原子內部有什麼？

比微小還要微小

原子小得不可思議。把幾百萬個原子並排排成一列，才剛好能橫跨這句話結尾的句號。

原子（atom）這個詞來自希臘文 atomos，意思是「不可分割」。長久以來，人們以為原子是最小的東西。後來從 1897 年開始，科學家發現原子是由更小的部分構成的。

原子核：質子和中子

每個原子的中心都是原子核。它含有兩種粒子：帶正電的質子，以及完全不帶電的中子。

和整個原子相比，原子核非常微小。如果原子有一座運動場那麼大，它的原子核就只有中央一顆豌豆那麼大。然而原子核卻集中了原子 99.9% 以上的質量，因為質子和中子比電子重得多。

同種電荷會互相排斥，所以原子核裡的質子會互相推擠。不過有一種只在極短距離內作用的非常強的力，把質子和中子牢牢束縛在一起。

電子：在外圍

電子比質子輕得多，大約需要 1,836 個電子，質量才相當於一個質子。每個電子都帶負電。

異種電荷會互相吸引，所以帶正電的原子核會吸引帶負電的電子。這股吸引力使電子保持在原子核附近。

電子排列在稱為電子殼層的層次中。第一層最多容納 2 個電子，第二層最多容納 8 個。圖解中常把電子畫成圓圈上的小點，但真實的電子並不像行星那樣沿著整齊的軌道運行。它們散布成一團模糊的雲，每個殼層其實代表一個能階。

電荷與質量一覽

質子的電荷為 +1，質量約為 1 原子質量單位（u），這是專門用來稱量原子的極小單位。

中子不帶電（0），質量約為 1 u，與質子幾乎完全相同。

電子的電荷為 −1，質量只有約 0.0005 u。這個數值小到常常被當作零。

為什麼原子整體不帶電

在原子中，電子數等於質子數。正電荷和負電荷互相抵消，所以原子整體呈電中性。

碳原子就是個好例子。它有 6 個質子和 6 個電子，因此電荷平衡。大多數碳原子也有 6 個中子。6 個電子分布在兩個殼層：第一層 2 個，第二層 4 個。

一般的化學反應絕不會改變原子核，原子只是得到、失去或共用電子。得到或失去電子的原子會變成帶電粒子，稱為離子。失去一個電子的鈉原子變成 Na⁺，得到一個電子的氯原子則變成 Cl⁻。