化学质子中子电子关系图解

分子原子质子中子电子关系图（分子质子中子电子图解）

在生活中，我们经常会听到一些物理术语，如分子、原子、量子等。我们对这些术语既陌生又好奇。今天，我们来了解一下。

量子

在现代物理学中，所有具有量子效应的粒子都是宏观世界的认知无法推测和理解的，所以物理学家把这种粒子称为量子粒子。在上面的介绍中，我们可以看到量子这个词出现的频率很高，那么什么是量子呢？首先要明确一点，量子不是单个粒子，而是一个单元。最初，普朗克在研究黑体辐射时，发现光是以少量能量的形式离散的，这种能量被称为量子。量子这个词的本义是封装和离散。以前有句话，无论你撒多大的谎，量子力学都能帮你天衣无缝地回来。由此可见，量子力学是惊人的。在量子的基本单位下，有很多粒子，它们的形状千差万别。让我们看一看。

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原子

先说原子。可以说，世界上大多数的东西都是由原子构成的。也就是我们身边的笔、纸、椅子、杯子，云、水、冰，或者是太阳、月亮、仙女座、半人马座，这些离我们更大更远的天体，还有你我，无一例外都是由微小的原子构成的。更何况，目前人类制造的最具破坏力的武器——原子d，其工作原理就是原子内部的原子核和电子分离。

我们初中的时候都学过原子的内部结构，知道它是电中性的，也就是含有带正电荷的物质。而这种物质就是原子中的重量级选手——原子核。之所以这么叫，有两个原因:一是它的质量占整个原子的大部分，名副其实；第二，它是原子的核心，位于原子的中心，周围是不断运动的电子。电子的运动不是无规律的，它是沿着能级运动的(为了更形象地认识能级，我们可以把能级看成一条铁路轨道，电子就像一列在轨道上行驶的火车)。另外，电子带负电荷，可以被正电荷吸引。

虽然我们认识原子的时间不长，但人类认识原子结构的过程就像盲人在黑暗中小心翼翼地行走，需要相当长的时间。1803年，人类历史上第一个原子结构模型诞生，这是道尔顿提出的固体模型。这个模型存在很多问题，不能合理解释一些现象。

于是，第二个模型诞生了:1904年，约瑟夫·约翰·汤姆森认为原子是一个带正电荷的球，里面嵌有电子，就像一个含有葡萄干的圆形饼干。与第一款相比，这款车型有很多改进，但有些细节不尽如人意。

直到1911年，一个叫卢瑟福的人用α粒子轰击金箔，提出了一个经典模型——行星模型。之后稍微改变行星模型得到了几个模型。行星模型，顾名思义，将原子的内部结构视为太阳系。太阳是原子核，地球、水星、金星等。由于引力围绕着太阳的都是电子。这个几乎完美呈现了原子内部结构的模型，对于物理学来说无疑是一个奇迹，极大地推动了物理学的发展。后来他的学生玻尔在行星模型中加入了能级，电子沿着能级运动。我们暂且说说原子结构模型的历史。

质子与中子

接下来，我们来说说质子和中子。原子核由质子和中子组成。质子带正电荷，而中子不带电荷。根据前述，电子带负电，所以质子吸引电子。在原子层面上，这句话的意思是，在一个原子中，别的不说，质子数应该等于电子数。在日常生活中，我们或多或少听过中子星这个词。这就是当恒星受到引力向内坍缩时，原子中的电子、质子和中子因为温度极高而相互分离。分离出来的电子和质子不断形成中子，中子有泡利不相容原理支撑自己，所以可以和引力竞争。坍缩结束，恒星变成密度极高、全是中子的中子星。这段话不重要，因为我们跑题了。

反正看完这个你可能会疑惑，既然原子核是由原子和质子组成的，那么质子和中子又是由什么组成的呢？科学家有没有发现比质子、中子、电子更小的物质？

夸克

事实上，为了找到这两个问题的答案，科学家们试图吹掉质子，但失败了。他们发现在轰击质子的过程中，质子上出现了三个散射角，并由此确定质子由三个更小的粒子组成:两个上夸克和一个下夸克。当时人们一度认为夸克是万物的基本物质，所以称之为基本粒子。但是现在，“基本粒子”这个概念逐渐被人们所忽视，因为人们认为基本粒子也可能是由一些未知的更小的粒子组成的。这里需要注意的是，夸克是一种粒子。在这一类下，根据其自身的能量和旋转角度，可分为六类。每一类都叫盲夸克，即上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克、底夸克。

强相互作用

好吧，我们继续。知道了质子是由夸克组成的，我们来猜测一下夸克是由什么组成的。要回答这个问题，首先要轰击单个的夸克，但很遗憾，自然界中所有的夸克都是以集体的形式出现的。目前人类文明的科技水平还不足以把单位夸克从集体中分离出来。这就是夸克的禁闭和强相互作用。我们不禁好奇，为什么自然界中不能出现单个夸克？要回答这个问题，首先要了解强相互作用。可以说，在一个夸克和另一个夸克之间，有一条橡胶绳把它们连接在一起，而这条橡胶绳就是强相互作用的表现。当两个夸克靠在一起时，橡皮绳不受力，所以两个夸克可以自由运动。但是如果两个夸克离得很远，橡胶绳就开始受力，用自己的d力把两个夸克拉回来，这个力很强。正因为如此，人类很难孤立出单个夸克。

强子

等等，我们是不是忘了什么？是的，我们还不知道中子是由什么组成的。虽然前面已经说过质子和电子形成中子，但这只是在特殊情况下。正常情况下，一个质子由两个下夸克和一个上夸克组成，这与一个质子正好相反。了解了夸克，再来了解强子、重子、介子。强子是一种亚原子，和夸克一样，它也是一种粒子种类的名称。在强子下面，可以分为重子和介子(这里注意强子包含重子和介子，而不是重子和介子形成强子)。而重子是一类粒子的统称。质子和中子属于重子。除了它们之外，种子还包括很多粒子，这里就不详细解释了。介子是一种玻色子，用来传递核子之间的强相互作用。(注意核子是质子和中子的统称)这里的强相互作用，也就是核子之间的相互作用，不同于前面提到的夸克之间的强相互作用。我们将在后面详细阐述。

分子

所有这些讨论留下了一个非常重要的粒子，分子。它是由两个或更多的原子组成的，它有几个特点。第一，分子之间有间隙，第二，组成一种物质的所有分子从来没有停止过不规则的运动。温度越高，分子扩散越快，这就是所谓的分子热运动。比如我们用吹风机打湿头发的时候，吹风机出来的热空气导致头发温度升高，头发打湿的原因就是水分子的存在。头发温度的上升会引发分子的热运动，并导致水分子不断向四周扩散，最终头发会干枯。我们将要说的非常重要。分子有体积和质量，所以你我才有身高体重。最后，同样的物质具有相同的分子性质，但是不同的物质具有不同的分子性质，这说明我们的DNA和蚂蚁的DNA是不一样的。

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