原子與離子的區別

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引言

原子是元素的最小單位，由緊密堆積的帶正電的原子核和周圍帶負電的電子組成。原子分為兩部分：原子結構和核外區域。原子結構由中性中子(n°)和帶正電的質子(P+)組成。在核外區域，存在帶負電的電子(e-)。原子以及所有其他元素和化合物都具有質量。構成原子核的質子主要負責其質量的集中。與中子和電子相比，質子質量最大。氫原子在其原子核內有一個質子，周圍圍繞著一個電子。氫是最輕的元素。每個原子的原子核中都有確定的質子數，這些質子吸引一定數量的電子，使原子呈電中性。可以透過新增或移除電子來產生離子。例如 − 𝐻, 𝑁, 𝑂, 𝐹𝑒。

CNX OpenStax, 玻爾原子結構圖, CC BY 4.0

構成元素的最小粒子稱為原子。質子、中子和電子是亞原子粒子，可以進一步從原子中分離出來，而原子以前被認為是不可破壞的。由於每個原子中的質子和電子數量相等，因此它們都呈電中性。當原子失去或獲得電子時，它就會帶電。這種帶電粒子稱為離子。如果獲得電子，則帶負電，稱為陰離子；如果失去電子，則帶正電，稱為陽離子。原子物理學家對原子外觀和行為的最佳解釋是現代原子理論。原子理論的基本原理是原子是化學物質的最小組成部分。最基本的化學物質和元素不能進一步發生化學分解。

基於現代原子理論的原子特徵

最新或正規化化的原子理論稱為現代原子理論。現代原子理論是原子物理學家對原子外觀和行為的最佳解釋。根據原子理論的基本原理，原子是化學物質的最小單位。

• 最簡單的化學物質，不能進一步進行化學分解，稱為元素。

• 與所有其他元素的原子不同，每種元素的原子都是獨特的。然而，原子可以進一步分解成亞原子粒子。

• 質子是原子核中帶正電的亞原子粒子，在構成每種元素的每個原子中，其數量相同。

• 原子核中也包含中子，但它們的數量在同種原子的同位素之間可能不同。

• 同位素是指中子數不同但質子數相同的原子。例如，所有氫原子都含有一個質子，但該元素有不同的同位素；氫-1不含中子，而氫-2含有一箇中子。

BruceBlaus, Blausen 0530 氫同位素圖, CC BY 3.0

此外，圍繞帶正電原子核的帶負電的量子電子受到靜電力的吸引。許多原子的基本表示將電子描繪成圍繞原子核的球體或粒子，類似於行星繞太陽執行的方式。事實上，這種圖示並沒有真實或準確地描繪電子的性質。相反，現代原子模型將電子描述為雲、波、機率函式，甚至是不確定的。

離子介紹

當原子內質子和電子的分佈不平衡時，就會產生離子。離子是最常見的帶電粒子型別。離子可以帶正電荷，也可以帶負電荷。如果原子帶電，則稱為離子。如果一個原子中的電子比質子多，則稱為陰離子。如果一個原子中的質子比電子多，則稱為陽離子。它本身可以被解決。當原子獲得或失去電子時，就會形成離子。陰離子(-)和陽離子(+)是兩種不同型別的離子。

• 由於原子中質子和電子的數量相等，因此它是電中性的。

• 然而，在化學反應中，原子試圖透過獲得或失去一個或多個電子（取決於化合價）來獲得穩定的電子構型（電子對或八隅體）。

• 當原子獲得電子時，其電子數量增加；因此，它獲得負電荷。

• 當原子失去電子時，它獲得的質子比失去的多，使原子帶正電荷。

• 離子是產生正電荷或負電荷的原子。

• 當原子失去電子時，我們給它加上“+”號。

• 當原子獲得電子時，我們給它加上“-”號。

原子與離子的區別

原子	離子
元素的基本單位。	帶電的原子或分子。
質子和電子的比例為1:1。	質子和電子的比例不平衡。
電中性	帶正電或負電
它們具有不穩定的價電子層，並且當獨立存在時，非常活潑。相反，惰性氣體	它們的價電子層已完全填充，並且在獨立存在的能力方面表現出極好的穩定性。
可以形成共價鍵和離子鍵	只有離子鍵
分子由原子組成。	存在多原子離子和單原子離子。它們也可以形成晶格網路。
不被電場吸引。	取決於離子的電荷，可以被電場吸引

結論

從現代原子理論可以得出結論，原子由兩部分組成。它們是原子軌道和原子核。原子核由帶正電的質子和帶中性電荷的中子組成。作為所有事物的基本構成單元，原子構成所有物質。原子可以透過獲得或失去電子轉變為離子。然而，並非所有離子都是原子，因為一些分子可以透過失去或獲得電子轉變為離子。原子和離子之間的主要區別在於，前者沒有淨電荷，而後者有淨電荷。

常見問題

1. 所有原子都是離子嗎？

從技術上講，除了惰性氣體之外，每個原子都可以形成離子，但並非每個離子都是原子。一些離子可能是多原子的，這意味著它們由原子組組成，例如 $\mathrm{PO^{3-}}$ 磷酸根離子。

2. 離子與其母原子不同嗎？

是的，離子的尺寸可能與其母原子的尺寸不同。陰離子大於其母原子，而陽離子通常較小，因為它們失去了外電子層，並且結合得更鬆散。

3. 離子是否自然存在？

帶相反電荷的離子相互吸引，而帶相同電荷的離子相互排斥。因此，離子很少單獨存在，但有時會與帶相反電荷的離子結合形成晶格。人們認為由此產生的化學物質是由離子鍵結合在一起的，因此它被歸類為離子酸。

4. 最小的原子是什麼？

已知最小的原子是氦，其半徑為31皮米；最大的原子是銫，其半徑為298皮米。儘管氫的原子序數小於氦，但其原子半徑估計大約大70%。

5. 原子有生命嗎？還是惰性的？

不，原子不是生命體。物體是否有生命取決於其是否具有生長、呼吸和繁殖等行為能力。原子無法執行這些功能；只有複雜的結構才能。