会选择氧气。所以说,这是质的变化。改变质子的数目会把一种元素的原子变成另一种元素。因此,我们说元素的不同之处就在于质子数目的不同。
若给氧原子增加两个电子会怎样?氧原子仍然是氧原子,但现在却带着两个单位的负电荷。带电会改变氧原子的某些行为特性,但其本质仍保持不变。
给氧原子增加两个中子又会怎样?其本质仍然是氧原子,但质量会有所增加。质量的增加可能会使原子变得更加稳定,但也有可能变得更不稳定。对于氧原子而言,增加两个中子会使其变得不稳定,且具有放射性。
最简单的元素是氢元素,只含一个质子。氦有2个质子,碳有6个,氮有7个,氧有8个,氖有10个,黄金有79个,而最大的自然元素铀有92个质子。同时,氢原子有1个中子,氧原子有8个中子,而铀原子则有92个中子。
前面我们已经学习了亚原子微粒的相关知识,现在终于可以给出元素的现代定义。定义仍然分为三部分:
世间万物都由基本元素构成。因此,在任何一种物体分解后,我们会发现它由92种基本元素中的一种或多种构成。
任何元素都由其本身对应的原子构成。并且,同一种元素的各个原子都具有相同的质子数。
质子数目的改变就等同于原子种类的改变。
在元素的现代定义中,我们强调了各种元素之所以互不相同是因为质子数量的不等。