核電荷數(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(hào)為52，碘的序號(hào)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(dòng)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。