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核電荷數(shù)
質子所帶的正電荷數(shù)
基本概念
核電荷數(shù)的測定
1913年，莫斯萊（Henry Moseley）用不同元素作為產生x射線的靶子，測定其波長。他發(fā)現(xiàn)，每種元素能產生特征x射線，不同元素的特征x射線的波長不同。他從實驗數(shù)據(jù)中總結出一個經驗公式：
式中λ為特征x射線的波長，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”具有其內在根據(jù)，它是由元素的本性決定的，通過特征x射線波長的定量數(shù)值表現(xiàn)出來。這項成果確定了元素周期系的嚴格順序，從氫到鈾依次排列92種元素；同時解決了按原子量順序排列的不協(xié)調問題，即揭開了元素排列順序中原子量倒置之謎。例如，碲的序號為52，碘的序號為53，碲理應排在碘的前面。
發(fā)現(xiàn)歷史
1911年，英籍新西蘭科學家盧瑟福(E．Rutherfovd，1871—1937)用a粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了原子核，第一個提出了關于原子結構的行星式模型。他認為原子核就像太陽居于太陽系的中心那樣居于原子的中心，若干電子就像行星環(huán)繞太陽公轉似的圍繞原子核旋轉。并且斷定原子核是集中了原子絕大部分質量的致密小球，具有與電子截然相反的電性——正電荷，于是就把原子核具有的這種正電荷叫核電荷。不過，這種核電荷在不同元素的原子中各有多少，當時還是個未知數(shù)。
1913年，荷蘭物理學家范登布洛夫提出，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散射實驗，測定核電荷，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，相應的，原子序數(shù)減少α，元素在周期系中向左位移兩個位置；放射β粒子，核內一個中子轉變成一個質子，放射出一個電子，核電荷數(shù)增加一個單位，元素在周期系中向右移一個位置。原子核電荷相同，在周期系中即處于同一個位置，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。
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，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。
元素
?元素概念在歷史上演變的基本線索
最初，在化學確立為科學以前，元素是構成世界萬物的本原和基礎。在近代化學形成時期，繼承了本原、基礎的 思想，演變?yōu)槲镔|可分解的限度，把元素看作不能分解或未能分解的物質。這種元素概念隨著分解物質的技術、方法的進步，其所包含的對象的范圍（元素概念的外延），先是大于實際存在的元素范圍，繼之等于、進而小于實際存在的元素范圍，到20世紀，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情況了。在近代化學發(fā)展時期，不可分解或未能分解這個特征被承繼下來，并被轉移到原子上，以化學原子論為基礎，使化學元素概念獲得了新的意義，化學元素表現(xiàn)為具有相同原子量的一類原子。在現(xiàn)代化學中，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，進一步充實、發(fā)展，揭示了化學元素的本質特征，元素是具有相同核電荷數(shù)的原子形式。
?化學元素的含義通過概念的關系被揭示出來
在這個演變過程中，化學元素的含義是通過它與其他概念的關系獲得表現(xiàn)的，或者說是通過概念之間的關系被揭示出來的。具體地說有三種關系：第一種關系，元素和化合物的關系，元素是化合物的分解的限度，是組成化合物的成分，這個成分的具體物質形式是什么呢？這就要求考察第二種關系，即元素和原子的關系，從這種關系來看，元素是一類原子，或原子種類，依據(jù)現(xiàn)代觀點，元素是具有相同核電荷數(shù)（核內質子數(shù)）的原子形式，或者說是核電荷數(shù)（核內質子數(shù)）相同的一類原子，在這個意義上，元素和原子具有相同點，每一化學元素符號既表示一種元素又表示該元素的一個原子。但是元素和原子又是有區(qū)別的，不能將二者混淆。從化學或科學的觀點說，元素是表示組成的概念，而原子可以表示組成，同時又能表示結構，表示物質的不連續(xù)性和顆粒性。因此，元素和單質既相聯(lián)系又相區(qū)別。三種關系、三種含義是密切聯(lián)系的，其中，化學元素是原子形式、一定種類的原子，按現(xiàn)代觀點，是質子數(shù)（核電荷數(shù)）相同的原子，這是化學元素概念的核心，它指出了化學元素的物質內容，而其他兩種關系，則指出了元素的存在形式，化合物是不同元素共存的形式，單質是同種元素在游離狀態(tài)下的存在形式。
?元素和原子是有區(qū)別的
正如上面剛剛指出過的，元素和原子是有區(qū)別的，化學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，物理學中采用
作為原子量的基準，化學中仍用天然氧原子量等于16.00作為基準。1960年，國際物理學會接受德國質譜學家馬塔斯的建議，采用
作為測定原子量的基準；1961年，國際化學會也采用這一基準。盡管如此，化學中的原子量和物理學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。原子的原子量（或者說物理學中的原子量）在歷史上指的原子重量（atomic weight），但是，重量和質量是有區(qū)別的，重量是個可變量。國際原子能委員會認為，原子（重）量這一術語是歷史上形成的，已為使用者所理解，進而提出“原子質量”表示核素的量，以區(qū)別于元素的原子量。
?核素和元素也是有區(qū)別的
核素和元素是有區(qū)別的。元素是指具有相同質子數(shù)的同一類原子的總稱，核素則是具有一定數(shù)目的質子和一定數(shù)目的中子的一種原子，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，核素指的是質子數(shù)相同、中子數(shù)也相同的原子。
從發(fā)展的觀點看問題，過去常說的放射性“元素”，非放射性“元素”，應當用“核素”來代替。說成穩(wěn)定核素、放射性核素。
?放射性元素、非放射性元素都是可以轉化的
元素，無論是放射性元素還是非放射性元素都是可以轉化的，前者可天然轉化，后者可通過人工方式實現(xiàn)轉化。以前那種認為元素是絕對不變的、不可轉化的觀點，最終被證明是沒有根據(jù)的。
相關推廣
一個原子是由原子核和核外高速運動的電子所組成的。原子核又是由質子和中子組成的（不是分兩層）每一個質子帶一個單位正電荷，有多少個質子就帶多少單位正電荷，質子所帶的正電荷數(shù)就叫核電荷數(shù)，所以核電荷數(shù)=核內質子數(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。這是因為每一個電子是帶一個單位的負電荷，而整個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)。
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