原子與元素
化學元素是用物理方法不能再分解的最基本的物質(zhì)組分,化學相互作用是通過最小微粒進行的,一切元素)更都是由這樣的最小微粒組成的。自然界存在多少種原子,就存在多少種元素。
道爾頓明確地提出了他的原子論,這個理論的要點有:每一種化學元素有一種原子;同種原子質(zhì)量相同,不同種原子質(zhì)量不同;原子不可再分;一種原子不會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子;化學反應只是改變了原子的結(jié)合方式,使反應前的物質(zhì)變成反應后的物質(zhì)。
原子并不像道爾頓等人想像的不可分,而是由更小的微粒構(gòu)成的;原子由原子核和核外電子組成;原子核又由質(zhì)子和中子組成;質(zhì)子帶正電,中子不帶電;原子也不是像道爾頓等人想像的永遠不變,有一些原子有放射性,其原子核不穩(wěn)定,會自發(fā)釋放出轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N亞原子微粒(α、β、γ、e-)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子。
然而,不能忘記,原子不變性仍是化學的基礎。化學反應以一種原子不會變?yōu)榱硪环N原子為基本出發(fā)點。在通常條件石下,無論如何操作,氧不會變成碳,水不會變成油。這是最基本的化學知識。忘記這個基本知識,會導致輕信水可變成油之類的謊言。
具有一定核電荷數(shù)(等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù))的原子稱為一種(化學)元素。按(化學)元素的核電荷數(shù)進行排序,所得序號叫做原子序數(shù)。
核素
具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的原子稱為一種核素。
有兩類核素:一類是穩(wěn)定核素,它們的原子核是穩(wěn)定的;另一類是放射性核素,它們的原子核不穩(wěn)定,會自發(fā)釋放出某些亞原子微粒等)而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N核素。在自然界,有的元素只有一種穩(wěn)定核素(不計人造放射性同位素),稱為單核素元素,有的元素有幾種穩(wěn)定核素(半衰期特別長的天然放射性同位素也常認作穩(wěn)定核素),稱為多核素元素。
通常用元素符號左上下角添加數(shù)字。核素符號左下角的數(shù)字是該核素的原子核里的質(zhì)子作為核素符號,左上角的數(shù)字稱為該核素的質(zhì)量數(shù),即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。
同位素
具有相同核電荷數(shù)、不同中子數(shù)的核素屬于同一種元素,在元素周期表里占據(jù)同一個位置,互稱同位素。大多數(shù)同位素的符號借用核素符號,也可以省略核素符號左下角的質(zhì)子數(shù)(從元素符號可推知質(zhì)子數(shù))。同位素有穩(wěn)定同位素和放射性同位素之分;放射性同位素又有天然放射性同位素和人造放射性同位素之分。
同位素豐度
某元素的各種天然同位素的分數(shù)組成(原子百分比)稱為同位素豐度。
質(zhì)量虧損
構(gòu)成原子的質(zhì)子、中子和電子的質(zhì)量都很小,因而一個原子的質(zhì)量很小。
對大多數(shù)科學研究,原子質(zhì)量的的簡不等于構(gòu)成它的質(zhì)子和中子的質(zhì)量實用意義不大。況且,一個原子的質(zhì)量單加和(電子質(zhì)量太小可忽略不計)。
1摩爾氘原子的質(zhì)量比1摩爾質(zhì)子和1摩爾中子的質(zhì)量和小這一差值被稱為質(zhì)量虧損,等于核子結(jié)合成原子核釋放出來的能量結(jié)合能。核子結(jié)合成原子核釋放出質(zhì)量虧損。不同數(shù)量的核子結(jié)合成原子核釋放出來的結(jié)合能與核子的數(shù)量不成比例,因而產(chǎn)生了比結(jié)合能的概念。
比結(jié)合能是某原子核的結(jié)合能除以其核子數(shù),相當于平均分攤到該原子核每個核子的結(jié)合能。原子核質(zhì)量數(shù)為30~100時,比結(jié)合能最大。比結(jié)合能越大,表明原子核越穩(wěn)定。
相對原子質(zhì)量
由于原子的實際質(zhì)量很小,如果人們用它們的實際質(zhì)量來計算的話那就非常的麻煩,例如一個氫原子的實際質(zhì)量為1.674×10?2?千克,一個氧原子的質(zhì)量為2.657×10?2?千克。一個碳-12原子的質(zhì)量為1.993×10?2?千克。元素的相對原子質(zhì)量是其各種同位素相對原子質(zhì)量的加權(quán)平均值。元素周期表中最下面的數(shù)字為相對原子質(zhì)量。
相對原子質(zhì)量是指以一個碳-12原子質(zhì)量的1/12作為標準,任何一種原子的平均原子質(zhì)量跟一個碳-12原子質(zhì)量的1/12的比值,稱為該原子的相對原子質(zhì)量。