原子

（物理概念）

编辑

本词条由“科普中国”百科科学词条编写与应用工作项目审核。

原子（atom）指化学反应不可再分的基本微粒，原子在化学反应中不可分割。但在物理状态中可以分割。原子由原子核和绕核运动的电子组成。原子构成一般物质的最小单位，称为元素。已知的元素有119种。[1] 因此具有核式结构。

中文名原子化学名atom物理名atomy定义化学反应不可再分的基本微粒性质永不停息地做无规则运动

基本概述

编辑

原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位。一个正原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。而负原子的原子核带负电，周围的负电子带正电。正原子的原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。负原子原子核中的反质子带负电，从而使负原子的原子核带负电。当质子数与电子数相同时，这个原子就是电中性的；否则，就是带有正电荷或者负电荷的离子。根据质子和中子数量的不同，原子的类型也不同：质子数决定了该原子属于哪一种元素，而中子数则确定了该原子是此元素的哪一个同位素。[2] 原子构成分子而分子组成物质中同种电荷相互排斥，不同种电荷相互吸引。

原子直径的数量级大约是10⁻1⁰m。原子的质量极小，一般为-27次幂，质量主要集中在质子和中子上。原子核外分布着电子，电子跃迁产生光谱，电子决定了一个元素的化学性质，并且对原子的磁性有着很大的影响。所有质子数相同的原子组成元素，每种元素大多有一种不稳定的同位素，可以进行放射性衰变。

原子最早是哲学上具有本体论意义的抽象概念，随着人类认识的进步，原子逐渐从抽象的概念逐渐成为科学的理论。原子核以及电子属于微观粒子，构成原子。而原子又可以构成分子。

定义

化学变化中的最小微粒。

注意：原子是构成物质的最小粒子。是不对的，原子又可以分为原子核与核外电子，原子核又由质子和中子组成，而质子数正是区分各种不同元素的依据。质子和中子还可以继续再分。所以原子不是构成物质的最小粒子，但原子是化学反应中的最小粒子。

性质

①原子的质量非常小。

②不停地作无规则运动。

③原子间有间隔。

④同种原子性质相同，不同种原子性质不相同。

影响

原子的力量很大，其中原子核的能量被释放之后会有相对的危害。但也有好处，就是我们善于利用的话是可以帮助我们的。其中原子核的放射我们可以让植物吸收来减少我们的伤害。但我们通常可以做的是尽量少用有原子能量的东西，这样可以减少伤害了。要善于观察和及时了解新的方法才可以更好地预防。

发展历史

编辑

早期历史

关于物质是由离散单元组成且能够被任意分割的概念流传了上千年，但这些想法只是基于抽象的、哲学的推理，而非实验和实验观察。随着时间的推移以及文化及学派的转变，哲学上原子的性质也有着很大的改变，而这种改变往往还带有一些精神因素。尽管如此，对于原子的基本概念在数千年后仍然被化学家们采用，因为它能够很简明地阐述一些化学界的现象。

原子论是元素派学说中最简明、最具科学性的一种理论形态。英国自然科学史家丹皮尔认为，原子论在科学上

原子模型(14张)

“要比它以前或以后的任何学说都更接近于现代观点”。原子论的创始人是古希腊人留基伯（公元前500～约公元前440年），他是德谟克利特的老师。古代学者在论及原子论时,通常是把他们俩人的学说混在一起的。留基伯的学说由他的学生德谟克利特发展和完善,因此德谟克利特被公认为原子论的主要代表。

德谟克利特认为，万物的本原或根本元素是“原子”和“虚空”。“原子”在希腊文中是“不可分”的意思。德谟克利特用这一概念来指称构成具体事物的最基本的物质微粒。原子的根本特性是“充满和坚实”，即原子内部没有空隙，是坚固的、不可入的，因而是不可分的。德谟克利特认为，原子是永恒的、不生不灭的；原子在数量上是无限的；原子处在不断的运动状态中，它的惟一的运动形式是“振动”，原子的体积微小，是眼睛看不见的，即不能为感官所知觉，只能通过理性才能认识。

经过二十几个世纪的探索，科学家在17世纪~18世纪通过实验，证实了原子的真实存在。19世纪初英国化学家J.道尔顿在进一步总结前人经验的基础上，提出了具有近代意义的原子学说。这种原子学说的提出开创了化学的新时代，他解释了很多物理、化学现象。

原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位。一个原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。原子是化学变化的最小粒子，分子是由原子组成的，许多物质是由原子直接构成的。

原子的英文名是从希腊语转化而来，原意为不可切分的。很早以前，希腊和印度的哲学家就提出了原子的不可切分的概念。17和18世纪时，化学家发现了物理学的根据：对于某些物质，不能通过化学手段将其继续的分解。19世纪晚期和20世纪早期，物理学家发现了亚原子粒子以及原子的内部结构，由此证明原子并不是不能进一步切分。量子力学原理能够为原子提供很好的模型。

近代史

1661年，自然哲学家罗伯特·波义耳出版了《怀疑的化学家》（The Sceptical Chymist）一书，他认为物质是由不同的“微粒”或原子自由组合构成的，而并不是由诸如气、土、火、水等基本元素构成。恩格斯认为，波义耳是最早把化学确立为科学的化学家[3] 。

1789年，法国科学家拉瓦锡定义了原子一词，从此，原子就用来表示化学变化中的最小的单位。

道尔顿在《化学哲学新体系》中描述的原子

1803年，英语教师及自然哲学家约翰·道尔顿（John Dalton）用原子的概念解释了为什么不同元素总是呈整数倍反应，即倍比定律（law of multiple proportions）；也解释了为什么某些气体比另外一些更容易溶于水。他提出每一种元素只包含唯一一种原子，而这些原子相互结合起来就形成了化合物。

1827年，英国植物学家罗伯特·布朗（Botanist Robert Brown)在使用显微镜观察水面上灰尘的时候，发现它们进行着不规则运动，进一步证明了微粒学说。后来，这一现象被称为为布朗运动。

1877年，德绍尔克思（J. Desaulx）提出布朗运动是由于水分子的热运动而导致的。

1897年，在关于阴极射线的工作中，物理学家约瑟夫·汤姆生（J.J.Thomsom）发现了电子以及它的亚原子特性，粉碎了一直以来认为原子不可再分的设想。汤姆生认为电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。这也叫做葡萄干蛋糕模型(枣核模型）。

1905年，爱因斯坦提出了第一个数学分析的方法，证明了德绍尔克思的猜想。

1909年，在物理学家欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）的指导下，菲利普·伦纳德（P.E.A.Lenard）用氦离子轰击金箔。发现有很小一部分离子的偏转角度远远大于使用汤姆生假设所预测值。卢瑟福根据这个金铂实验的结果指出：原子中大部分质量和正电荷都集中在位于原子中心的原子核当中，电子则像行星围绕太阳一样围绕着原子核。带正电的氦离子在穿越原子核附近时，就会被大角度的反射。这就是原子核的核式结构。

1913年，在进行有关对放射性衰变产物的实验中，放射化学家弗雷德里克·索迪（Frederick Soddy）发现对于元素周期表中的每个位置，往往存在不只一种质量数的原子。玛格丽特·陶德创造了同位素一词，来表示同一种元素中不同种类的原子。在进行关于离子气体的研究过程中，汤姆生发明了一种新技术，可以用来分离不同的同位素，最终导致了稳定同位素的发现[4] ；同年，物理学家尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）重新省视了卢瑟福的模型，并将其与普朗克及爱因斯坦的量子化思想联系起来，他认为电子应该位于原子内确定的轨道之中，并且能够在不同轨道之间跃迁，而不是像先前认为那样可以自由的向内或向外移动。电子在这些固定轨道间跃迁时，必须吸收或者释放特定的能量。这种电子跃迁的理论能够很好的解释氢原子光谱中存在的固定位置的线条[5] ，并将普朗克常数与氢原子光谱的里德伯常量取得了联系。

1916年，德国化学家柯塞尔（Kossel）在考察大量事实后得出结论：任何元素的原子都要使最外层满足8电子稳定结构[6] 。路易士发现化学键的本质就是两个原子间电子的相互作用。

展开