介绍
的小单位事被称为原子的基本构建块化学。原子是物质的最小块的特征属性化学元素,如氢气、氧气、钙、铁、金、和霓虹灯。超过90种原子存在于自然,和每一个形式不同的元素。元素是只由一种atom-gold只包含金原子,和霓虹灯只包含氖atoms-but其他物质混合不同种类的原子。原子也一起加入化学形式分子。物质是由分子、原子和离子(带电原子或原子团),所以原子是物质的基本组成部分。自从原子、离子和分子很小,大部分的日常生活包括大量的这些组件。一杯水,例如,包含一个非常大的数量(约8×1024)的水分子。每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子结合化学。
分离大量的分子相对比较容易。需要更多的能量打破化学键,原子在分子。科学家长期以来认为原子是“基本粒子”,没有明显的结构,不能分解。原子这个词来自于希腊语,意为“不可分割。“自19世纪末以来,然而,它已被自己知道原子是由更小的微粒。它需要大量的能量,然而,一个原子分解成其组成部分。分裂原子涉及的核心核反应而不是普通的化学反应。这种核反应释放大量的能量和使用核电站而在核武器。
所有原子都是大致相同的大小。大约5000万固体物质的原子排列在一行只能测量0.4英寸(1厘米)。原子是迄今为止太小了,我们用肉眼根本看甚至)注册标准的显微镜。科学家们使用特殊的技术和显微镜,包括扫描隧道显微镜,获得图像的原子。他们还研究原子及其组成部分通过各种间接的意思。(另请参阅物理。)
部分原子
原子是由三种基本类型的粒子:质子,中子和电子。这些粒子(以及其他粒子小于原子)被称为亚原子粒子。三种类型的两个基本粒子带电原子。
大多数原子由空的空间。它的质量集中在它的中心,它叫做原子核。原子核由质子和中子组成。(普通氢原子是个例外;它包含一个质子,但没有中子)。正如他们的名字表明,质子有积极的电荷,而中子电neutral-they携带不收费。总而言之,然后,原子核的正电荷。核可以有1到近300质子和中子,所以他们不同质量。
电子绕原子核是云,带负电。电子是自然界中最轻的带电粒子:每个质量仅约为9.1×10−28克。质子和中子大1836倍。事实上,细胞核占99.9%的原子质量,虽然占用了很少一部分原子的大小。它是只有1/100000年原子的体积,大约相同的比例作为一个足球场的大理石。细胞核是非常密集。
质子、中子和电子是长寿的粒子存在于平凡,自然产生的原子。其他亚原子粒子可能被发现与这三种类型的粒子。他们只可以创建的大量的能量,然而,是非常短暂的。此外,质子和中子本身就是由更小的粒子称为夸克。电子和夸克不能减少或分离成更小的组件,所以他们被认为是基本粒子。(另请参阅原子粒子。)
基本性质
原子序数
每个元素都有不同数量的原子的质子。一个氢原子,最简单、最轻的原子,一个质子。一个氦原子有两个质子;一个碳原子有6个;和一个银原子有47个。铀,自然而然会出现大量的最重的元素,每个原子有92个质子。科学家们每个元素分配一个原子序数,等于原子的原子核中质子的数量。原子序数1氢、氦2,碳6。
一个普通的原子有相同数量的电子和质子。(原子是电中性的,下面讨论)。一个元素的原子序数因此也告诉有多少电子的原子。电子的数量和安排,决定了一个原子与另一个。因为原子序数标识原子中电子的数量,它还揭示了原子的化学行为。出于这个原因,原子序数是最重要的一个原子的特征。在元素周期表,按顺序排列的原子序数的元素。
同位素和质量数
核的中子数影响原子的质量而不是它的化学性质。因此,6个质子和6个中子的原子核将具有相同的化学性质与6个质子和8个中子核,虽然这两个会有不同的质量。核与相同数量的质子但不同数量的中子据说同位素。在上面的示例中,两个碳原子的同位素。化学元素都有至少一个同位素。
所有的元素的同位素原子序数相同。区分它们,它们的质量数量。的一个同位素质量数等于质子数的加数量的中子。碳同位素与6个质子和6个中子的质量数是12和被称为碳12。6个质子和8个中子的同位素碳14。
原子的质量数为相对质量相对于其他原子。碳14原子的质量大于原子的碳12。同样,一个原子的铀- 235是比原子更大规模的碳14。然而,重要的是要注意,一个原子的质量数不是一模一样质量。
原子质量(或原子重量)
表达一个原子的质量在克结果在一个非常小的数字。为了方便起见,科学家而不是表达相对原子质量(也称为原子量)的原子质量单位。这个单位被定义为碳12原子质量的十二分之一,或1.6605388×10−24克。同位素碳12的相对原子质量是12。
然而,碳元素的相对原子质量是不同的:12.011。这是因为元素的相对原子质量考虑不同同位素的自然丰度,每一种都有不同的质量。它决定从包含通常的大量样品原子元素的同位素在自然界的分布。原子的相对原子质量代表的平均质量的样品。在碳的情况下,同位素碳12约占98.9%的天然碳。碳的原子质量因此接近碳12的价值。几乎所有其他的碳在自然界发现的碳13。碳13以来质量大于碳12,碳的原子质量有点大于12。
电荷和离子
这是电场力在一个原子,原子结合在一起。因为相反的电荷相互吸引,有一种吸引力之间的带负电的电子和带正电的质子。这个力是使电子绕原子核,像重力的方式使地球在绕太阳。不像行星绕太阳运转,然而,电子不能任意距离原子核;他们可以只存在于某些特定位置称为允许轨道。
通常,一个原子有相同数量的电子和质子,每个都有一个大小相同的电荷。带负电的电子和带正电的质子从而整体相互抵消,所以整个原子是电中性的。然而,有时一个原子获得或失去电子。然后变得消极或者带正电,称为离子。
