第 1 单元 · 原子与元素 第 3 课,共 20 课 · 阅读 1 分钟

原子序数与原子质量:这些数字告诉你什么

原子序数是原子中的质子数,它告诉你这个原子是哪种元素。质量数是质子数与中子数之和。有了这两个数,你就能数清每一种粒子:质子数和电子数都等于原子序数,中子数等于质量数减去原子序数。

原子序数:元素的“身份证号”

每种元素都有自己的原子序数,常用字母 Z 表示。它是该元素每个原子的原子核中的质子数。氢是1,碳是6,铁是26,金是79。

原子序数就像身份证号。任何有26个质子的原子都是铁,任何有27个质子的原子都是钴。质子数一变,就成了另一种元素。

在元素周期表上,原子序数是每个格子里的整数,通常位于顶部。元素就是按它从1到118依次排列的。

质量数:质子加中子

质量数用 A 表示,是原子核中质子和中子的总数。电子太轻,所以不计入其中。

因为它数的是粒子个数,所以质量数总是整数。它常常出现在原子的名称里。一个有26个质子和30个中子的铁原子叫作铁-56。

原子质量:格子里的小数

每个格子里的小数是原子质量,也叫原子量。铁的原子质量是55.845。它是该元素各原子质量的平均值,以原子质量单位(u)为单位。

之所以是平均值,是因为大多数元素是由中子数不同的原子混合而成的,这些原子称为同位素。这就是原子质量通常不是整数的原因。下一课会更详细地讲解同位素。

对于原子全都具有放射性的元素,例如锝,周期表上通常显示的是一个整数,比如98。这是该元素寿命最长的同位素之一的质量数。

26Fe铁55.845

如何求出质子、中子和电子的数量

对于电中性的原子,三条简单的规则就能得出每一种粒子的数量。

质子数 = 原子序数。电子数 = 原子序数,因为电中性的原子的电子数与质子数相同。中子数 = 质量数 − 原子序数。

如果题目没有给出质量数,就把周期表中的原子质量四舍五入到最接近的整数来使用。对于一个典型的原子,这个答案是很好的估计,但不一定精确,因为原子质量是平均值。

例题:钠和铁

钠的原子序数是11,原子质量是22.99,四舍五入为23。所以钠原子有11个质子、11个电子和 23 − 11 = 12 个中子。

铁的原子序数是26,原子质量是55.845,四舍五入为56。所以大多数铁原子有26个质子、26个电子和 56 − 26 = 30 个中子。

Na
钠 · 2, 8, 1

那离子呢?

离子是得到或失去了电子的原子。它的质子数从不改变,所以原子序数保持不变,但电子数不再与质子数相等。

阳离子是失去了电子的离子,阴离子是得到了电子的离子。Na⁺ 失去了一个电子,所以它有 11 − 1 = 10 个电子。氯的原子序数是17,所以得到一个电子的 Cl⁻ 有 17 + 1 = 18 个电子。

要点

  • 原子序数就是质子数,它决定了原子是哪种元素。
  • 质量数是质子数加中子数,它总是整数。
  • 每个格子里的原子质量是该元素各同位素的平均值,所以通常是小数。
  • 在电中性的原子中,质子数和电子数都等于原子序数。
  • 中子数 = 质量数 − 原子序数;如果没有给出质量数,可将原子质量四舍五入作为估计。

自我检测

关于本课的三道小测验题。

1. 氯的原子序数是17。每个氯原子有多少个质子?

显示答案17 — 原子序数就是质子数,所以每个氯原子都有17个质子。

2. 钠-23原子的原子序数是11,它有多少个中子?

显示答案12 — 中子数等于质量数减去原子序数,所以是 23 − 11 = 12。

3. 氯离子 Cl⁻ 有多少个电子?

显示答案18 — 氯有17个质子,−1的电荷表示该离子得到了一个电子,所以是 17 + 1 = 18。

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