宇宙中的一切——你坐的椅子、你喝的水，甚至你自己的身体——都由原子构成。原子小得惊人（直径约为 0.0000001 毫米），但只要理解它的结构，几乎整个化学都能讲通。下面来看它是怎么回事。

原子和元素周期表还是太难入手？

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原子是什么

原子 是仍然保有某种元素化学性质的最小单位。原子由三种更小的粒子构成：质子、中子和电子。
p⁺电荷 +1质子n⁰不带电中子e⁻电荷 −1电子
原子里的三种主要粒子及其电荷。
粒子所在位置电荷相对质量
质子原子核+11
中子原子核01
电子围绕原子核的电子层−1≈ 0（可以忽略）
中性原子的质子数和电子数相等，电荷互相抵消。决定一个原子属于哪种元素的，是它的质子数——改变质子数，就变成了完全不同的元素。

原子核与电子层

质子和中子紧密地聚在原子中心的 原子核 里。电子在原子核周围的区域运动，这些区域叫做 电子层（或能级）。每一层能容纳的电子数都有上限。

6p⁺6n⁰e⁻e⁻e⁻e⁻e⁻e⁻第1层第2层
碳原子（原子序数 6）的玻尔模型：原子核里有 6 个质子和 6 个中子，6 个电子分布在两层上。
  • • 第1层（离核最近）：最多 2 个电子
  • • 第2层：最多 8 个电子
  • • 第3层：最多 8 个电子（就前 20 种元素而言）
  1. 我们要把 11 个电子放进各层。
  2. 第1层：2 个电子。剩下：11 − 2 = 9。
  3. 第2层：8 个电子。剩下：9 − 8 = 1。
  4. 第3层：1 个电子。
  5. 钠：2, 8, 1  （也写作 2.8.1）

原子序数、质量数与同位素

原子序数 是原子核里质子的个数，每种元素各不相同。氢 = 1 个质子，碳 = 6 个质子，金 = 79 个质子。
质量数 是原子核里质子与中子的总数。Mass number = protons + neutrons
  1. 中子 = 质量数 − 原子序数
  2. 中子 = 12 − 6 = 6 个中子
同位素 是同一种元素、中子数不同的原子——所以原子序数相同，质量数不同。例如碳 12（¹²₆C）和碳 14（¹⁴₆C）——两者都有 6 个质子，但中子分别是 6 个和 8 个。
同一元素的同位素在化学反应中表现几乎相同（电子数相同＝化学性质相同）。但物理性质可能不同——有些同位素具有放射性（例如用于碳定年的碳 14）。

元素周期表——为什么这样排列

元素周期表按原子序数的顺序排列了所有已知元素。处于同一 列（族）的元素，最外层电子数相同——这正是它们化学性质相似的原因。

H

氢

第 1 号 | 1

1 个电子，1 层

He

氦

第 2 号 | 2

最外层已满——非常稳定

Li

锂

第 3 号 | 2, 1

最外层 1 个电子——活泼

Ne

氖

第 10 号 | 2, 8

最外层已满——稀有气体

Na

钠

第 11 号 | 2, 8, 1

最外层 1 个电子——活泼

Cl

氯

第 17 号 | 2, 8, 7

最外层 7 个电子——活泼

原子、分子和化合物： 原子是单个粒子（例如 Na）。分子是两个或更多原子结合在一起（例如 O₂——两个氧原子）。化合物是由不同元素组成的分子（例如 H₂O——氢和氧）。
  • 原子序数 = 质子数（每种元素独有）。
  • 质量数 = 质子 + 中子。
  • 中子 = 质量数 − 原子序数。
  • 中性原子的质子数与电子数相等。
  • 电子按顺序填层：2、8、8（前 20 种元素）。
  • 同位素：同一元素，中子数不同。

  1. 氧的原子序数是 8，质量数是 16。一个中性氧原子有多少个质子、中子和电子？

    提示：中子 = 16 − 8。电子 = 质子（中性原子）。

  2. 写出镁（原子序数 12）的电子排布。

    提示：按顺序填层：2、8，余下的放在第3层。

  3. 某原子有 17 个质子和 18 个中子。它的质量数是多少？它是哪种元素？

    提示：质量数 = 质子 + 中子。原子序数 17 是氯。

  4. 氯 35 和氯 37 是同位素。它们有什么相同？有什么不同？

    提示：相同：质子（17）。不同：中子（18 和 20）。

  5. 同一族的元素为什么反应方式相似？

    提示：想一想它们的最外层电子。

接下来：化学键与反应

理解了原子之后，下一步是原子如何结合——离子键（电子转移）和共价键（电子共用）。这两者解释了为什么水是液体、食盐是晶体。如果你想把化学真正弄懂，先从一次咨询开始，我们陪你一起把它理清。