原子序数定义

通过理解构成原子基本性质的特征，化学家能够预测化学元素的特性及其在化合物中的行为。这些信息有助于发现新的化学形式，并加深我们对自然界基本原理的理解。其中一个基本概念是每个元素原子的数量。除了它们在元素周期表中的位置之外，还能揭示存在并直接与其他分子相互作用的电子数量。

在能够理解元素的原子序数和质量数概念之前，必须先掌握原子的基本原理。过去，原子结构曾被比作行星系统。原子中心是一个带正电的原子核，它包含原子几乎所有的质量。在原子核的外部，带负电的电子在运动。它们受到原子核静电力的吸引。电子，特别是价层（距离原子核最远的一层）的电子，负责许多原子的能级特征。

原子核的原子序数，等于其轨道上电子的数量（在非离子化原子中），等于它包含的质子数。因为所有具有相同原子序数（质子数）的原子都属于同一种元素。

每种元素都有一个原子序数，这是它的一项基本性质，但它不会出现在元素的名称或符号中；相反，它通常写为 Z（代表 1s），后面跟着它的质量数，质量数是该特定元素原子核中所有质子与中子的总和（例如：Z=1+1=2）。

每个原子的基本特征，包括其形状和大小，决定了它的化学行为。质子数越多的原子的原子核倾向于比质子数少的原子核更大。然而，对于具有 17 或 18 个中子的元素，这一规则会被打破（具有这种配置的元素被称为“岛”核）。原子序数，缩写为 Z，表示原子核中有多少质子，用于组织元素周期表。因为每种化学物质都有独特的质子数，所以可以通过原子序数来识别一种元素。例如，数字 6 和 92 总是分别代表碳和铀。原子序数和质量数（原子总质子数和中子数）是两个不同的概念。在某些情况下，原子序数会在特定原子的描述中给出，而在其他情况下，则从化学名称推断（如果化学名称列为氮，则原子序数必须是 7）。

特定原子的质子数由其原子序数表示。每种元素都有一个基本特征，控制着其化学性质，包括其形状和大小。

由于它与一种称为电子的特定粒子相关，原子序数也称为质子数。特定原子的质子数是其原子序数。每种元素的形状和大小等基本特征决定了其化学性质。由于它与一种称为电子的特定粒子相关，原子序数也称为质子数。

元素周期表历史

门捷列夫将当时已知的 63 种元素按纵列（族）和横行（周期）进行分组，因为人们认为元素的性质是其原子质量的周期性函数。然而，这种分类系统无法解释各种元素、稀土金属和同位素的排布。因此，它被否决了。1923 年，亨利·莫斯利引入了“原子序数”这一元素的新特征。他认为元素的原子序数比原子质量更基本。

多贝莱纳三元组定律指出，当原子按原子质量递增顺序排列时，中间原子的原子质量几乎等于其他两个原子的算术平均值，并且其性质介于其他两个原子之间。

门捷列夫研究了当时已知的 63 种元素及其化合物的性质。他发现，当他按原子质量递增顺序对元素进行分组时，具有相似性质的元素经常出现。门捷列夫的周期律总结了他的发现，并于 1869 年首次发表。

与原子序数相关的术语

• 阴离子：净负电荷的离子。
• 核轨道：电子存在的轨道，仅与特定原子相关。尽管原子轨道有这个名字，但不应将其想象成行星的轨道，而更像是恒星的轨道。更准确地说，轨道识别的是电子最可能被发现的空间区域。每个轨道可以容纳两个电子。
• 构建原理：“构建”（Aufbau）原理是一种系统化的方法，用于确定每个原子的电子构型。它结合了洪特规则和泡利不相容原理。
• 阳离子：净正电荷的离子。
• 简并轨道：能量相同的轨道。
• 电子：质量为 9.109390x10^-31 的带负电荷的基本离子。电子围绕原子核在轨道中运行。价电子是能量最高的电子，参与化学反应（如成键），并且位于离原子核最远的轨道上。
• 原子亲和力：当一个原子获得一个电子时，其能量会发生变化。
• 电负性：衡量原子吸引电子能力的指标，它结合了原子的电子亲和能和电离能。
• 洪特规则：一个原理，根据该原理，当电子有选择时，倾向于进入具有相同能量的不同轨道。这导致一种情况，即在一个给定壳层（或亚层，如果轨道不简并）中的每个轨道都将被半填充，然后任何一个轨道才会被完全填充。
• 离子：任何带有净电荷的原子或分子。
• 电离能：将电子从原子中取出所需的能量。
• 等电子体：具有相同电子构型的两种元素物质被称为等电子体。
• 同位素：质子数相同（因此原子序数也相同），但中子数不同的原子。
• 中子：质量为 1.67493x10^-27 的不带电的原子粒子。它存在于原子核中。
• 原子核：原子的核是其紧凑、小尺度的中心，电子围绕它旋转。质子和中子构成原子核。
• 八隅体规则：成键的基本原则。根据八隅体规则，当一个原子的价层被 8 个电子完全填充时，它会变得更稳定。
• 泡利不相容原理：它指出，在一个原子或分子中，没有两个电子可以拥有相同的四组量子数。
• 质子：质量为 1.6726x10^-27 的带正电粒子。质子存在于原子核中。
• 量子数：标识原子中每个单独电子的四位数字。主量子数 (n) 描述了电子的能量和与原子核的距离。角量子数 (l) 指示了电子所在的轨道的形状。磁量子数 (m) 定义了轨道在空间中的方向。自旋量子数指示电子是正自旋还是负自旋。
• 壳层：具有相似能量的亚层的集合。例如，2s 和 2p 亚层共享一个壳层。由主量子数表示。
• 屏蔽：当中间的电子削弱或阻碍一个电子对原子核的吸引时。简并轨道在屏蔽下可以分裂。例如，s 轨道通常比同一壳层的 p 轨道能量低，因为它们为 p 轨道电子提供屏蔽，而自身受到的屏蔽较少。
• 分裂：在多电子原子中，由于屏蔽，壳层内的简并轨道发生分裂。
• 亚层：属于同一亚层的轨道的形状和能量是相同的。s 轨道属于与 p 轨道不同的亚层，而 p 轨道属于同一亚层。由角量子数表示。
• 概率原理：量子物理学的一个原理，该原理指出粒子的位置和动量不能同时精确地知道。
• 价电子：原子最外层能量壳层中的电子。元素的化学性质由这些电子的排列决定。
• 价层：原子中能量最高的壳层，是价电子的所在地。价层电子参与原子之间的所有相互作用。