原子基礎(chǔ)知識(shí)
原子基礎(chǔ)知識(shí)
原子指化學(xué)反應(yīng)不可再分的基本微粒，原子在化學(xué)反應(yīng)中不可分割。但在物理狀態(tài)中可以分割。原子由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成。以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于原子知識(shí)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
原子的基本概述
原子是一種元素能保持其化學(xué)性質(zhì)的最小單位。一個(gè)正原子包含有一個(gè)致密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負(fù)電的電子。而負(fù)原子的原子核帶負(fù)電，周圍的負(fù)電子帶正電。正原子的原子核由帶正電的質(zhì)子和電中性的中子組成。負(fù)原子原子核中的反質(zhì)子帶負(fù)電，從而使負(fù)原子的原子核帶負(fù)電。當(dāng)質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同時(shí)，這個(gè)原子就是電中性的;否則，就是帶有正電荷或者負(fù)電荷的離子。根據(jù)質(zhì)子和中子數(shù)量的不同，原子的類型也不同：質(zhì)子數(shù)決定了該原子屬于哪一種元素，而中子數(shù)則確定了該原子是此元素的哪一個(gè)同位素。原子構(gòu)成分子而分子組成物質(zhì)中同種電荷相互排斥，不同種電荷相互吸引。
定義
化學(xué)變化中的最小微粒。
注意：原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子.是不對(duì)的，原子又可以分為原子核與核外電子,原子核又由質(zhì)子和中子組成,而質(zhì)子數(shù)正是區(qū)分各種不同元素的依據(jù).質(zhì)子和中子還可以繼續(xù)再分.所以原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子,但原子是化學(xué)反應(yīng)中的最小粒子。
性質(zhì)
①原子的質(zhì)量非常小。
?、诓煌５刈鳠o(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。
③原子間有間隔。
?、芡N原子性質(zhì)相同，不同種原子性質(zhì)不相同。
影響
原子的力量很大，其中原子核的能量被釋放之后會(huì)有相對(duì)的危害。但也有好處，就是我們善于利用的話是可以幫助我們的。其中原子核的放射我們可以讓植物吸收來(lái)減少我們的傷害。但我們通?？梢宰龅氖潜M量少用有原子能量的東西，這樣可以減少傷害了。要善于觀察和及時(shí)了解新的方法才可以更好地預(yù)防。
原子的組成
原子核由質(zhì)子與中子組成(氫原子核只有一個(gè)質(zhì)子)，量子態(tài)。
質(zhì)子(proton)
質(zhì)子由兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成，帶一個(gè)單位正電荷，質(zhì)量是電子質(zhì)量的1836.152701(37)倍，為1.6726231(10)×10⁻²⁷kg，然而部分質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為原子結(jié)合能。擁有相同質(zhì)子數(shù)的原子是同一種元素，原子序數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)[13] 。
中子(neutron)
中子是原子中質(zhì)量最大的亞原子粒子，自由中子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的1838.683662(40)倍，為1.6749286(10)×10⁻²⁷kg。 中子和質(zhì)子的尺寸相仿，均在2.5×10⁻¹⁵m這一數(shù)量級(jí)，但它們的表面并沒能精確定義。
中子由一個(gè)上夸克和兩個(gè)下夸克組成，兩種夸克的電荷相互抵銷，所以中子不顯電性，但，認(rèn)為“中子不帶電”的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。
而對(duì)于某種特定的元素，中子數(shù)是可以變化的，擁有不同中子數(shù)的同種元素被稱為同位素。中子數(shù)決定了一個(gè)原子的穩(wěn)定程度，一些元素的同位素能夠自發(fā)進(jìn)行放射性衰變。
核力(nuclear force)
原子核被一種強(qiáng)力束縛在線度為10⁻¹⁵m的區(qū)域內(nèi)。由于質(zhì)子帶正電，根據(jù)庫(kù)侖定律，質(zhì)子間的排斥作用本會(huì)使原子核爆裂，但，原子核中有一種力，把質(zhì)子和中子緊緊束縛在一起，這種力就是核力。在一定距離內(nèi)，核力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于靜電力，克服了帶正電的質(zhì)子間的相互排斥[8] 。
核力的作用范圍被稱作力程，作用范圍在2.5fm左右，最多不超過(guò)3fm ，即，不能從一個(gè)原子核延伸到另一個(gè)原子核，因此，核力屬于短程力。
核素(nuclide)
具有相同質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的原子核稱為核素，而用x軸表示質(zhì)子數(shù);用y軸表示中子數(shù)所得到的圖像就被稱為核素圖，由圖可以發(fā)現(xiàn)，在x∈{0，1，2，3，…，20}時(shí)，核素圖上的函數(shù)近似y=x，但隨著質(zhì)子數(shù)的增加，質(zhì)子間的庫(kù)侖斥力明顯增強(qiáng)，原子核需要比往常更多的中子數(shù)維持原子核的未定，在x∈{21，22，23，…，112}時(shí)，函數(shù)近似為y=1.5x，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)。
結(jié)合能(energy of the nucleus)
在原子核中，將核子從原子核中分離做功消耗的能量，被稱為結(jié)合能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，任一原子核的質(zhì)量總是小于其組成核子的質(zhì)量和(這一差值被稱為質(zhì)量虧損)，因此，結(jié)合能可以由愛因斯坦質(zhì)能方程推算 ：
結(jié)合能=(原子核內(nèi)所有質(zhì)子、中子的靜止質(zhì)量和-原子核靜止質(zhì)量)×光速^2
平均結(jié)合能(binding e.o.t.n)
一個(gè)原子核中每個(gè)核子結(jié)合能的平均值被稱作平均結(jié)合能，計(jì)算公式為 ：
每個(gè)核子的平均結(jié)合能=總結(jié)合能÷核子數(shù)
平均結(jié)合能越大，原子核越難被分解成單個(gè)的核子。由右圖可以看出：
①重核的平均結(jié)合能比中核小，因此，它們?nèi)菀装l(fā)生裂變并放出能量。
?、谳p核的平均結(jié)合能比稍重的核的平均結(jié)合能小，因此，當(dāng)輕核發(fā)生聚變時(shí)會(huì)放出能量。
原子的范德華半徑是指在分子晶體中，分子間以范德華力結(jié)合，如稀有氣體相鄰兩原子核間距的一半。
原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)也是可以變化的，不過(guò)因?yàn)樗鼈冎g的力很強(qiáng)，所以需要很高的能量，當(dāng)多個(gè)粒子聚集形成更重的原子核時(shí)，就會(huì)發(fā)生核聚變，例如兩個(gè)核之間的高能碰撞與此相反的過(guò)程是核裂變，在核裂變中，一個(gè)核通常是經(jīng)過(guò)放射性衰變，分裂成為兩個(gè)更小的核。使用高能的亞原子粒子或光子轟擊也能夠改變?cè)雍?。如果在一個(gè)過(guò)程中，原子核中質(zhì)子數(shù)發(fā)生了變化，則此原子就變成了另外一種元素的原子了。
對(duì)于兩個(gè)原子序數(shù)在鐵或鎳之前的原子核來(lái)說(shuō)，它們之間的核聚變是一個(gè)放熱過(guò)程，也就是說(shuō)過(guò)程釋放的能量大于將它們連在一起的能量。正是因?yàn)槿绱?，流體靜力平衡。
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