化學(xué)名詞解釋：

一個(gè)原子是由原子核和核外高速運(yùn)動(dòng)的電子所組成的。原子核又是由質(zhì)子和中子組成的(不是分兩層)每一個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷，有多少個(gè)質(zhì)子就帶多少單位正電荷，質(zhì)子所帶的正電荷數(shù)就叫核電荷數(shù)。

核電荷數(shù) - 相關(guān)簡(jiǎn)介

核電荷數(shù)的測(cè)定913年，莫斯萊(Henry Moseley)用不同元素作為產(chǎn)生x射線的靶子，測(cè)定其波長(zhǎng)。他發(fā)現(xiàn)，每種元素能產(chǎn)生特征x射線，不同元素的特征x射線的波長(zhǎng)不同。他從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中總結(jié)出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式：

1= λa (Z-b)2

式中λ為特征x射線的波長(zhǎng)，Z為原子序數(shù)，即元素在周期系中排列次序，a、b為常數(shù)。該式表明，λ倒數(shù)的平方根與原子序數(shù)成直線關(guān)系。

莫斯萊的研究成果揭示出，元素在周期系中的“位置”具有其內(nèi)在根據(jù)，它是由元素的本性決定的，通過特征x射線波長(zhǎng)的定量數(shù)值表現(xiàn)出來。這項(xiàng)成果確定了元素周期系的嚴(yán)格順序，從氫到鈾依次排列92種元素;同時(shí)解決了按原子量順序排列的不協(xié)調(diào)問題，即揭開了元素排列順序中原子量倒置之謎。例如，碲的序號(hào)為52，碘的序號(hào)為53，碲理應(yīng)排在碘的前面。

1913年，荷蘭物理學(xué)家范登布洛夫提出，原子序數(shù)等于核電荷數(shù)。1920年，查德威克(J·chadwick)做了不同元素的α散射實(shí)驗(yàn)，測(cè)定核電荷，證明核電荷數(shù)等于原子序數(shù)。由此可以解釋一系列問題。首先，解釋了位移定則和同位素現(xiàn)象。元素放射出α粒子，由于核電荷數(shù)減少α，相應(yīng)的，原子序數(shù)減少α，元素在周期系中向左位移兩個(gè)位置;放射β粒子，核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)變成一個(gè)質(zhì)子，放射出一個(gè)電子，核電荷數(shù)增加一個(gè)單位，元素在周期系中向右移一個(gè)位置。原子核電荷相同，在周期系中即處于同一個(gè)位置，不論其原子量是多少，這就是說，同一元素核電荷數(shù)相同，原子量不同。其次，核電荷數(shù)可以確定元素原子的電子數(shù)。第三，核電荷數(shù)等于原子序數(shù)，使后者得到了物理解釋。①

核電荷數(shù)等于原子序數(shù)，使元素周期系中的“位置”獲得了具體的物理意義;同時(shí)，它具體說明了“位置”是由什么決定的問題，即由核電荷數(shù)決定的。因此，元素可以被理解為具有相同核電荷數(shù)的原子形式，或者說是具有相同核電荷數(shù)的一類原子。

1919年，盧瑟福(E·Rutherford)用α粒子轟擊氮，實(shí)現(xiàn)了人工核反應(yīng)

由此證明，元素，無論是放射性元素還是非放射性元素都是可以轉(zhuǎn)化的，前者可天然轉(zhuǎn)化，后者可通過人工方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。以前那種認(rèn)為元素是絕對(duì)不變的、不可轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)，最終被證明是沒有根據(jù)的。

現(xiàn)代化學(xué)中的元素概念的演變，是在19世紀(jì)元素周期系的元素概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它表現(xiàn)為對(duì)周期系中“位置”的特征的肯定、確證、充實(shí)和發(fā)展的過程。在這個(gè)演變中，元素是在周期系中占據(jù)一定位置的原子形式，這是在19世紀(jì)確立的，它作為一個(gè)基礎(chǔ)，是進(jìn)一步演變的起點(diǎn)。天然放射性的發(fā)現(xiàn)沒有動(dòng)搖這個(gè)基礎(chǔ)，相反，以元素天然轉(zhuǎn)化性說明了這個(gè)基礎(chǔ)的可靠性。同位素的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證明了這個(gè)基礎(chǔ)的牢固性。原子序數(shù)、核電荷數(shù)及兩者在數(shù)值上相等的發(fā)現(xiàn)，則進(jìn)一步揭示了“位置”的本質(zhì)，充實(shí)了它的內(nèi)容。

總結(jié)以上所述，可以看出元素概念在歷史上演變的基本線索。最初，在化學(xué)確立為科學(xué)以前，元素是構(gòu)成世界萬物的本原和基礎(chǔ)。在近代化學(xué)形成時(shí)期，繼承了本原、基礎(chǔ)的思想，演變?yōu)槲镔|(zhì)可分解的限度，把元素看作不能分解或未能分解的物質(zhì)。這種元素概念隨著分解物質(zhì)的技術(shù)、方法的進(jìn)步，其所包含的對(duì)象的范圍(元素概念的外延)，先是大于實(shí)際存在的元素范圍，繼之等于、進(jìn)而小于實(shí)際存在的元素范圍，到20世紀(jì)，一切元素都是可以分解的，這種元素概念再也不能反映元素的真實(shí)情況了。在近代化學(xué)發(fā)展時(shí)期，不可分解或未能分解這個(gè)特征被承繼下來，并被轉(zhuǎn)移到原子上，以化學(xué)原子論為基礎(chǔ)，使化學(xué)元素概念獲得了新的意義，化學(xué)元素表現(xiàn)為具有相同原子量的一類原子。元素周期律發(fā)現(xiàn)以后，這一類原子在周期系中占據(jù)一定位置，從而使作為元素的物質(zhì)內(nèi)容的原子，具有了新的特征，即除了原子量外，它在周期系中占有確定的位置，這個(gè)位置既包含了原子量又包含了化學(xué)性質(zhì)。在現(xiàn)代化學(xué)中，原子量已被證明不是元素概念的基本特征，而元素周期系中的位置仍保留了它的意義，而且以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步充實(shí)、發(fā)展，揭示了化學(xué)元素的本質(zhì)特征，元素是具有相同核電荷數(shù)的原子形式。

在這個(gè)演變過程中，化學(xué)元素的含義是通過它與其他概念的關(guān)系獲得表現(xiàn)的，或者說是通過概念之間的關(guān)系被揭示出來的。具體地說有三種關(guān)系：第一種關(guān)系，元素和化合物的關(guān)系，元素是化合物的分解的限度，是組成化合物的成分，這個(gè)成分的具體物質(zhì)形式是什么呢?這就要求考察第二種關(guān)系，即元素和原子的關(guān)系，從這種關(guān)系來看，元素是一類原子，或原子種類，依據(jù)現(xiàn)代觀點(diǎn)，元素是具有相同核電荷數(shù)(核內(nèi)質(zhì)子數(shù))的原子形式，或者說是核電荷數(shù)(核內(nèi)質(zhì)子數(shù))相同的一類原子，在這個(gè)意義上，元素和原子具有相同點(diǎn)，每一化學(xué)元素符號(hào)既表示一種元素又表示該元素的一個(gè)原子。但是元素和原子又是有區(qū)別的，不能將二者混淆。從化學(xué)或科學(xué)的觀點(diǎn)說，元素是表示組成的概念，而原子可以表示組成，同時(shí)又能表示結(jié)構(gòu)，表示物質(zhì)的不連續(xù)性和顆粒性。從邏輯學(xué)角度來分析，元素概念是集合概念，原子概念是非集合概念。集合概念是以事物的集合體為反映對(duì)象的概念，非集合概念是不以事物的集合體為反映對(duì)象的概念，非集合概念既可適用于它所反映的類，也可以適用于該類中的分子①。元素是一類原子的總稱，它不能以個(gè)數(shù)相稱，原子可以表示原子這個(gè)類，也可表示其中的一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)原子，可用個(gè)數(shù)相數(shù)。除了上述兩種關(guān)系、兩種含義外，元素還以獨(dú)立的形式存在，這便涉及第三種關(guān)系即元素和單質(zhì)的關(guān)系。從這種關(guān)系來說，元素是單質(zhì)的成分，單質(zhì)是元素在自由狀態(tài)(游離狀態(tài))下的存在形式②;一些元素可以形成幾種單質(zhì)，每一種單質(zhì)都是元素在自由狀態(tài)下的存在形式;因此，元素和單質(zhì)既相聯(lián)系又相區(qū)別。三種關(guān)系、三種含義是密切聯(lián)系的，其中，化學(xué)元素是原子形式、一定種類的原子，按現(xiàn)代觀點(diǎn)，是質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))相同的原子，這是化學(xué)元素概念的核心，它指出了化學(xué)元素的物質(zhì)內(nèi)容，而其他兩種關(guān)系，則指出了元素的存在形式，化合物是不同元素共存的形式，單質(zhì)是同種元素在游離狀態(tài)下的存在形式。

正如上面剛剛指出過的，元素和原子是有區(qū)別的，化學(xué)元素意義上的原子量和原子意義上的原子量也是有區(qū)別的。在發(fā)現(xiàn)氧的同位素以后，物理學(xué)中采用O16=16.00作為原子量的基準(zhǔn)，化學(xué)中仍用天然氧原子量等于16.00作為基準(zhǔn)。1960年，國(guó)際物理學(xué)會(huì)接受德國(guó)質(zhì)譜學(xué)家馬塔斯的建議，采用C12=12.00作為測(cè)定原子量的基準(zhǔn);1961年，國(guó)際化學(xué)會(huì)也采用這一基準(zhǔn)。盡管如此，化學(xué)中的原子量和物理學(xué)中的原子量仍然是有區(qū)別的，或者說元素的原子量和原子的原子量是不同的。元素的原子量是該種元素各種同位素的平均值，例如，元素周期表中碳元素的原子量為12.01(碳有兩種同位素C12和C13，天然豐度分別為98.89%和1.11%，碳元素的原子量=12.00×98.8%+13.00×1.11%=12.01)。原子的原子量(或者說物理學(xué)中的原子量)在歷史上指的原子重量(atomic weight)，但是，重量和質(zhì)量是有區(qū)別的，重量是個(gè)可變量。國(guó)際原子能委員會(huì)認(rèn)為，原子(重)量這一術(shù)語是歷史上形成的，已為使用者所理解，進(jìn)而提出“原子質(zhì)量”表示核素的量，以區(qū)別于元素的原子量。

核素和元素是有區(qū)別的。元素是指具有相同質(zhì)子數(shù)的原子，核素則是具有相同質(zhì)子數(shù)和相同中子數(shù)的原子，每種元素都有一種或兩種或兩種以上的核素，現(xiàn)在已知元素109種，已知核素2000多種。核素和同位素也是有區(qū)別的。同位素指的是在元素周期表中占據(jù)同一位置、質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的同一元素的原子，核素指的是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)也相同的原子。例如，對(duì)于鈉元素，我們不能說鈉只有一種同位素，(因?yàn)殁c元素沒有同位素，即沒有質(zhì)子數(shù)相同中子數(shù)不同的原子)，但可以說鈉元素只有一種核素，目前已知的單一核素的元素有20種。元素和同位素是化學(xué)概念，核素已超出了化學(xué)領(lǐng)域。從元素概念到核素概念，是認(rèn)識(shí)向更深物質(zhì)層次的發(fā)展。從發(fā)展的觀點(diǎn)看問題，過去常說的放射性“元素”，非放射性“元素”，應(yīng)當(dāng)用“核素”來代替。說成穩(wěn)定核素、放射性核素。

核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)

一個(gè)原子是由原子核和核外高速運(yùn)動(dòng)的電子所組成的。原子核又是由質(zhì)子和中子組成的(不是分兩層)每一個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷，有多少個(gè)質(zhì)子就帶多少單位正電荷，質(zhì)子所帶的正電荷數(shù)就叫核電荷數(shù)，所以核電荷數(shù)===核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，我們常說氧原子的“核電荷數(shù)”是8，也就是指明氧原子的質(zhì)子數(shù)是8，氧元素的原子序數(shù)為8，氧原子核外電子數(shù)是8。這是因?yàn)槊恳粋€(gè)電子是帶一個(gè)單位的負(fù)電荷，而整個(gè)原子是不顯電性的即電中性的，因此核電荷數(shù)一定等于核外電子數(shù)