【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第三章原子结构和元素周期律

§3-2原子核的结构，同位素

【01】在上一节里我们已经知道，原子核是带有正电的；并且知道，镭会蜕变成氦和氡。科学家认为，原子的蜕变现象是由于原子核内部发生了变化而引起的。由此可见，原子核一定具有比较复杂的结构。原子核的结构究竟是怎样的呢？

原子核的结构

【02】1919年，芦瑟福发现，原子核所带的正电，实际上是由核中的一种微粒，叫做质子所具有的。每1个质子带1个单位的正电荷，它的质量大约等于氢原子的质量1，实际上就是氢原子的核。

【03】质子带1个单位的正电荷，它的质量约等于1；同时我们已经知道，原子的质量几乎全部集中在核上，那末，如果原子核完全由质子组成，某种元素的原子核所带的正电荷，在数值上岂不是等于该种元素的原子量吗？事实上并不这样。例如，钠的原子核带11个正电荷，但它的原子量却是23。因此，原子核里除了质子以外，必然还存在着别种微粒。

【04】后来发现，在原子核里除了含有质子以外，还含有另一种微粒。这种微粒的质量跟质子的质量大约相等，它不带电，叫做中子。

【05】根据上述发现，科学家提出了关于原子核组成的理论：原子核是由质子与中子组成的；原子核里质子的数目等于原子核所带的正电荷数；原子核里中子的数目，等于这种元素的原子量的数值减去原子核里的质子数。例如，钠原子核里的正电荷数等于11，原子量是23。可以知道，钠原子核里含有11个质子和23-11=12个中子。

【06】到此，我们可以把组成原子的三种微粒和它们的性质归纳如下表：

【山语|| 原子是由居于原子中心的原子核与核外电子构成的，原子核是由质子和中子构成的。每个质子带1个单位的正电荷，每个电子带1个单位的负电荷，中子不带电。原子核内质子所带电荷与核外电子的电荷数量相等，电性相反，所以原子不显电性，即质子数=核外电子数。不同种类的原子的结构是不相同的。常见氢原子中没有中子。】

同位素

【07】在研究原子核组成的同时，科学家们还发现，同一种元素的原子具有相等的核电荷数，但是具有不同的原子量；而且经过仔细研究，发现大多数元素都是核电荷数相等而原子量不同的若干种原子的混和物。这是什么原因呢？我们知道，原子核所带的正电荷数，决定于核里所含质子的数目，而原子量，决定于核里质子和中子的总数。几种原子的核里既然带有同数的正电荷，同时又具有不同的原子量，那就可以知道，它们的核里一定有相同的质子数和不同的中子数。原子核里具有相同的质子数和不同的中子数的同一元素的几种原子，叫做同位素。

【08】例如，已经发现，氢有三种同位素，它们是普通氢、重氢和超重氢【普通氢的学名叫氕，读作piē(音：撇)；重氢的学名叫氘，读作dāo(音：刀)；超重氢的学名叫氚，读作chuān(音：川)】。它们的原子量分别等于1、2和3。这是因为普通氢的原子核里只有1个质子，重氢的原子核里含有1个质子和1个中子，而超重氢的原子核里含有1个质子和2个中子（图3·5)。通常我们用表示氢的三种同位素。（元素符号右上角的数字表示原子量，左下角的数字表示核电荷数）。

【09】这里有一个问题，元素的原子量，决定于核里质子和中子的总数，但质子和中子数都是整数，它们的质量也都是整数（各等于1，但一般元素的原子量为什么都带有小数呢？原来所有的元素一般都有同位素，只是同位素的数目各不相同。可是，对每种天然存在的元素来说，各同位素所占的百分比往往是固定的。我们通常所说的某种元素的原子量，实际上是某种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计算]）。例如，平常的氯是和二种同位素所组成的混和物，其中约占有77%，约占有23%，从而求得氯的原子量约等于35.5。（算法：35×77%+37×23%=35.5）这就是一般元素的原子量所以都带有小数的原因。

【10】在第一册（§1-7）【山注|| 1-1-07第2/3段，传送门CV20242165】我们已经知道，具有相同化学性质的同种原子叫做元素。现在学习了同位素后，我们就可以进一步理解，所谓同种原子就是指原子核具有相等核电荷数的一类原子；同种原子的化学性质相同，必然是它们具有相等核电荷数的缘故，也就是说，元素的化学性质决定于它的核电荷数。由此，我们可以给元素下一个更为完整和确切的定义：元素是具有相同核电荷数的一类原子的总称。【山语|| 每种元素都有几种不同的原子，但相同的是质子数，不同的是中子数和相对原子质量，元素的种类是由元素结构中的质子数决定的，自然界组成物质的元素只有一百多种。】

习题3-2

1、原子核是由哪些微粒组成的？整个原子又是由哪些微粒组成的？每种微粒的质量与电荷怎样？

2、既然原子是由带电的微粒所组成，为什么整个原子不显电性？

3、放射性物质放出的α粒子，按它所带的电荷和它的质量，可以理解它是由哪些微粒组成的？

4、根据原子结构理论，写出下列各概念的定义：元素；同位素；原子量。

5、为什么一般元素的原子量常带有小数？

6、如果说：“现在人类已发现了105种元素，也就是人类发现了105种不同的原子”。你认为对不对？为什么？

7、氧元素有三种同位素，这些同位素的质子数、中子数和电子数各是多少？【8个质子，8个中子，8个电子；8个质子，9个中子，8个电子；8个质子，10个中子，8个电子】

8、在钾的同位素的混和物里，约占93.4%，约占6.6%，求钾的平均原子量。【平均原子量=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几？【占90%，占10%】