原子结构：原子核、电子、质子和中子

物质由原子（Atom）构成，原子由带负电的电子（Electron）和带正电的原子核（Nucleus）构成，电子在各自的轨道上绕原子核旋转。电子很轻，所以原子的绝大多数质量都集中在原子核上。

原子核又由质子（Proton）和中子（ Neutron）构成，质子带正电，中子不带电。有的原子核没有中子，只有质子，例如，氕（）是氢（H）的一种同位素，它是最轻、最常见的一种氢的存在形式，它的原子核就只有一个质子，没有中子。

质子、中子、电子是构成原子的三种基本粒子，下图演示了碳原子的结构，它有 6 个质子、6 个中子和 6 个电子。

质子、中子和电子对原子的化学性质和物理性质有着不同的影响：

1. 质子的数量决定了原子属于哪种化学元素，换句话说，如果改变质子的数量，就会改变原子所属的元素种类。例如，你可以从铅（Pb）原子中去掉三个质子，将铅元素变成了金（Au）元素，从而实现“炼金”的梦想。实际上，质子很难从原子核中加入或去除，因此原子所属的元素种类不会轻易发生变化。

2. 中子对原子的影响比质子小得多，改变中子的数量，不会改变原子所属的元素种类。不过，改变中子数量后，原子的质量会发生轻微改变，并可能获得某些核属性，例如放射性。实际上，中子和质子一样，也很难从原子核中加入或去除。

3. 与质子和中子相比，电子是非常自由的，它可以轻易地从一个轨道移动到另一个轨道（称为“跃迁”），甚至完全脱离原子（称为“电离”），这是因为，移动电子需要的能量远远小于移动质子或中子需要的能量。去除电子虽然不会改变元素的种类，但是会破坏原子的平衡。

粒子的带电情况

电子带有负电荷，质子带有正电荷；电子和质子带有异种电荷，所以会相互吸引。物体在摩擦过程中电子会发生转移，使得一种材料裸露出负电荷，另一种材料裸露出正电荷，这就是两种材料相互吸引的原因。

中子不带电荷，所以不会被质子或电子吸引或排斥。

一般情况下，原子中电子的数量和质子的数量相同，所带电荷恰好相互抵消，所以原子整体上不带电。例如，碳（C）原子包含 6 个电子和 6 个质子。

17 世纪 80 年代，法国物理学家查尔斯·库仑（Charles Coulomb）发明了扭秤装置，该装置可以测量两个带电物体之间的力，从而实现了对电荷的精确测量。后来，人们以库伦的名字命名了电荷量的单位——库伦(C)。研究发现，1单位的电荷量（1C）约等于 6.25×1018 个电子，反过来说，一个电子的电荷量约为 1.6×10-19C。

电子是目前已知的最小的带电载体，它的带电量被称为基本电荷（Elementary charge）或者元电荷， 用 e 来表示，e = 1.602176565（35）×10-19C，通常取 e = 1.6×10-19C。

质子也是已知的最小带电载体，它的的带电量等于电子，只不过符号是相反的。

核力

同种电荷相互排斥，电子会排斥其它电子，质子也会排斥其它质子。原子核之所以会牢固、稳定的结合在一起，是因为原子核中还存在第三种力量——核力（Nuclear force）。在原子核尺度内，核力比库仑力（质子之间的斥力）大得多，库仑力几乎可以忽略。

核力是一种短程力，作用范围在 1.5×10-15m 之内。核力在大于 0.8×10-15m 时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过 1.5×10-15m 时，核力急速下降几乎消失；而在距离小于 0.8×10-15m 时，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起。

总结

所有的材料都是由原子组成的。
除了氢的同位素氕（）以外，所有自然产生的原子都包括电子、质子和中子。
电子带一单位的负（-）电荷。
质子带一单位的正（+）电荷。
中子不带电荷。
电子比质子和中子更容易从原子中分离出来。
原子的质子数决定了原子属于哪种元素。