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原子
化學(xué)反應不可再分的基本微粒
原子（atom）是在不釋放帶電粒子的情況下物質(zhì)可以被分解的最小單位。在希臘語(yǔ)中，atoms意為“不可再分”。在化學(xué)變化中不會(huì )發(fā)生改變，原子是所有生命和物質(zhì)組成的基本單位。但是，原子并不是最小物質(zhì)，原子是由原子核和核外電子構成的。
基本信息
中文名
原子
英文名
atom
類(lèi)型
物理、化學(xué)概念
組成
原子核、核外電子
簡(jiǎn)介
原子在化學(xué)變化中是不可在分割的，但是原子并不是構成物質(zhì)的最基本單元。因為原子是由原子核和核外電子構成的，而原子核是由帶一個(gè)單位正電荷的質(zhì)子和不帶電的中子構成的，他們之間靠強相互作用結合在一起形成原子核。質(zhì)子和中子還可以繼續分解，它們由更小的夸克構成。
不同原子的半徑一般是不同的，但是具有相同的數量級，即10m。在現有的理論和科學(xué)水平下，夸克和電子都是不可再分的，它們都是最基本的粒子。在玻爾原子模型中，相比于原子核依靠強相互作用，電子在原子核外做高速運動(dòng)，速度可達10m/s。
原子并不是一個(gè)致密的實(shí)心結構，原子核和核外電子之間有很大的空隙，電子以電子云的形式存在于原子核周?chē)?/span>
氙核外電子排布圖
發(fā)展歷史
原子最早是哲學(xué)上具有本體論意義的抽象概念，雖然在今天看來(lái)存在很多謬誤，但引發(fā)了人類(lèi)探究世界物質(zhì)組成的基始和本源。
早期原子本體論
古希臘人們探究世界物質(zhì)組成的本質(zhì)，是基于哲學(xué)這一框架。人們利用哲學(xué)的思辯和樸素猜想，來(lái)探究物質(zhì)的基本組成，而思辯是沒(méi)有科學(xué)驗證的一層層推測。因此，對于世界物質(zhì)的組成，人們有著(zhù)不同的認知。
古希臘元素論很好的為原子論奠定了基礎，阿納克西美尼認為萬(wàn)物的本源是氣，元素就是氣；而赫拉克利特則認為世界萬(wàn)物最基本元素為火；古希臘的哲學(xué)家柏拉圖提出“四元素”說(shuō)，認為火、水、氣、土四種元素是組成世界的基本要素；恩培多克勒又提出多元素本原論。多家學(xué)說(shuō)的流行促進(jìn)了人們去探究物質(zhì)的真正本源，古希臘元素論為留伯基和德謨克利特的原子論奠定了重要思想基礎。
德謨克利特
古希臘自然哲學(xué)家阿那克薩戈拉的“種子論”是對物質(zhì)基本構成的新探索，德謨克利特在此基礎上，從物質(zhì)構造層面猜想不可分割的物質(zhì)，既而提出原子論。德謨克利特認為原子有各自的大小、形狀和位置，不同的物質(zhì)由不同原子構成；原子是不可分割的，是構成物質(zhì)的本源；原子的數目是無(wú)限的，性質(zhì)是相同的，外部形狀的不同、結合時(shí)不同的排列順序及位置的差異、相互碰撞后形成的各種旋渦形成了生物的多樣性；運動(dòng)是原子的本質(zhì)特征；原子體積是很小的，肉眼是無(wú)法觀(guān)察到的。
近代原子微粒說(shuō)
1661年羅伯特·波義耳（R.Boyle）出版了《懷疑的化學(xué)家》，這一著(zhù)作的問(wèn)世，被譽(yù)為“近代化學(xué)的開(kāi)端”。在書(shū)中，R.Boyle對17世紀60年代以前歐洲的化學(xué)思想提出了懷疑，其中包括"元素"概念、化學(xué)物質(zhì)的構成方式。
18世紀中期，俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫（Mikhil Vasilievich Lomonosov）在微粒哲學(xué)的基礎上闡述了物質(zhì)結構的概念，他認為物體是由微粒組成的，物體的性質(zhì)取決于組成物體的微粒的性質(zhì)，物體的微粒運動(dòng)的結果產(chǎn)生熱。
1803年，英國科學(xué)家道爾頓（John Dalton）把原子學(xué)說(shuō)第一次從推測轉變?yōu)榭茖W(xué)概念。道爾頓原子論的創(chuàng )立是近代原子論的重要里程碑，他提出了著(zhù)名的原子學(xué)說(shuō)：物質(zhì)是由具有一定質(zhì)量的原子構成的，元素是一類(lèi)原子的總稱(chēng)，化合物是由構成該化合物成分的元素的原子結合而成的，進(jìn)一步說(shuō)明了化學(xué)反應的實(shí)質(zhì)就是原子的重新組合，通過(guò)原子量的計算，可以推測物質(zhì)的組成。
道爾頓
法國化學(xué)家在進(jìn)行氣體實(shí)驗的基礎上，發(fā)現了“氣體化合定律”與道爾頓原子論相互補充，為阿伏伽德羅“分子-原子”學(xué)說(shuō)奠定了基礎。
1811年，意大利科學(xué)家阿伏加德羅（Ameldeo Avogardo）認為構成氣體的粒子不是原子，而是分子。單質(zhì)屬于分子，分子是由同種原子構成的，化合物的分子是由幾種不同的原子構成的。在此基本框架上，經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的不斷探索，新的原子分子學(xué)說(shuō)逐步完善：物質(zhì)是由分子組成的，分子是保留原物質(zhì)性質(zhì)的最小微粒。分子是由原子組成，原子則是用化學(xué)方法不能再分割的最小粒子，它已失去了原物質(zhì)的性質(zhì) 。
1827年，英國科學(xué)家布朗（Robert Brown）通過(guò)實(shí)驗證實(shí)了分子的存在和分子運動(dòng)的存在。
現代原子結構論
直到19世紀末，“原子不可分割”這一理論才被推翻。
1895年11月8日，德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現了x射線(xiàn)，因此獲得1901年首屆諾貝爾物理學(xué)獎；
1896年5月18日，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現了天然物質(zhì)鈾的放射性現象，后來(lái)居里夫婦又發(fā)現已知元素釷的放射性，并發(fā)現了新的放射性元素釙和鐳；
1897年4月30日英國物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現了電子。
X射線(xiàn)、原子放射性和電子的發(fā)現被稱(chēng)為19世紀末物理學(xué)的三大發(fā)現。尤其是電子的發(fā)現突破了道爾頓原子模型的框架。既然電子來(lái)源于原子，就完全可以證明原子是可分的。
1904年湯姆遜提出了一種原子模型．認為原子的主體部分是一個(gè)平均分布著(zhù)正電荷的原子球，帶正電荷的原子球中鑲嵌著(zhù)許多電子，電子和正電荷相互抵消，從而原子顯中性。原子中的正負電荷通過(guò)靜電作用達到穩定，電子就像葡萄干鑲嵌在原子球的面包上一樣，這個(gè)模型被叫做葡萄干面包模型。
1911年歐內斯特·盧瑟福提出帶原子核的原子構型。他做了著(zhù)名的α粒子散射實(shí)驗。實(shí)驗用高速飛行的α粒子轟擊極薄的金箔，發(fā)現絕大多數α粒子并沒(méi)有改變它們的前進(jìn)方向，但是一小部分α粒子改變了原來(lái)的運動(dòng)方向，有一定角度的偏轉。即發(fā)生了散射現象；只有極少數的α粒子偏轉得特別厲害，甚至完全彈了回來(lái)。這些新發(fā)現的實(shí)驗現象用湯姆遜的“棗糕”模型是無(wú)法解釋的。盧瑟福原子模型認為原子中絕大部分空間是被帶有負電的電子占據的，但是在中心的微小區域里有一個(gè)原子核，它包含了所有的正電荷及幾乎整個(gè)原子的質(zhì)量，并且把構成原子核的粒子稱(chēng)為質(zhì)子。但是，該模型解釋了物質(zhì)的帶電屬性，但是不能解釋所有原子的質(zhì)量，直到1932年查德威克(James Chadwick)發(fā)現原子核中還有另外一種不帶電的粒子(中子)后，這個(gè)問(wèn)題才被解決，即原子的質(zhì)量主要由帶正電荷的質(zhì)子和不帶電荷的中子共同決定。
1913年玻爾依據普朗克的量子理論，提出了原子的量子化軌道模型的假說(shuō)。在玻爾模型中，電子不是隨意占據在原子核的周?chē)窃诠潭ǖ膶用嫔线\動(dòng)，當電子從一個(gè)層面躍遷到另一個(gè)層面時(shí)，原子便吸收或釋放能量，玻爾在行星模型的基礎上提出了核外電子分層排布的原子結構模型。
1923年法國物理學(xué)家德波羅意提出電子等微觀(guān)粒子也具有波動(dòng)性和粒子性的假說(shuō)；
1926年奧地利物理學(xué)家薛定諤建立了電子波動(dòng)方程；德國物理學(xué)家海森堡提出“測不準原理”。電子在核外有些地方出現的幾率大，在有些地方出現的幾率小，通常用所謂的“電子云”名稱(chēng)形象地加以描述。電子運動(dòng)的軌道也不是傳統意義上的軌道。而是通過(guò)求解薛定諤波動(dòng)方程的一個(gè)統計值，指的是電子出現幾率最大的區域。
構成
原子核
原子核（atomic nucleus）是由質(zhì)子和中子構成。原子的質(zhì)量主要就集中在原子核，占到99.96%以上原子的質(zhì)量。原子核體積極小，直徑在10至10m之間，體積只占原子體積的幾千億分之一。原子核的密度極大，約為1014g/cm，構成原子核的質(zhì)子和中子之間存在介子，以傳遞原子核內巨大的吸引力稱(chēng)作強力，強力比電磁力強137倍，故能克服質(zhì)子之間所帶正電荷的電磁斥力而結合成原子核。原子核的能量極大, 當原子核發(fā)生裂變或聚變時(shí)，會(huì )釋放出巨大的原子核能，即原子能。
質(zhì)子（proton）
帶有1.6 × 10庫侖(C)正電荷，質(zhì)子的直徑約為1.6~1.7×10 m，質(zhì)量約為1.6726×10Kg。質(zhì)子含有兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克 ，還有所謂的虛夸克和反夸克 ，虛夸克和反夸克由膠子形成 (彈簧狀 )，膠子是強力場(chǎng)粒子；還有奇異夸克及其反夸克。所有的粒子都有其自身的角動(dòng)量或自旋，粒子的轉動(dòng)形成軌道角動(dòng)量，最終產(chǎn)生質(zhì)子的自旋1／2。
中子（neutron）
作為組成原子核的基本粒子之一，不帶電，因此被稱(chēng)為中子。它是由劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗室的英國物理學(xué)家詹姆斯·查德威克于1932年發(fā)現的。中子對輕的原子核非常敏感，能夠精確測得分子結構中的氫原子位置，還能定位“摻雜”在重原子中的其他輕原子。中子的這種特性，使它能夠“拍攝”到材料的微觀(guān)結構，跟蹤正在運動(dòng)中的原子核分子的行為。
電子
湯姆孫使用真空度極高的管子在1897年證實(shí)了陰極射線(xiàn)在電場(chǎng)中發(fā)生偏轉，這是判定陰極射線(xiàn)實(shí)際是帶電粒子的決定性證據。自此以后，陰極射線(xiàn)便被承認是一種粒子，該粒子（即電子）的質(zhì)量?jì)H僅是氫原子質(zhì)量的一個(gè)很小的分數值(現在已知值為1／1837)。電子帶負電，電量為1.602×10C，是電量的最小單元，質(zhì)量為9.10956×10kg（氫原子質(zhì)量的1/1830），常用符號e表示。
電子云
由于電子在原子核外同不區域出現的概率不同，通常用小黑點(diǎn)來(lái)表示核外電子在某處出現的幾率大小。小黑點(diǎn)密，說(shuō)明電子云密度值大，即電子在該處出現的幾率大；小黑點(diǎn)疏，說(shuō)明電子云密度值小，即電子在該處出現的幾率小；電子出現機會(huì )最大的區域，就是電子云密度最大的地方。把電子出現的幾率相等的地方聯(lián)接起來(lái)的線(xiàn)，稱(chēng)為等密度線(xiàn)，亦稱(chēng)電子云的界面，這個(gè)界面所包括的空間范圍稱(chēng)為原子軌道。
電子云輪廓圖
特性
核輻射
通常稱(chēng)之為放射性，存在于所有的物質(zhì)之中。核輻射是原子核從一種結構或一種能量狀態(tài)轉變?yōu)榱硪环N結構或另一種能量狀態(tài)過(guò)程中所釋放出來(lái)的微觀(guān)粒子流，這種核轉變也叫做放射性核衰變。核衰變有三種類(lèi)型。
α衰變
β衰變
放射性核自發(fā)地放射處β射線(xiàn)（高速電子）或者俘獲軌道電子而變成另一種新核的現象。βˉ衰變，原子核自發(fā)地放射出一個(gè)電子的核轉變過(guò)程，核內的一個(gè)中子轉變?yōu)橘|(zhì)子，同時(shí)釋放一個(gè)電子和一個(gè)反電中微子；β衰變，原子核自發(fā)地放射出一個(gè)正電子的核轉變過(guò)程，核內的一個(gè)質(zhì)子轉變成中子，同時(shí)釋放一個(gè)正電子和一個(gè)電微中子。
γ衰變
原子磁矩
在原子中，電子因繞原子核運動(dòng)而具有軌道磁矩；電子因自旋具有自旋磁矩；原子核、質(zhì)子、中子以及其他基本粒子也都具有各自的自旋磁矩，而原子磁矩就是原子內部各種磁矩總和的有效部分，物質(zhì)具備磁性的本質(zhì)原因就是因為原子磁矩。
原子能級
原子由原子核和核外繞核運轉的電子構成，電子由于具有不同的能量，就按照各自不同的軌道圍繞原子核運轉，即能量不同的電子處于不同的相應等級。原子處于最低能級，電子在離核最近的軌道上運動(dòng)的定態(tài)稱(chēng)為基態(tài)；原子吸收能量后從基態(tài)躍遷到較高能級，電子在較遠的軌道上運動(dòng)的定態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。
冷原子
溫度是物質(zhì)內部熱運動(dòng)的量度，若讓原子無(wú)限接近絕對零度，就可以形成冷原子。冷原子的特性：動(dòng)能小，可用弱場(chǎng)(如磁場(chǎng)梯度、光場(chǎng))操控，空間位置可高精度控制；de Broglie波長(cháng)大，原子的物質(zhì)波波動(dòng)性明顯；熱運 動(dòng)小，光譜一級和二級Doppler加寬很小，有利于精密測量；速度低，原子與光相互作用時(shí)間長(cháng)。
重要參數
原子半徑
指基態(tài)電子組態(tài)的原子中，最外層電子到原子核的距離。原子半徑與原子所處的環(huán)境有關(guān)。原子半徑取決于它與環(huán)境中原子之間的相互作用力，于是原子半徑通常就用原子與原子之間作用力的性質(zhì)來(lái)定義。
共價(jià)半徑
同種元素的原子以共價(jià)鍵鍵合成分子或晶體時(shí)，鍵連原子間距離的一半稱(chēng)為共價(jià)半徑，影響共價(jià)半徑大小的因素有：共價(jià)鍵的鍵級、共價(jià)鍵的極性、原子軌道雜化方式等。
金屬半徑
金屬晶體中兩個(gè)臨近原子距離的一半即為金屬半徑。
范德華半徑
在分子晶體中，兩個(gè)相鄰原子間距離的一半即為范德華半徑。
相對原子質(zhì)量
以一種碳原子質(zhì)量的1/12作為標準（約1.67×10kg），其他原子與它相比較，所得的比值，作為這種原子的相對原子質(zhì)量，簡(jiǎn)稱(chēng)原子量，符號為Ar，單位為1。
電離能
基態(tài)的氣態(tài)原子失去電子，必須克服核電荷對電子的引力而所需要的能量，不做具體說(shuō)明，即為第一電離能，在此基礎上再移走一個(gè)電子所需的能量叫做第二電離能。第一電離能的大小隨著(zhù)原子序數遞增呈規律性變化。
價(jià)電子
一般指的是原子核外最外層電子，但是過(guò)渡元素的價(jià)電子不僅是最外層電子，次外層電子及某些元素的倒數第三層電子也可成為價(jià)電子。
電負性
電負性表示原子形成正負離子的傾向或化合物中原子對成鍵電子的吸引能力相對大小的量度。隨著(zhù)原子序數的遞增，原子電負性呈現規律性變化。
電子親和能
指基態(tài)氣態(tài)原子獲得一個(gè)電子變成負一價(jià)氣態(tài)離子釋放出的能量稱(chēng)為該原子的第一電子親和能，同理也有第二電子親和能。第一電子親合能一般為正值，而第二電子親和能一般均為負值。電子親和能越大，表示氣態(tài)原子得到電子傾向性越大，非金屬性也就越強。
原子數與原子序數
某元素于非單原子狀態(tài)（分子或化合物）時(shí)的數目，在化學(xué)式中寫(xiě)在元素符號的右下方（右下標）。如：CO2，數字2的意義為：一個(gè)CO2分子含有兩個(gè)O原子。
相關(guān)概念
核素
一類(lèi)具有確定質(zhì)子數、中子數和能量狀態(tài)的中性原子。核素的表示形式：X、ZX，例如O。
同位素
同核異能素
質(zhì)量數和質(zhì)子數均相同但處于不同能量狀態(tài)的一類(lèi)核素。原子核和原子一樣具有分立的能級狀態(tài)，一定條件下，可以在不同能級間躍遷。
同中子異位素
具有相同中子數，不同質(zhì)子數的一類(lèi)核素。如，18Ar、20Ca。
同量異位素
質(zhì)量數相同，質(zhì)子數不同的一類(lèi)核素。如，18Ar、20Ca。
原子相關(guān)的文章
腦炎是指腦實(shí)質(zhì)受病原體侵襲導致的炎癥性病變。絕大數的病因是病毒，也可由細菌、霉菌、螺旋體、立克次氏體、寄生蟲(chóng)等感染引起。腦炎的發(fā)病多因機體抵抗力下降，病原菌趁機通過(guò)呼吸道，消化道，性傳播和密切接觸等各種形式，經(jīng)過(guò)血循環(huán)，透過(guò)血-腦屏障進(jìn)入到大腦，或是腦組織鄰近部位感染直接侵犯腦組織，從而引起腦炎的發(fā)
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
作者
