計算原子或離子中的粒子數
原子計算機將三個整數標籤與其所代表的粒子連結起來。原子序數寫為 Z,代表質子數,用以判別元素種類。質量數寫為 A,代表某一同位素中質子與中子的總和。帶正負號的離子電荷則記錄正電質子與負電電子之間的電荷差。只要輸入這三個數值,就能一次看到質子、中子與電子的數量,而不必把它們當作彼此無關的獨立事實來記憶。
由於相同的原子序數不會對應到兩種不同的元素,因此結果會直接顯示元素名稱。改變質量數會更換同位素,但元素種類不變;改變電荷在本計算中只會影響電子數量。例如,電荷為零的碳-12 含有 6 個質子、6 個中子與 6 個電子;而帶 2+ 電荷的碳離子雖然原子核相同,卻只有 4 個電子。
粒子數背後的公式
質子數等於 Z。中子數等於 A 減 Z,因為質量數同時計算兩種核子。電子數等於 Z 減去帶正負號的電荷——減去正電荷代表減少電子,減去負電荷則代表增加電子。計算機會印出這些代換過程,讓學習者看到為什麼 1− 離子比其中性原子多一個電子,以及為什麼 2+ 離子少兩個電子。
三個輸入欄位都限制為整數。在此模型中,分數的質子、中子、電子或質量數並無意義。質量數也不能小於原子數,否則代表中子數為負。若輸入的正電荷會移除比原子本身還多的電子,頁面會停止並說明這個衝突,而不是顯示負的電子數。
如何使用原子數、質量數與電荷
在輸入前請仔細閱讀同位素符號。在 ²³₁₁Na⁺ 這類符號中,左下角的 11 是原子數,左上角的 23 是質量數,右上角的加號是電荷。輸入 11、23 和 1,即可得到 11 個質子、12 個中子與 10 個電子。對於 2− 這類電荷,請輸入 -2;負號很重要,因為它告訴計算機要增加兩個電子。
週期表上通常顯示的是帶小數的標準原子量,而不是單一同位素的質量數。請勿將該小數複製到質量數欄位。請選擇題目所指定的同位素或整數質量數。如果題目只給出元素名稱而未指定同位素,則中子數無法唯一確定;應詢問或選擇指定的同位素,而非在未加說明的情況下將週期表數值四捨五入使用。
檢查原子計算機的結果
首先確認質子數與所選元素相符:氫為 1、碳為 6、鈉為 11、氯為 17,依此類推。接著將顯示的質子數與中子數相加,其總和必須正好等於輸入的質量數。最後比較電子數與質子數:兩者相等代表中性,電子較少代表正離子,電子較多代表負離子。
這個三步驟檢查可以抓出常見的作業錯誤,例如將電荷從原子數中減去、把電荷大小當作電子數量,或把質量數與原子量混淆。顯示的計算步驟可以與答案一起複製,當作業要求列出推理過程時特別實用。複製結果時請將原始同位素符號保留在旁邊,以免遺漏正負號或上下標的位置。
適用範圍、隱私與相關化學工具
此計算機針對指定的同位素與淨電荷建立質子、中子與電子的計算模型。它不會計算核穩定性、同位素豐度、精確的同位素質量、電子束縛能、激發態,或詳細的離子電子組態。即使是高度剝離的離子,在此仍可能在數學上計算出來,即使其在一般情況下並不穩定,因此結果應理解為粒子數量上的記帳,而非對實驗室存在性的預測。
數值會在目前的瀏覽器分頁中計算。NexaCurrent 不會上傳在此輸入的數值、公式、化學名稱、元素選擇或其他資訊,也不需要帳號。複製是在答案與計算過程顯示後的刻意操作。重新整理或離開頁面會清除目前的計算結果,因此如需稍後使用請保留複製的結果。