原子与离子的区别

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引言

原子是元素的最小单位，由紧密堆积的带正电的原子核和周围带负电的电子组成。原子分为两部分：原子结构和核外区域。原子结构由中性中子(n°)和带正电的质子(P+)组成。在核外区域，存在带负电的电子(e-)。原子以及所有其他元素和化合物都具有质量。构成原子核的质子主要负责其质量的集中。与中子和电子相比，质子质量最大。氢原子在其原子核内有一个质子，周围围绕着一个电子。氢是最轻的元素。每个原子的原子核中都有确定的质子数，这些质子吸引一定数量的电子，使原子呈电中性。可以通过添加或移除电子来产生离子。例如 − 𝐻, 𝑁, 𝑂, 𝐹𝑒。

CNX OpenStax, 玻尔原子结构图, CC BY 4.0

构成元素的最小粒子称为原子。质子、中子和电子是亚原子粒子，可以进一步从原子中分离出来，而原子以前被认为是不可破坏的。由于每个原子中的质子和电子数量相等，因此它们都呈电中性。当原子失去或获得电子时，它就会带电。这种带电粒子称为离子。如果获得电子，则带负电，称为阴离子；如果失去电子，则带正电，称为阳离子。原子物理学家对原子外观和行为的最佳解释是现代原子理论。原子理论的基本原理是原子是化学物质的最小组成部分。最基本的化学物质和元素不能进一步发生化学分解。

基于现代原子理论的原子特征

最新或范式化的原子理论称为现代原子理论。现代原子理论是原子物理学家对原子外观和行为的最佳解释。根据原子理论的基本原理，原子是化学物质的最小单位。

• 最简单的化学物质，不能进一步进行化学分解，称为元素。

• 与所有其他元素的原子不同，每种元素的原子都是独特的。然而，原子可以进一步分解成亚原子粒子。

• 质子是原子核中带正电的亚原子粒子，在构成每种元素的每个原子中，其数量相同。

• 原子核中也包含中子，但它们的数量在同种原子的同位素之间可能不同。

• 同位素是指中子数不同但质子数相同的原子。例如，所有氢原子都含有一个质子，但该元素有不同的同位素；氢-1不含中子，而氢-2含有一个中子。

BruceBlaus, Blausen 0530 氢同位素图, CC BY 3.0

此外，围绕带正电原子核的带负电的量子电子受到静电力的吸引。许多原子的基本表示将电子描绘成围绕原子核的球体或粒子，类似于行星绕太阳运行的方式。事实上，这种图示并没有真实或准确地描绘电子的性质。相反，现代原子模型将电子描述为云、波、概率函数，甚至是不确定的。

离子介绍

当原子内质子和电子的分布不平衡时，就会产生离子。离子是最常见的带电粒子类型。离子可以带正电荷，也可以带负电荷。如果原子带电，则称为离子。如果一个原子中的电子比质子多，则称为阴离子。如果一个原子中的质子比电子多，则称为阳离子。它本身可以被解决。当原子获得或失去电子时，就会形成离子。阴离子(-)和阳离子(+)是两种不同类型的离子。

• 由于原子中质子和电子的数量相等，因此它是电中性的。

• 然而，在化学反应中，原子试图通过获得或失去一个或多个电子（取决于化合价）来获得稳定的电子构型（电子对或八隅体）。

• 当原子获得电子时，其电子数量增加；因此，它获得负电荷。

• 当原子失去电子时，它获得的质子比失去的多，使原子带正电荷。

• 离子是产生正电荷或负电荷的原子。

• 当原子失去电子时，我们给它加上“+”号。

• 当原子获得电子时，我们给它加上“-”号。

原子与离子的区别

原子	离子
元素的基本单位。	带电的原子或分子。
质子和电子的比例为1:1。	质子和电子的比例不平衡。
电中性	带正电或负电
它们具有不稳定的价电子层，并且当独立存在时，非常活泼。相反，惰性气体	它们的价电子层已完全填充，并且在独立存在的能力方面表现出极好的稳定性。
可以形成共价键和离子键	只有离子键
分子由原子组成。	存在多原子离子和单原子离子。它们也可以形成晶格网络。
不被电场吸引。	取决于离子的电荷，可以被电场吸引

结论

从现代原子理论可以得出结论，原子由两部分组成。它们是原子轨道和原子核。原子核由带正电的质子和带中性电荷的中子组成。作为所有事物的基本构成单元，原子构成所有物质。原子可以通过获得或失去电子转变为离子。然而，并非所有离子都是原子，因为一些分子可以通过失去或获得电子转变为离子。原子和离子之间的主要区别在于，前者没有净电荷，而后者有净电荷。

常见问题

1. 所有原子都是离子吗？

从技术上讲，除了惰性气体之外，每个原子都可以形成离子，但并非每个离子都是原子。一些离子可能是多原子的，这意味着它们由原子组组成，例如 $\mathrm{PO^{3-}}$ 磷酸根离子。

2. 离子与其母原子不同吗？

是的，离子的尺寸可能与其母原子的尺寸不同。阴离子大于其母原子，而阳离子通常较小，因为它们失去了外电子层，并且结合得更松散。

3. 离子是否自然存在？

带相反电荷的离子相互吸引，而带相同电荷的离子相互排斥。因此，离子很少单独存在，但有时会与带相反电荷的离子结合形成晶格。人们认为由此产生的化学物质是由离子键结合在一起的，因此它被归类为离子酸。

4. 最小的原子是什么？

已知最小的原子是氦，其半径为31皮米；最大的原子是铯，其半径为298皮米。尽管氢的原子序数小于氦，但其原子半径估计大约大70%。

5. 原子有生命吗？还是惰性的？

不，原子不是生命体。物体是否有生命取决于其是否具有生长、呼吸和繁殖等行为能力。原子无法执行这些功能；只有复杂的结构才能。