核电荷数是 核电荷数由什么决定? 核电荷数是核内所有什么电荷的总数
核电荷数由原子核内的质子数决定。下面内容是具体解释及相关拓展:
1. 核电荷数的定义
核电荷数是指原子核内所有质子所带的正电荷总和,每个质子携带1个单位正电荷,中子不带电。因此,核电荷数等于质子数,即:\[\text核电荷数} = \text质子数}\]例如,氧原子的核电荷数为8,表明其原子核内有8个质子。
2. 核电荷数与原子结构的关系
- 原子核的组成:原子核由质子和中子构成(氕原子核例外,仅含1个质子)。
- 电子数平衡:在原子中,核外电子数与质子数相等,因此原子整体呈电中性。
- 原子序数的等价性:核电荷数等于元素在周期表中的原子序数。例如,碲(Te)的原子序数为52,其核电荷数也为52。
3. 决定核电荷数的关键影响
- 质子数的唯一性:核电荷数仅由质子数决定,中子数不影响核电荷数。例如,碳-12(6质子+6中子)和碳-14(6质子+8中子)的核电荷数均为6。
- 同位素的影响:同一元素的不同同位素(如氢、氘、氚)质子数相同,核电荷数也相同,但中子数不同。
4. 核电荷数的测定与历史验证
- 莫斯莱实验:1913年,莫斯莱通过X射线波长与原子序数的关系公式 \( \frac1}\sqrt\lambda}} = a(Z – b) \),验证了核电荷数等于原子序数。
- 查德威克实验:1920年,查德威克通过α散射实验证明核电荷数等于原子序数,并解释了元素周期表中原子量倒置的难题(如碲排在碘之前)。
5. 核电荷数的物理意义
- 元素本质的界定:元素被定义为具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子。
- 周期律的基础:核电荷数的规律性递增是元素周期律的核心,决定了元素在周期表中的位置和化学性质。
核电荷数由质子数唯一决定,与中子数无关,且等于原子序数。这一重点拎出来说通过实验测定(如X射线波长分析)和原子结构学说得到充分验证。对于同位素或离子,核电荷数仍保持与质子数一致,仅电子数发生变化。