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原子的组成:原子核、质子、中子、电子以及什么是同位素?

归档日期:07-25       文本归类:防原子      文章编辑:爱尚语录

  。这个术语来自古希腊,“不可分割的”,这是因为人们曾经认为,原子是宇宙中最小的粒子、不能被分离。但是,现在我们知道,原子是由三个粒子组成的--质子、中子和电子,甚至还可以将它们分为更小的粒子,如夸克。

  原子是在大爆炸137亿年后形成的。当这个炎热而密集的新生宇宙开始冷却时,这就为夸克和电子的形成创造了有利条件。夸克结合在一起会形成质子和中子,而这些粒子处于原子核中。根据欧洲核子研究中心的说法,这一切发生在宇宙诞生的最初几分钟内。

  宇宙用了约38万年的时间才冷却到足以使电子减速,并使原子核能够捕获到它们的程度,这样就形成了我们的第一原子。最早的原子主要是氢和氦,它们是宇宙中最常见的元素。由于重力的作用,气体云的融合并形成恒星,当恒星发生爆炸后,更重的原子被创造出来,并“喷射”到宇宙中去。

  质子和中子比电子重,它们位于原子的中心。电子非常轻,存在于环绕原子核的云中,电子云的半径约是原子核的10000倍。

  质子和中子的质量大致相同。然而,一个质子重量超过1800个电子的重量。质子和中子的数量通常是相同的。在原子中添加一个质子就会产生一个新的元素,而添加一个中子就会产生一个同位素或一个较重的原子。

  原子核是1911年由卢瑟福发现的。卢瑟福指出,在原子核中存在一个中性粒子,1932年,英国物理学家詹姆斯·查德威克也证实了这一点。

  原子的全部质量几乎都集中在原子核上。构成原子核的质子和中子,其质量大致相同(质子的质量略小),并且角动量相同。

  原子核是由“强相互作用”维持在一起的,它是自然界中四种基本力之一。质子和中子之间的这种作用力克服了一种斥力,根据电力的规律,这种斥力会使质子分开。有些原子核是不稳定的,因为粘合力会因原子核的大小而发生变化,这取决于原子核的大小。当原子核不稳定时,然后会分裂成其他元素,如碳-14,衰变为氮-14。

  质子是原子核中带正电荷的粒子。在1911年至1919年间,卢瑟福从电子束管实验中发现的它们。质子的质量比中子略小。

  一个原子的质子数取决于它是什么元素。例如,一个碳原子有六个质子,一个氢原子有一个质子。原子中的质子数被称为该元素的原子序数,同时原子中,质子的数目也决定了一个元素的化学“行为”。在周期表中,这些元素按原子序的升序排列的。

  与质子和中子相比,电子是非常小的。它是由英国物理学家汤姆逊在1897年发现的。电子带负电荷,并被带正电的质子电吸引着。电子环绕着原子核并以圆形轨道旋转,这个想法是奥地利物理学家Erwin schrdinger在1920年代提出的。今天,这种模型被称为量子模型或电子云模型。

  利用原子的电子构型和物理原理,化学家能够预测原子的性质,例如,稳定性、沸点和电导率等性质。一般来说,在化学中,只有外电子层是重要的。

  1920年,卢瑟福提出了中子存在的理论。在1932年,詹姆斯查德威克发现了它。即:当薄薄的铍被原子“轰击”时,释放的无电荷亚原子粒子就会转化成中子。

  中子是在所有原子核中发现的不带电粒子(氢-1除外)。中子的质量比质子的质量要大得多,和质子一样,中子也是由夸克组成的。

  具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素。原子核中,中子的数量决定了这个元素的同位素。例如,氢有三种同位素——氕(1H)、氘(2H)、氚(3H)。氕或1H,是普通的氢,它有一个质子和一个电子,但没有中子;氘(D或2H),有一个质子、一个电子和一个中子;氚(3H或T),有一个质子、一个电子和两个中子。

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