第二节 原子

我们已经知道，有些物质是由分子构成的。科学实验还证明，有些物质是由另一种微粒——原子直接构成的。例如，金刚石和石墨是由许多碳原子直接构成的，铝是由许多铝原子直接构成的，铜是由许多铜原子直接构成的。

什么是原子

分子是构成物质的一种微粒，它能不能再分呢？

实验证明，当我们加热一种称作氧化汞的红色粉末时，红色的氧化汞会逐渐消失，而生成了银白色的金属汞和氧气。所以会发生这种变化，是因为氧化汞受热时，氧化汞分子被破坏了，变成了两种更小的微粒——汞微粒和氧微粒。这些微粒要重新组合：汞微粒彼此结合构成金属汞；氧微粒结合成氧分子，许多氧分子构成了氧气。这说明氧化汞分子在化学变化中是可分的， 由它分成的更小的微粒在化学变化中却不能再分了。科学上把这种更小的微粒叫做原子。

原子是化学变化中的最小微粒。

氧化汞受热时发生的化学反应，可用下图表示：

图 2-3 氧化汞受热分解示意图

凡由分子构成的物质，它们的分子都是由原子构成的。例如，氧化汞分子是由汞原子和氧原子构成的，氧分子是由氧原子构成的，二氧化碳分子是由碳原子和氧原子构成的，等等。

原子有一定的体积和质量。原子的体积很小，如果把 1 亿个氧原子排成一行，它的长度也只有 1 厘米多一些。原子的质量也很小，1 个氧原子的质量是 2.657×10-26 千克。原子虽然很小，但人们还是通过实验证明了它的存在。彩页中硅原子图像照片，是 1991 年中国科学院化学研究所扫描隧道显微镜实验室拍摄的，它使我们更清楚地看到在固体硅的表面硅原子的排布情况。

另外，原子间有间隔，原子也在不停地运动。

原子还能再分吗

原子是化学变化中的最小微粒，它还能再分吗？1897 年英国科学家汤姆生(1856～ 1940)在实验中发现了电子，揭示了原子内部的秘密，使人们逐渐认识到原子是具有复杂结构的微粒。原子虽然在化学变化中是最小微粒，不能再分，但是用其它方法，还是可以把它分割开的。

科学实验证明，原子是由居于原子中心的带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成的。

原子核在原子中占的体积很小，它的半径约为原子半径的万分之一，它的体积只占原子体积的几千亿分之一。假设原子像一座十层大楼，那么原子核就像一只樱桃那样小，在原子里有一个“很大”的空间。

原子核虽然很小，但仍有复杂的结构，它还可以再分。核电站就是利用原子核裂变时所释放出的巨大能量来发电的。科学实验证明，原子核是由质子和中子两种微粒构成的。每个质子带 1 个单位正电荷，中子不带电，可见原子核所带的正电荷数(简称核电荷数)，就是原子核内的质子数。

核外电子在原子核外那个“很大”的空间里做高速运动，每个电子带一个单位的负电荷。

下表列出了几种原子的组成。表 2—1 几种原子的组成

【议一议】在一个原子中，核内的质子数、核电荷数和核外电子数之间有什么关系？

在一个原子中，核内的质子数(核电荷数)等于核外的电子数。由于核内质子所带的正电荷总数和核外电子所带的负电荷总数相等，因而整个原子不显电性。

同一类原子，其核电荷数都相等；不同类的原子，核内的质子数不同， 因而其核电荷数也不同。

根据实验测定，质子的质量等于 1.6726×10-27 千克，中子的质量等于

1.6748×10-27 千克，它们都约是电子质量的 1836 倍。电子的质量很小，原子的质量主要集中在原子核上。

原子具有复杂的结构，随着科学的发展，人类对原子结构的认识将会不断深化。