【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學”。當然由于本書是大半個世紀前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學生直接拿來自學。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實的學酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學基礎(chǔ)自學內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學的一條龍數(shù)理化自學教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學叢書6677版』上傳成文字版。

第三章原子結(jié)構(gòu)和元素周期律

§3-2原子核的結(jié)構(gòu)，同位素

【01】在上一節(jié)里我們已經(jīng)知道，原子核是帶有正電的；并且知道，鐳會蛻變成氦和氡。科學家認為，原子的蛻變現(xiàn)象是由于原子核內(nèi)部發(fā)生了變化而引起的。由此可見，原子核一定具有比較復雜的結(jié)構(gòu)。原子核的結(jié)構(gòu)究竟是怎樣的呢？

原子核的結(jié)構(gòu)

【02】1919年，蘆瑟福發(fā)現(xiàn)，原子核所帶的正電，實際上是由核中的一種微粒，叫做質(zhì)子所具有的。每1個質(zhì)子帶1個單位的正電荷，它的質(zhì)量大約等于氫原子的質(zhì)量1，實際上就是氫原子的核。

【03】質(zhì)子帶1個單位的正電荷，它的質(zhì)量約等于1；同時我們已經(jīng)知道，原子的質(zhì)量幾乎全部集中在核上，那末，如果原子核完全由質(zhì)子組成，某種元素的原子核所帶的正電荷，在數(shù)值上豈不是等于該種元素的原子量嗎？事實上并不這樣。例如，鈉的原子核帶11個正電荷，但它的原子量卻是23。因此，原子核里除了質(zhì)子以外，必然還存在著別種微粒。

【04】后來發(fā)現(xiàn)，在原子核里除了含有質(zhì)子以外，還含有另一種微粒。這種微粒的質(zhì)量跟質(zhì)子的質(zhì)量大約相等，它不帶電，叫做中子。

【05】根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)，科學家提出了關(guān)于原子核組成的理論：原子核是由質(zhì)子與中子組成的；原子核里質(zhì)子的數(shù)目等于原子核所帶的正電荷數(shù)；原子核里中子的數(shù)目，等于這種元素的原子量的數(shù)值減去原子核里的質(zhì)子數(shù)。例如，鈉原子核里的正電荷數(shù)等于11，原子量是23?？梢灾?，鈉原子核里含有11個質(zhì)子和23-11=12個中子。

【06】到此，我們可以把組成原子的三種微粒和它們的性質(zhì)歸納如下表：

【山語|| 原子是由居于原子中心的原子核與核外電子構(gòu)成的，原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。每個質(zhì)子帶1個單位的正電荷，每個電子帶1個單位的負電荷，中子不帶電。原子核內(nèi)質(zhì)子所帶電荷與核外電子的電荷數(shù)量相等，電性相反，所以原子不顯電性，即質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)。不同種類的原子的結(jié)構(gòu)是不相同的。常見氫原子中沒有中子?！?/span>

同位素

【07】在研究原子核組成的同時，科學家們還發(fā)現(xiàn)，同一種元素的原子具有相等的核電荷數(shù)，但是具有不同的原子量；而且經(jīng)過仔細研究，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)元素都是核電荷數(shù)相等而原子量不同的若干種原子的混和物。這是什么原因呢？我們知道，原子核所帶的正電荷數(shù)，決定于核里所含質(zhì)子的數(shù)目，而原子量，決定于核里質(zhì)子和中子的總數(shù)。幾種原子的核里既然帶有同數(shù)的正電荷，同時又具有不同的原子量，那就可以知道，它們的核里一定有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)。原子核里具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的同一元素的幾種原子，叫做同位素。

【08】例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，氫有三種同位素，它們是普通氫、重氫和超重氫【普通氫的學名叫氕，讀作piē(音：撇)；重氫的學名叫氘，讀作dāo(音：刀)；超重氫的學名叫氚，讀作chuān(音：川)】。它們的原子量分別等于1、2和3。這是因為普通氫的原子核里只有1個質(zhì)子，重氫的原子核里含有1個質(zhì)子和1個中子，而超重氫的原子核里含有1個質(zhì)子和2個中子（圖3·5)。通常我們用表示氫的三種同位素。（元素符號右上角的數(shù)字表示原子量，左下角的數(shù)字表示核電荷數(shù)）。

【09】這里有一個問題，元素的原子量，決定于核里質(zhì)子和中子的總數(shù)，但質(zhì)子和中子數(shù)都是整數(shù)，它們的質(zhì)量也都是整數(shù)（各等于1，但一般元素的原子量為什么都帶有小數(shù)呢？原來所有的元素一般都有同位素，只是同位素的數(shù)目各不相同?？墒牵瑢γ糠N天然存在的元素來說，各同位素所占的百分比往往是固定的。我們通常所說的某種元素的原子量，實際上是某種元素所含各同位素的平均原子量[按各同位素所占的一定百分比計算]）。例如，平常的氯是和二種同位素所組成的混和物，其中約占有77%，約占有23%，從而求得氯的原子量約等于35.5。（算法：35×77%+37×23%=35.5）這就是一般元素的原子量所以都帶有小數(shù)的原因。

【10】在第一冊（§1-7）【山注|| 1-1-07第2/3段，傳送門CV20242165】我們已經(jīng)知道，具有相同化學性質(zhì)的同種原子叫做元素。現(xiàn)在學習了同位素后，我們就可以進一步理解，所謂同種原子就是指原子核具有相等核電荷數(shù)的一類原子；同種原子的化學性質(zhì)相同，必然是它們具有相等核電荷數(shù)的緣故，也就是說，元素的化學性質(zhì)決定于它的核電荷數(shù)。由此，我們可以給元素下一個更為完整和確切的定義：元素是具有相同核電荷數(shù)的一類原子的總稱。【山語|| 每種元素都有幾種不同的原子，但相同的是質(zhì)子數(shù)，不同的是中子數(shù)和相對原子質(zhì)量，元素的種類是由元素結(jié)構(gòu)中的質(zhì)子數(shù)決定的，自然界組成物質(zhì)的元素只有一百多種?！?/span>

習題3-2

1、原子核是由哪些微粒組成的？整個原子又是由哪些微粒組成的？每種微粒的質(zhì)量與電荷怎樣？

2、既然原子是由帶電的微粒所組成，為什么整個原子不顯電性？

3、放射性物質(zhì)放出的α粒子，按它所帶的電荷和它的質(zhì)量，可以理解它是由哪些微粒組成的？

4、根據(jù)原子結(jié)構(gòu)理論，寫出下列各概念的定義：元素；同位素；原子量。

5、為什么一般元素的原子量常帶有小數(shù)？

6、如果說：“現(xiàn)在人類已發(fā)現(xiàn)了105種元素，也就是人類發(fā)現(xiàn)了105種不同的原子”。你認為對不對？為什么？

7、氧元素有三種同位素，這些同位素的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和電子數(shù)各是多少？【8個質(zhì)子，8個中子，8個電子；8個質(zhì)子，9個中子，8個電子；8個質(zhì)子，10個中子，8個電子】

8、在鉀的同位素的混和物里，約占93.4%，約占6.6%，求鉀的平均原子量?！酒骄恿?39.13】

9、氖的原子量（平均原子量）等于20.2。求元素氖的同位素和各占百分之幾？【占90%，占10%】