原子的结构(原子的结构课堂笔记)

原子是什么？

原子是所有物质的基本组成部分。但是原子是什么，它们是如何像建筑一样构成物质的呢？

原子序数

所有物质都是由原子构成的。原子有一个由质子和中子组成的核心，周围有零个或更多的电子。为了对原子进行分类，我们需要知道有多少质子、中子和电子。

原子的质子数决定了它是哪种元素。例如，一个氧原子总是有八个质子。一个碳原子中总有六个质子。金原子总是有79个质子。如果你读过元素周期表，你大概会知道元素是按照它们的质子数排列的。所以一个原子的质子数也叫它的原子序数。

中子让我看起来很胖吗？

除了质子，原子核还包含中子。宇宙中的每个碳原子都含有6个质子，但中子的数量不一定相同。大多数碳原子(约98.9%)有6个中子。然而，大约1.1%的碳原子有7个中子。原子的质量取决于中子和质子的数量。所以一个有6个中子的碳原子的质量应该是12(因为一个碳原子里总有6个质子)。

图示:中子β衰变的费曼图。通过W玻色子，中子衰变为质子，同时释放一个电子和一个反电子中微子。

质子数相同但中子数不同的原子称为同位素。我们通常用质量来表示同位素。例如，六个质子和七个中子的碳原子被称为碳13。

我在关于辐射的那一集里提到过，有时候原子核中的中子数会超过原子的承载能力，使原子变得不稳定，也就是不稳定同位素，也叫放射性同位素。它会分裂成碎片，并以辐射的形式释放出粒子和能量。这种分解叫做放射性衰变。根据不同的原子，这种分解可以在几秒钟或几千年内发生。

图示:α粒子的穿透力最小，可以用一张纸挡住。β粒子可以被铝屏蔽。伽马射线具有很强的穿透力，因此必须使用坚固的屏障，如非常厚的铅层，但仍然不能完全阻挡。

随性而不可预测的电子

原子的最后一个组成部分是电子。早在1900年，科学家们就认为电子像行星绕着太阳转一样绕着原子核转。但是很明显，电子不喜欢被这样束缚，因为现在我们知道，电子不是那么可预测的，事实上它们可以出现在任何它们想出现的地方。

图示:克鲁克斯管实验可以展示电子的粒子性质。如图所示，从左向右直线运动的电子束遇到十字形靶，从而在真空管的右下方出现十字形阴影。

幸运的是，尽管有这些轻率的声明，电子仍然可以在原子核周围一个称为原子轨道的特定区域度过大部分时间。这些轨道有不同的形状，取决于原子有多少电子，以及其他一些因素。电子有点反社会，所以给定的轨道上，任何时候都不可能有两个以上的电子。

图示:闪电机制涉及电子或离子从云层流向地面或从地面流向云层。

一个原子的电子和质子数决定了它的电荷。每个质子带正电荷，每个电子带负电荷。所以质子和电子分别有6个，净电荷为零。如果一个原子不负责任地失去一个电子，它的正电荷就会比负电荷多一个，净电荷就是-1或+1。净电荷不为零的原子称为离子。

一个原子中的电子数及其净电荷决定了该原子的许多化学性质，例如与另一个原子成键的可能性，这将在下周详细讨论。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文术语

3.气泡

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