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核電荷數(shù)

質(zhì)子所帶的正電荷數(shù)就叫核電荷數(shù)。一個(gè)原子是由原子核和核外高速運(yùn)動的電子所組成的。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,中子不顯電性,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)。對于原子,核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)。

  基本概念

  簡介

  核電荷數(shù)==質(zhì)子數(shù)==核外電子數(shù)==原子序數(shù)(離子內(nèi)則要去掉核外電子數(shù))質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)==相對原子質(zhì)量==質(zhì)量數(shù)。

  核電荷數(shù)的測定

  1913年,莫斯萊(HenryMoseley)用不同元素作為產(chǎn)生x射線的靶子,測定其波長。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,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

  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,碲的序號為52,碘的序號為53,碲理應(yīng)排在碘的前面。

  發(fā)現(xiàn)歷史

  荷蘭物理學(xué)家提出原子序數(shù)等于核電荷數(shù)

  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。

  元素周期系中的“位置”由核電荷數(shù)決定的

  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)

  放射性元素、非放射性元素都是可以轉(zhuǎn)化的

  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。


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