化学元素：构成物质的基本单位

世界上房子的形状、式样、颜色各式各样。有圆的、方的、尖的；有水泥房、茅草房、板屋、窑洞；有白的、灰的、红的、黄的……但是，世界上并没有成千上万种建筑材料。各式各样的房子，无非都是由木头、砖头、石灰、水泥、黄沙、玻璃、钢材、塑料等若干建筑材料建成的。

同样的，尽管我们周围有成千上万种物质。但是，从本质上讲，它们都只不过是由90种化学元素^[1]构成的。如氧、氢、金、银、铜、铁等，都是化学元素，简称元素。

正如26个汉语拼音字母可以拼出上千万个文字；7个音符可以谱写成千歌万曲；红、黄、蓝三色可以组成万紫千红各种颜色；127种化学元素，也可以形成千千万万种化合物。据统计，现在已发现的天然存在的化合物和人工合成的化合物，大约有300万种。这些化合物，有的是由两种化学元素组成的，例如水就是由氧和氢两种元素组成的，食盐则是由氯和钠两种元素组成的。有的化合物是由三种化学元素组成的，例如硫酸是由氧、硫、氢三种元素组成的，葡萄糖是由氧、碳、氢三种元素组成的。也有的化合物是由四种化学元素组成的，例如小苏打（碳酸氢钠）便是由碳、氢、氧、钠四种元素组成。还有的化合物更加复杂，是由五种、六种甚至更多的化学元素组成的。至于单由一种化学元素组成的物质，就不叫化合物了，而叫作单质。例如，纯净的金刚石（碳）、氢气、氧气、金、银等，都是单质。

自然界中纯净的单质和化合物是不多的，绝大部分都是由各种化合物混合组成“大杂拌”。例如，海水的主要成分是水，占96%左右，却含有3%左右的食盐（氯化钠）以及少量的氯化镁、硫酸镁、硫酸钾、碳酸氢钙、溴化镁，还有微量的铁、金、铝、碘、硅、锌的化合物等。据分析，海水中就包含有58种元素。其他像植物体、动物体、空气、泥土等，也都是“杂货铺”。就拿人体来说，65%是氧，18.2%是碳，10%是氢，2.7%是氮，1.4%是钙，此外还含有少量的磷、钾、钠、氯、硫、镁、铁以及微量的锌、硅、溴、铜、氟、碘、铝、锰、砷、铅、硼、钛等化学元素。

尽管如此，世界上任何物质——哪怕是化学成分非常复杂，都是由127种化学元素组成。若是天然的物质，则都是由90种化学元素所组成。

我们再深入一步，从现代化学理论的基础——原子—分子论的观点，来剖析化学元素的实质。

先从分子谈起。高楼大厦，是由一块块砖头砌成的。分子，就是构成物质的最小的“砖头”。物质是可分的。打开一瓶香水，整个房间便香气氤氲，这便是香水挥发了无数个香料的分子，扩散到空气中去，使得房间的每个角落都馨香扑鼻，沁人心脾。同样，在水中放一块糖，整杯水都甜了，也是因为糖块——糖的“大厦”在水中被拆散了，变成一块块“砖头”——糖的分子，遍布于水的各个部分。

分子又轻又小，根据人们测定，水分子只有0.00000000000000000000000003克重。水分子很小，一滴水里的分子个数，当然就非常惊人了。有一个有趣的估算：如果一个人每秒钟数一个水分子，一秒钟也不停地数下去，数一千年，也只不过才数了一滴水里全部分子的二十亿分之一！

一切纯净的单质和化合物，都是由同样的分子组成的。就拿食盐来说，不论是海盐、井盐，也不论是岩盐和湖盐，只要是纯净的食盐，都是由同样的氯化钠分子组成的。因此，现在世界上有300多万种化合物，从原子—分子论的观点来看，世界上无非只是存在着300多万种分子而已。

分子是能够独立存在的物质的最小微粒，它保持原物质的成分和一切化学性质。

分子，是不是最小的微粒了呢？不，人们发现，分子是由更小的微粒——原子组成的。组成1个分子的原子数目并不一样。拿铁分子、金分子、银分子、氦气分子来说，都只是由1个原子组成的，也就是说，1个铁分子就是1个铁原子。也有的分子是由2个原子组成的，如1个食盐分子是由1个氯原子和1个钠原子组成的。有的分子是由3个原子组成的，如1个水分子是由1个氧原子和两个氢原子组成的。有的分子是由4个原子组成的，如一个三氧化硫分子，是由1个硫原子和3个氧原子组成的。还有的分子是由5个、6个以至几十个原子组成的，如一个硫酸分子便是由6个原子组成。最大的分子，要算是蛋白质、淀粉、塑料、纤维、橡胶这些高分子的化合物，它们是分子中的巨人，一个高分子化合物常常是由上千上万个原子组成的。

由于不同分子中所含的原子数目多少不一，因此，不同的分子的大小相差悬殊。然而，不同的原子虽然大小也不尽相同，但是相差不大，如果分子中只含有一个原子，则分子和原子的大小是一样的。(www.xing528.com)

原子，是构成分子的最小微粒。世界上的分子虽然有300多万种，然而，原子却只有127种。一种化学元素只有一种原子。^[2]各种原子，组成各种不同的分子。

事情就是这样：127种不同的原子，组成300多万种不同的分子；这300多万种分子，又组成成千上万种不同的物质。

那么，化学元素的实质是什么呢？从原子—分子论的观点来看：具有相同的化学性质的一定种类的原子，就叫作化学元素。127种不同的化学元素，实质上就是127类不同的原子。我们还可以再继续深入一步揭示化学元素的最小微粒，原子仍是可分的。原子是由原子核和不断绕核旋转的电子组成的。原子核又是由质子和中子组合而成的。质子带正电荷，电子带负电荷。人们通过科学实验发现，同一化学元素原子的原子核中，所含的质子数是一样的。例如，凡是氧原子，它的原子核中都含有8个质子。但是，同一元素的原子核中的中子数却可能不同。如自然界中的氧原子的原子核，其中绝大部分（约占99.76%）是由8个质子和8个中子组成的，但也有少量是由8个质子和10个中子（约占0.2%）或者由8个质子和9个中子（约占0.04%）组成的。这些质子数相同、中子数不同的原子，叫作同位素。几乎所有天然的化学元素，都有好几种同位素。因此，就这个意义上讲，几乎所有天然的化学元素，都是由几种同位素组成的混合物。

既然同一化学元素的不同原子的原子量可以不同，这就是说，决定原子性质的主要因素不是原子量，而是质子数，亦即核电荷。一种化学元素的化学性质，主要就是取决于原子核外的电子数（这电子数等于原子核内的质子数）。这样，人们进一步了解了化学元素的本质，认为化学元素就是以核电荷为标准而对原子进行分类的一种方法——核电荷数相同的一类原子就叫作一种化学元素。也就是说，原子的核电荷是决定化学元素内在联系的关键。

现在，人们对127种化学元素的看法，无非就是原子核中的质子数（亦即核外电子数）从1、2、3……一直逐渐增加到127，而形成的127类原子罢了。例如，氢原子核中含有1个质子（亦即核外有1个电子），氦原子核中含有2个质子（亦即核外有2个电子），锂原子核中含有3个质子（亦即核外有3个电子）……第105号元素原子核中含有105个质子（亦即核外有105个电子）。这就是说，化学元素的不同，原子的不同，归根结底，在于它们原子核中所含质子的数目不同，亦即它们原子核外电子数的不同。

再重复讲一下，化学元素的现代概念，即原子核中的质子数（亦即核外电子数）相同的一类原子叫作一种化学元素。

【注释】

[1]现在已经发现的化学元素共127种，其中天然元素只有92种，由于锝和钷两种元素没有稳定同素，因此在自然界实际上只有90种化学元素。据报道，曾在非洲刚果铀矿中发现过痕迹量的、天然的第93种元素镎，但现在人们一般仍只提天然元素为90种。

[2]此处只是广义地讲，即同一元素的各种同位素的原子都算作是一种原子。