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质子和中子由什么组成(质子电子粒子中子原子都是什么东西,有什么区别?)

质子和中子由什么组成(质子电子粒子中子原子都是什么东西,有什么区别?)

题图来自Unsplash,基于CC0协议

本文目录

  • 1、质子电子粒子中子原子都是什么东西,有什么区别?
  • 2、原子都是由质子和中子组成的,那么所有的质子和中子都是一样的吗?
  • 3、中子和氢原子都是由质子和电子组成,性质为什么大相径庭?
  • 4、分子、原子、电子原子核、质子和中子,到底是什么?电有哪些原理且跟它们有什么关系?
  • 5、质子和中子由什么组成?
  • 正文

    1、质子电子粒子中子原子都是什么东西,有什么区别?

    首先,粒子是一个统称,其中包括质子、电子、中子和原子。在这四种粒子中,质子、中子和电子组成了原子,不同的原子组成了宇宙中所有可见的物质。

    具体而言,原子是由原子核以及绕着原子核运动的电子组成。原子核又是由质子和中子通过强核力结合在一起,但氕原子核除外,它只有一个质子,并没有中子。质子和中子又都是由夸克组成。夸克是一种基本粒子,目前人类已知的夸克有6种,分别是上、下、粲、奇、顶和底夸克。质子是由两个上夸克和一个下夸克组成,中子则是由一个上夸克和两个下夸克组成。由于上夸克带2/3个正电荷,下夸克带1/3个负电荷,因此,质子带一个正电荷,中子则不带电。

    在原子中,质子数与核外电子数相等,又因为电子带一个负电荷,所以原子是呈现电中性。因此,质子数决定了元素的种类。不同的元素,质子数不同。对于同一种元素,可能存在中子数不同的情况,它们互称为同位素。例如,氢元素存在三种同位素,分别为中子数为0个的氕、中子数为1个的氘以及中子数为2个的氚,它们质子数都为1个。在自然界中,氕(氢-1)的丰度最高,达到了99.98%,所以通常把氕称作氢。在整个宇宙中,氢的质量占到了75%。此外,氢也是恒星进行核聚变的主要燃料。

    最后总结一下,粒子是一个集合,目前已经发现了四百多种粒子,电子、质子、中子和原子都是其中的成员。电子是一种基本粒子,无法再分割下去,而质子和中子都是由三个夸克组成。电子、质子、中子互相结合形成了原子,而原子又构成了我们所见的宇宙万物。

    2、原子都是由质子和中子组成的,那么所有的质子和中子都是一样的吗?

    原子都是由质子和中子组成的,那么所有的质子和中子都是一样的吗?

    要搞清楚这个问题,我们需要先来看看科学家们是怎么观测这些微小粒子的。

    按照平常的思路,只需要通过光学放大设备将这些微小粒子放大到足够的倍数,我们就可以看到它们的样子了。然而实际上这种方法并不可行,这是因为光学显微镜的分辨率极限是百纳米级的,而就算微观世界中个头最大的原子,其大小也都是纳米级的,就更别谈比它小得多的质子和中子了。

    所以,要观测到这些微小的粒子,必须用其他的方法才可以。对于原子,科学家们目前通常都是使用的原子力显微镜(AFM)或者扫描隧道显微镜(STM)。其原理是利用一根原子级的探针,去感应目标原子间的各种作用力以及物理现象(例如范德瓦尔斯力、静电作用、隧道电流等等),从而描绘子目标原子的样子。简单地讲,科学家可以借助设备来“摸”出原子的样子,如下图所示。

    实验表明,即使是同一种元素的原子,它们也不是完全一样的,其中的原理可以简单地解释为,原子的大小由电子的排布决定,而电子又一直在运动,并且这个运动状态又是不规律的,所以至少每个原子的大小都是不同的。

    而对于更小的质子和中子,即使是扫描隧道显微镜这样的设备也都无能为力了,科学家只能利用精密的探测仪器,来观测和记录这些微小粒子在不同条件下的各种反馈信息,然后间接地分析出它们的各种物理属性。

    可以看到,以目前的科技水平,我们只能知道这些微小粒子的各种物理属性,能够判断出它们是属于哪一类的,但根本无法知道质子和中子具体是什么样子。

    不过尽管看不到,我们还是可以推测一下,俗话说“一样米养百样人”,在地球上的几十亿人中,我们每一个人都是独一无二的,可以说全世界就找不到两个一模一样的人。按照这个道理来讲,这些微小粒子很可能也不会是一模一样的。

    就像我们观察蚂蚁的时候,如果我们用肉眼来看同一类蚂蚁,那么我们几乎无法分辨出它们之间的不同,只能认为它们都是一模一样的,而如果我们用高倍数的放大镜来仔细观察,就可以看出它们之间的差异了。

    在未来的某一天,人类也许可以利用强大的科技,将这些微小粒子清清楚楚地呈现在面前,届时人们很可能就会发现,这些微观世界中的质子和中子,它们并不是完全一样的,除了基本的物理属性是一样以外,它们还各有各的精彩。

    回答完毕,欢迎大家关注我们,我们下次再见`

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    3、中子和氢原子都是由质子和电子组成,性质为什么大相径庭?

    中子和氢原子内部结构及质量的区别

    只能说中子可以由质子和电子形成,但不能说中子的内部结构是质子和电子。中子的内部结构是由三个夸克和传递夸克之间强相互作用的胶子构成的,丝毫不存在质子和电子的踪影,质子和电子自身消失,它们的一切性质也消失,呈现的是中子作为一个单独整体的物理性质。而氢原子的内部结构则是一个质子和一个核外电子构成,质子和电子由电磁力维系在一起,但又有泡利不相容原理产生的电子简并压阻止电子落入质子之上,使得氢原子能够长期稳定存在。克服电子简并压需要很大的能量。由此可见,一个氢原子(一个质子和一个核外电子)要想变为一个中子需要吸收很大的能量,根据爱因斯坦的质能关系式E=mC²,这部分能量最终变成了中子的质量,因此中子的质量比质子和电子的质量之和要大。

    熵增原理是中子和氢原子物理状态性质不同的主要原因

    1,质量变为能量容易,即中子变为氢原子比氢原子变为中子容易。这也意味着氢原子的物理状态性质比中子稳定。

    自大爆炸产生宇宙以来,这个世界一直是熵增的,即从有序走向无序,能量总是耗散的,即从质量转化为能量易,而由能量转化为质量难。大爆炸初期,随着温度下降,先有的中子,后有的氢原子,这意味着由中子转变为氢原子较易,由氢原子转变为中子难,这是不可逆的熵增原理在起作用。据科学研究表明,中子性质不稳定,寿命仅为14分钟42秒。除非结合为原子核,否则原子核外的中子极易衰变为一个质子、一个电子和一个反中微子,即变成一个氢原子。氢原子主要成份就是质子,质子可以长期单独稳定存在,寿命大于10^35年,这就决定了氢原子的相对稳定。因此从这个角度看,中子处于强力作用下的束缚态才是它稳定态,独立状态时没有氢原子物理状态性质稳定。

    2,能量转化为质量难:氢原子变为中子,必须在极端条件下才能实现。而形成中子和氢原子的难易区别也决定了它们其他物理性质的不同,包括它们的能量状态、自由态和自然状态。

    氢原子变为中子这个变化过程对应着的就是中子星形成的过程,这需要高温高压,中子星是1.44倍以上太阳质量的恒星演化未期的产物,它在自身的强大引力下塌缩,克服电子简并压,把核外电子都压进了质子形成了中子,并压缩中子之间的空隙,直到中子简并压阻止进一步压缩,整个星球全部由高能量的中子紧挨着构成。压缩到什么程度?打个比方,如果把地球压缩成中子星,直径只有22米。据科学研究表明,中子星的内部温度高达10^11到10^12℃,即万亿摄氏度,而太阳表面才5600℃,中心也不过1500万℃。而中心压强高达10^28个大气压,比太阳中心强3x10^16倍。试问在这样条件下产生的中子和氢原子能一样性质吗?从上面的叙述可知,中子具有较大的能量和张量,且不带电荷,这决定了中子在物理上多用于充当撞击“炮弹”,特别是在重核裂变反应中,中子成为撞裂原子核维持链式反应最重要的“接力炮弹”。而氢原子中的质子带有电荷且还携带着电子,所以不宜做“炮弹”,氢原子中的质子多用于核聚变反应的原材料,由于结合为大原子核后的质子质量之和小于单个的质子质量之和,所以氢原子的聚变能够放出巨大的能量,比如说太阳内部的热核反应和氢弹的爆炸,这才是氢原子最自然的物理状态,因为这很符合熵增原理。

    中子和氢原子的层级不同决定了它们化学性质的不同

    我们知道原子是化学变化的最小单位,分子是物质的最小单位,而好多分子都是单原子的,因此可以说原子是物质性质的基本单位,包括它的化学性质和物理性质。中子比原子层次低,它只有物理性质,而不具化学性质,原因当然是因为中子没有核外电子了,要知道核外电子的状态在很大程度上决定了物质的化学性质。氢原子作为一种独立元素可以和好多元素发生化学反应生成别的物质,比如氢元素和氧元素反应生成水,和氯气生成氯化氢(水溶液就是盐酸)……。而中子什么也生成不了,因为它不发生化学反应。

    综上,中子和氢元素虽然都可以由质子和电子形成,但由于它们的内部结构和层级不同决定了它们性质大相径庭。

    4、分子、原子、电子原子核、质子和中子,到底是什么?电有哪些原理且跟它们有什么关系?

    其实我能理解题主这个问题的本质是什么?你其实想问这些东西到底是什么?实际上,科学研究根本没有触达到这个层次,在某种程度上这都超出了科学的范畴,为什么这说呢?我先讲个超级简单的故事,假设你去相亲,他听说对方小红是个白领,有很多追求者,喜欢健身,家里有车有房。这个时候你对小红其实已经做出了这样的评价:长得肯定不赖(追求者多),身材也应该很好(爱健身),蛮有钱的(有钱有房)。但是,你发现没有?你还没见到小红本人!-

    其实科学研究就是类似于这样,我们通过试实验仪器收集到的其实都是一些现象,类比到小红的例子就是:是个白领,有很多追求者,喜欢健身,家里有车有房。

    而我们得出的理论和描述其实就是::长得肯定不赖(追求者多),身材也应该很好(爱健身),蛮有钱的(有钱有房)。

    但是,实际上生活中你还是会见到小红。只不过在科学研究中对于分子,原子,电子,原子核,质子,中子这些东西,我们根本看不到他们的如山真面目。所以一些粒子同时具有波动性和粒子性时,科学家一开始都以为是仪器坏了,太不可思议了。正应那句:“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”。

    所以,它们到底是什么,我们其实还是不知道的。

    至于电的原理,实际上是电磁相互作用力,电磁相互作用的本质其实是靠光子传递的。原子核和电子之间就体现出电磁作用力。分子的化学键其实也是电磁作用力。

    5、质子和中子由什么组成?

    质子:原子核的重要组成部分,原子核的质量大部分是由它组成的.

    中子:构成原子核的部分

    夸克:现今发现组成物质的最小粒子,组成质子和中子

    由小到大排列:(构成关系)

    夸克 构成 中子和质子 构成 原子核, 原子核与核外电子构成 原子 构成 分子 构成 物质!