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第九章 原子和放射性的化学（第2页）

◎原子核的大小

原子核的直径约为10-14米，与直径为10-10米的原子相比，原子的大小是原子核的104倍，也就是1万倍。

假设原子核是直径1厘米的球的话，原子的直径就是104厘米，也就是100米。

简单举例说明的话，假设原子相当于两个东京巨蛋体育馆合并在一起的大小，那原子核的大小就如同棒球投手站立的土墩上放置的弹珠一般。

由于原子核的直径是原子的万分之一，按体积计算的话，是兆分之一，大小几乎可以忽略不计。

图9-3　原子和原子核的尺寸对比

但人们发现原子99.9%以上的重量都来自于原子核，也就是说，原子核是密度非常高的粒子。

与此相对，电子云虽然体积庞大，但没有重量（实体），称它为云恰如其分。

但对原子反应、化学反应起决定作用的却是这个电子云。

原子核不参与化学反应。

[2]

◎构成原子核的粒子

众所周知，这个又小又重的原子核其实是由两种更加小的粒子构成的，质子（P）和中子（N）。

质子带1个单位的正电荷，重量为1个质量单位。

中子的重量也是1个质量单位，但不带电荷。

构成原子核的质子的个数叫原子序数（Z），质子和中子的个数的和叫作质量数（A），A按约定以小写标记在元素符号的左上角，例如235U或238U等。

表示原子相对质量的数值叫作原子相对质量，多数原子的原子相对质量与质量数基本等同。

c|图9-4　原子的构成

图9-5　氦原子（He）

原子拥有与原子序数相同个数的电子。

因此，原子的电子云带的负电荷是Z-，与原子核带的正电荷Z+相抵消，原子整体呈现不带电的中性。

原子中也存在质子个数相同，中子个数不同，也就是Z相同，A不相同的原子，这种原子互为同位素。

例如235U和238U就互为同位素。

同位素电子个数相同，也就是说电子云的结构、性质相同，所以化学性质也完全相同，因此会发生完全相同的化学反应。

但原子核不同，因此原子核反应也不同。

图9-6　氢的同位素

[1]未来也无法观察到，这是因为量子化学的原理决定了我们无法观察到像原子那样小的粒子。

[2]但与核反应堆、核能发电或原子弹、氢弹等这些相关的是原子核。