首先,我想引用一本介紹元素和原子的書中的句子:
元素是物質的基本(純)形式,不能分解為更簡單的形式。
元素由稱為原子的粒子組成。原子是任何元素的最小單位[...]
第一個引號指出元素不能分解為更簡單的形式,但是第二個引用說元素是由原子形成的,這意味著元素可以分解為更簡單的形式(原子)嗎?
原子和元素之間的區別使我感到困惑。
首先,我想引用一本介紹元素和原子的書中的句子:
元素是物質的基本(純)形式,不能分解為更簡單的形式。
元素由稱為原子的粒子組成。原子是任何元素的最小單位[...]
第一個引號指出元素不能分解為更簡單的形式,但是第二個引用說元素是由原子形成的,這意味著元素可以分解為更簡單的形式(原子)嗎?
原子和元素之間的區別使我感到困惑。
我同意,您引文中的措詞有點不清楚。杰斐遜實驗室頁面解釋什麼是原子,元素,化合物和混合物的最簡單方法是什麼?
原子
是普通物質的最小部分
元素是
一種完全由一種原子構成的物質
原子本身可以被“分解”為較小的亞原子粒子(質子,中子和電子)-這些原子的數量(特別是質子數)定義了每個元素。
例如,以非電離形式,碳元素完全由碳原子構成,每個碳原子具有6個質子和6個電子,而鎘原子則具有48個質子和48個電子,構成元素鎘。 p>
中子的數量會隨特定元素的原子而變化,從而形成同位素,該同位素(通過鏈接):
例如,碳- 12,碳13和碳14是電子的三個同位素分別質量數為12、13和14的碳。碳的原子序數為6,這意味著每個碳原子具有6個質子,因此這些同位素的中子數分別為6、7和8。
單個元素可以與鑽石和石墨形成繩索,例如碳,(如下所示)。它們都由元素碳的原子組成,但是結構不同。
下面是石墨烯的功函數工程(Garg等,等(2014年)
鑑於您似乎是化學的新手,所以我認為您可能會從只學習高中化學的人的描述中受益。
我們將以水為例,因為您可能聽說過它被稱為H 2 sub> O。
單個“塊”水H 2 sub> O是。
它包含2個元素:氫和氧。
但是它包含3個原子。 >,2個氫和1個氧。
原子包含甚至更小的碎片,稱為亞原子粒子。共有三種:質子,中子和電子。質子數定義元素是什麼。
1個質子-氫
2質子-氦
12質子-碳等。
質子總數+中子是原子的原子量
元素可以包含不同數量的中子。這些稱為同位素。
Hydrogen-1具有1個質子
Hydrogen-2具有1個質子1個中子
Hydrogen-3具有1個質子2個中子
這些不同形式的氫是
元素 在化學上具有兩個略有不同的含義:
關於化學的教科書可能會淡化這種區別,因為它們不是關於哲學的教科書。
不同的元素通過原子序數來區分(例如: 8 )。原子序數是原子的特徵,無論它是自由的還是束縛的,中性的還是離子化的。原子數是原子核中的原子或質子數(化學上是不可變的),並且原子核中的電荷相同(以適當的單位)。它是所有化學過程中都保留的不變性。元素是原子的分類。對於每個自然 Z ,所有原子序數為 Z 的原子都構成一個化學元素:廣義的原子種類(儘管同一元素的不同原子並不總是相同的)。任何一個原子表示(與某個元素有關),並且僅與一個元素有關。
元素物質由相同元素的原子組成,不包含其他元素的原子。它可以由自由原子(對於稀有氣體),分子(對於cece {O2} $)或晶體形成。當化學家試圖分離一種元素時,i。 e。將其原子聚集在一個地方,就會生成元素物質。因此,化學家使用一個“元素”一詞,帶有兩個略有不同的表示形式。當我們問:“水由哪些元素組成?”時,我們假設物種(氫和氧,水由哪些原子組成),而不假設水包含$ \ ce {H2} $或$ \ ce {O2} $(儘管可能會少量)。
原子與所有這些有什麼不同?原子是身體。我們可以將它們視為事物:存在一個原子,兩個原子,三個原子,等等。在一個水中$ \ ce {H2O} $分子中有多少個原子?一共有三個:氫的兩個原子和氧的一個原子。水中(分子)有多少個元素?氫和氧這兩個元素。
這是元素的IUPAC定義:
https://doi.org/10.1351/goldbook.C01022
- p一種原子;原子核中具有相同質子數的所有原子。
- ol>
由原子核中具有相同質子數的原子組成的純化學物質。有時將此概念稱為不同於1中定義的化學元素的基本物質,但大多數情況下術語化學元素用於兩個概念。
既然我們已有超過100年的原子作為原子核和電子的證據,那麼就不再需要經典的定義(“最小的粒子,無法分離”)。
原子是特定規模的術語,它是指一個粒子。傳統上,元素是宏觀尺度上的術語,它指物質(元素或化合物)的性質。
但是,它也用於表示原子類型,例如在“乙酸包含氧”的陳述中,這意味著它包含氧原子。當然,乙酸不是元素,也不是元素的混合物。為了由元素製成,您需要進行化學反應,因此元素不再是元素(但氧仍然是氧)。
混淆來自定義的第一部分:元素是一種原子。我們將原子核中具有8個質子的原子稱為“氧原子”。對於特殊的和宏觀的尺度,最好有單獨的單詞,但是我們沒有。
元素是由全部具有相同質子數的原子組成的物質。因此,一個元素可以由多個原子組成(例如成對存在的氧)。原子由原子核和一些電子組成。
來源:IGCSE Chemistry
原子是一個東西;元素是事物的類型。
原子是質子,中子和電子的集合。處於中性狀態的單個孤立原子具有一定數量的質子,相同數量的電子和一定數量的中子(較輕元素的質子數量約為質子,較重元素的質子數量約為質子的數量)。原子中的中子或質子的數量僅由於放射性過程或粒子加速器中的高能相互作用而改變。我的意思是真的是[em] 高能量:即使您考慮炸毀炸藥棒,也幾乎不足以使質子和中子混亂。當原子聚集在一起並共享電子或彼此電子時,就會發生化學反應。化學反應一直在發生,許多化學反應不需要大量能量:電子從原子到原子的移動通常非常容易。
因此,原子的化學取決於原子數。電子和孤立原子中的電子數直接取決於質子數。電子非常容易添加和去除原子(只需在氣球上摩擦氣球即可:靜電是因為您在頭髮和氣球之間轉移了電子),因此我們根據原子中質子的數量對其進行分類。中子不是那麼重要:我將在最後對它們進行註釋。
因此,原子的元素由質子數決定。氫的所有原子均具有一個質子,且所有具有一個質子的原子均為氫。兩個質子是氦,三個是鋰,十七是氯,79是金,等等。元素的純樣品僅包含該類型的原子:例如,鐵的純樣品僅包含具有26個質子的原子。另一方面,水不是元素:水分子由兩個氫原子(每個質子一個)和一個氧原子(八個質子)共享電子組成。
現在,聲稱元素“不能分解成更簡單的形式”意味著什麼?為什麼原子不“更簡單的形式”呢?嗯,它們不是簡單形式,因為鐵原子是鐵:它是相同形式,而不是簡單形式。這樣想吧。如果我給您一塊純鐵,您所能做的就是將其分解成較小的鐵塊,或者將其分解成更複雜的物質,例如讓其生鏽-鐵和氧氣形成的生鏽。您可以製造的最小的鐵塊是單個鐵原子,但這仍然只是一個令人難以置信的微小鐵塊。如果您想分解單個鐵原子之外的鐵塊,則需要使用核反應堆或粒子加速器之類的東西,最後,您將能夠得到不是鐵的東西。 ,因為您已經更改了原子中的質子數。
讓我們與水進行對比。如果我給您一桶純淨水,就像鐵塊一樣,您可以將其分成越來越小的樣本,最終得到單個水分子。但是您可以做其他事情:如果您通過水中的電,則它會分解為純氫和純氧。這些是“較簡單的”物質,因為每種物質僅由一個元素的原子組成,而水俱有兩個元素的原子。
中子呢?好吧,就化學而言,它們沒有做很多事情,具有相同質子數但具有不同數量中子的原子比具有相同質子的原子更相似(例如,它們本質上具有相同的化學性質)。中子數量,但質子數量不同。通過質子的數量進行分類更有意義,因為它決定了電子的數量,也決定了化學。
假設您嘗試改為根據中子的數量對原子進行分類。好吧,大多數氬原子(18個質子)有22個中子,但是一些氯原子(17個質子)和相當一部分鉀原子(19個質子)也有22個中子。您可能知道,氬氣,氯氣和鉀氣絕對不同。另一方面,具有22個中子的鉀原子的行為幾乎與最常見的具有21個中子的鉀原子的行為相同。