元素与核电荷数

2016/12/8 14:12:41

最初，在化学确立为科学以前，元素是构成世界万物的本原和基础。在近代化学形成时期，继承了本原、基础的 思想，演变为物质可分解的限度，把元素看作不能分解或未能分解的物质。这种元素概念随着分解物质的技术、方法的进步，其所包含的对象的范围(元素概念的外延)，先是大于实际存在的元素范围，继之等于、进而小于实际存在的元素范围，到20世纪，一切元素都是可以分解的，这种元素概念再也不能反映元素的真实情况了。在近代化学发展时期，不可分解或未能分解这个特征被承继下来，并被转移到原子上，以化学原子论为基础，使化学元素概念获得了新的意义，化学元素表现为具有相同原子量的一类原子。在现代化学中，原子量已被证明不是元素概念的基本特征，而元素周期系中的位置仍保留了它的意义，而且以此为基础，进一步充实、发展，揭示了化学元素的本质特征，元素是具有相同核电荷数的原子形式。

在这个演变过程中，化学元素的含义是通过它与其他概念的关系获得表现的，或者说是通过概念之间的关系被揭示出来的。具体地说有三种关系:第一种关系，元素和化合物的关系，元素是化合物的分解的限度，是组成化合物的成分，这个成分的具体物质形式是什么呢?这就要求考察第二种关系，即元素和原子的关系，从这种关系来看，元素是一类原子，或原子种类，依据现代观点，元素是具有相同核电荷数(核内质子数)的原子形式，或者说是核电荷数(核内质子数)相同的一类原子，在这个意义上，元素和原子具有相同点，每一化学元素符号既表示一种元素又表示该元素的一个原子。但是元素和原子又是有区别的，不能将二者混淆。从化学或科学的观点说，元素是表示组成的概念，而原子可以表示组成，同时又能表示结构，表示物质的不连续性和颗粒性。因此，元素和单质既相联系又相区别。三种关系、三种含义是密切联系的，其中，化学元素是原子形式、一定种类的原子，按现代观点，是质子数(核电荷数)相同的原子，这是化学元素概念的核心，它指出了化学元素的物质内容，而其他两种关系，则指出了元素的存在形式，化合物是不同元素共存的形式，单质是同种元素在游离状态下的存在形式。

正如上面刚刚指出过的，元素和原子是有区别的，化学元素意义上的原子量和原子意义上的原子量也是有区别的。在发现氧的同位素以后，物理学中采用O16=16.00作为原子量的基准，化学中仍用天然氧原子量等于16.00作为基准。1960年，国际物理学会接受德国质谱学家马塔斯的建议，采用C12=12.00作为测定原子量的基准;1961年，国际化学会也采用这一基准。尽管如此，化学中的原子量和物理学中的原子量仍然是有区别的，或者说元素的原子量和原子的原子量是不同的。原子的原子量(或者说物理学中的原子量)在历史上指的原子重量(atomic weight)，但是，重量和质量是有区别的，重量是个可变量。国际原子能委员会认为，原子(重)量这一术语是历史上形成的，已为使用者所理解，进而提出"原子质量"表示核素的量，以区别于元素的原子量。

核素和元素是有区别的。元素是指具有相同质子数的同一类原子的总称，核素则是具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子，每种元素都有一种或两种或两种以上的核素，现在已知元素109种，已知核素2000多种。核素和同位素也是有区别的。同位素指的是在元素周期表中占据同一位置、质子数相同中子数不同的同一元素的原子，核素指的是质子数相同、中子数也相同的原子。

从发展的观点看问题，过去常说的放射性"元素"，非放射性"元素"，应当用"核素"来代替。说成稳定核素、放射性核素。

元素，无论是放射性元素还是非放射性元素都是可以转化的，前者可天然转化，后者可通过人工方式实现转化。以前那种认为元素是绝对不变的、不可转化的观点，最终被证明是没有根据的。