原子

质量数（massnumber）

由于质子与中子的质量相近且远大于电子，所以用原子的质子和中子数量的总和定义原子质量，称为质量数。

相对原子质量

原子的静止质量通常用统一原子质量单位（u）来表示，也被称作道尔顿（Da）。这个单位被定义为电中性的碳12质量的十二分之一，约为1.66×10-27kg。氢最轻的一个同位素氕是最轻的原子，重量约为1.007825u。一个原子的质量约是质量数与原子质量单位的乘积。最重的稳定原子是铅-208，质量为207.9766521u。

摩尔（mole）

就算是最重的原子，化学家也很难直接对其进行操作，所以它们通常使用另外一个单位摩尔。摩尔的定义是对于任意一种元素，一摩尔总是含有同样数量的原子，约为6.022×10^23个。因此，如果一个元素的原子质量为1u，一摩尔该原子的质量就为0.001kg，也就是1克。例如，碳-12的原子质量是12u，一摩尔碳的质量则是0.012kg。

原子没有一个精确定义的最外层，通常所说的原子半径是根据相邻原子的平均核间距测定的。

共价半径

我们测得氯气分子中两个Cl原子的核间距为1.988Α，就把此核间距的一半，即0.994Α定为氯原子的半径，此半径称为共价半径。共价半径为该元素单质键长的一半

金属半径

另外，我们也可以测得金属单质比如铜中相邻两个铜原子的核间距，其值的一半称为金属半径[14]。

范德华半径

指在分子晶体中，分子间以范德华力结合，如稀有气体相邻两原子核间距的一半.

部分元素的原子半径表

下表为一些元素的原子半径（pm），数据取自《无机化学-第四版》（2000年[17]）和j.chem.phys（1967[18]）。

元素氢氦锂铍硼碳氮氧氟氖半径371221521118877706664160元素钠镁铝硅磷硫氯氩钾钙半径18616014311711010499191227197元素钪钛钒铬锰铁钴镍铜锌半径161145132125124124125125128133元素镓锗砷硒溴氪铷锶钇锆半径122122121117114198248215181160元素铌钼锝钌铑钯银镉铟锡半径143136136133135138144149163141元素锑碲碘氙铯钡半径141137133217265217

注：表中非金属元素为共价半径、金属元素为金属半径、稀有气体为范德华半径

注：许多元素的半径值在不同书籍中差异较大，其原因有

①原子半径的单位有(pm)和埃(Α)两种，Α=100pm

②原子半径的测定方法不同

③原子半径的种类不同

原子半径的周期规律

在元素周期表中，原子的半径变化的大体趋势是自上而下增加，而从左至右减少。因此，最小的原子是氢，半径为0.28Α；最大的原子是铯，半径为2.655Α。因为这样的尺寸远远小于可见光的波长（约400～700nm），所以不能够通过光学显微镜来观测它们。然而，使用扫描隧道显微镜，我们能够观察到单个原子。

电子是一种带电体，正如所有带电体一样，电子旋转时会产生一个磁场，因此，不同的原子往往有不同的磁学特性。

分子轨道理论可以很好地解释分子的磁性问题，例如氧气的顺磁性[12]。

逆磁性

一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。常见的逆磁性金属有Bi、Cu、Ag、Au。

顺磁性

顺磁性物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。但是当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。这样便使磁化率(磁化强度与磁场强度之比)成为正值，但数值也是很小,一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5)，并且随温度的降低而增大。

常见的顺磁性物质有：氧气、一氧化氮、铂。

放射性

某些物质的原子核能发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到的射线，只能用专门的仪器才能探测到的射线。物质的这种性质叫放射性。

衰变

不稳定(即具有放射性)的原子核在放射出粒子及能量后可变得较为稳定，这个过程称为衰变（Radioactivedecay）。这些粒子或能量（后者以电磁波方式射出）统称辐射（radiation）。由不稳定原子核发射出来的辐射可以是α粒子、β粒子、γ射线或中子。

放射性核素在衰变过程中，该核素的原子核数目会逐渐减少。衰变至只剩下原来质量一半所需的时间称为该核素的半衰期（half-life）。每种放射性核素都有其特定的半衰期，由几微秒到几百万年不等。

原子核由于放出某种粒子而变为新核的现象．原子核是一个量子体系，核衰变是原子核自发产生的变化，它是一个量子跃迁过程，它服从量子统计规律．对任何一个放射性核素，它发生衰变的精确时刻是不能预知的，但作为一个整体，衰变的规律十分明确．若在dt时间间隔内发生核衰变的数目为dN，它必定正比于当时存在的原子核数目N，显然也正比于时间间隔dt

衰变有3种：α衰变、β衰变和γ衰变。

核裂变（unclearfission）

核裂变指是一个原子核分裂成几个原子核的变化，核裂变通常由中子轰击质量数较大的原子核引起，原子核裂变后会形成两个质量相当的部分，并放出能量，有时会导致链式反应的发生。

核聚变（nuclearfusion）

当多个粒子聚集形成更重的原子核时，就会发生核聚变，例如两个核之间的高能碰撞。常见的核聚变发生于氘与氚之间。

在太阳的核心，质子需要3-10KeV的能量才能够克服它们之间的相互排斥，也就是库伦障壁，进而融合起来形成一个新的核。

主条目：原子轨道

在稳定状态下，原子中的电子位于离核最近的轨道上，这时的原子就被称为基态原子；电子吸收能量后跃迁到更高的轨道上，这时原子就处于激发态。由于原子的轨道是量子化的，因此原子的能量发生变化时，会吸收（放出）特定的能量，产生不同的光谱图像，古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫（GustavRobertKirchhoff）和罗伯特·威廉·本生（RobertWilhelmBunson）最早应用这一性质对不同元素的原子进行鉴定。

焰色反应（flametest）

当原子的光谱落在可见光区时，肉眼就可以看见不同的颜色，这是有些元素的原子在灼烧时引起火焰颜色变化的原因，这种变化被称为焰色反应，可以粗略地检测某些元素原子的存在。

下表给出部分金属（或金属离子）焰色反应产生的颜色

类别锂离子钠离子钾离子铷离子钙离子锶离子钡离子铜离子颜色紫红黄淡紫紫砖红洋红黄绿绿

价电子是原子参与化学反应的电子数，价电子数与原子的化学性质密切相关，对于主族元素来说，价电子数等于其最外层电子数；对于副族元素，价电子数包括最外层电子数和次外层的d（有时还包括f）轨道的电子数，元素周期表中通常会用电子排布式标示一个特定元素的价电子。根据价电子的不同，元素周期表可以分为s区、p区、d区、ds区、f区[12]。

化合价

电离能的大小反映了原子失去电子的难易。电离能愈小，原子失去电子愈易，反之同理；电离能的大小和原子的有效电荷、原子半径和电子排布有很大关系。

第一电离能

基态气体原子失去电子成为带一个正电荷的气态正离子所需的能量称为第一电离能，一般来说，若不作说明，电离能即第一电离能。

1st～10th

以下是目前已发现所有元素的第一到第十电离能。数据来源不详[19]。单位：kJ/mol（千焦/摩尔）

1st2nd3rd4th5th6th7th8th9th10th氢1312.0氦2372.35250.5锂520.27298.111815.0铍899.51757.114848.721006.6硼800.62427.13659.725025.832826.7碳1086.52352.64620.56222.73783147277.0氮1402.328564578.17475.09444.953266.664360氧1313.93388.35300.57469.210989.513326.57133084078.0氟1681.03374.26050.48407.711022.715164.11786892038.1106434.3氖2080.73952.361229371121771523819999.023069.5115379.5131432钠495.845626910.395431335416613201172549628932141362镁737.71450.77732.710542.5136301802021711256613165335458铝577.51816.72744.811577148421837923326274653185338473硅786.51577.13231.64355.5160911980523780292873387838726磷1011.819072914.14963.66273.92126725431298723590540950硫999.62252335745567004.38495.827107317193662143177氯1251.2229838225158.66542936211018336043860043961氩1520.62665.8393157717238878111995138424076046186钾418.830524420587779759590113431494416963.748610钙589.81145.44912.4649181531049612270142061819120385钪633.11235.02388.67090.688431067913310152501737021726钛658.81309.82652.54174.695811153313590164401853020833钒650.91414283045076298.71236314530167301986022240铬652.91590.62987474367028744.915455178202019023580锰717.31509.0324849406990922011500187702140023960铁762.51561.9295752907240956012060145802254025290钴760.41648323249507670984012440152301795926570镍737.11753.03395530073391040012800156001860021670铜745.51957.9355555367700990013400160001920022400锌906.41733.33833573179701040012900168001960023000镓578.81979.329636180锗7621537.53302.144119020砷947.0179827354837604312310硒941.020452973.741446590788014990溴1139.921033470456057608550994018600氪1350.82350.4356550706240757010710121382227425880铷403.0263338605080685081409570131201450026740锶549.51064.2413855006910876010230118001560017100钇6001180198058477430897011190124501411018400锆640.112702218331377529500铌652.11380241637004877984712100钼684.315602618448052576640.812125138601583517980锝70214702850钌710.216202747铹719.717402997钯804.418703177银731.020703361镉867.81631.43616铟558.31820.727045210锡708.61411.82943.03930.37456锑8341594.924404260540010400碲869.31790269836105668682013200碘1008.41845.93180氙1170.42046.43099.4铯375.72234.33400钡502.9965.23600镧538.110671850.348195940铈534.410501949354763257490镨5271020208637615551钕533.1104021303900钷540105021503970钐544.5107022603990铕547.1108524044120轧593.4117019904250铽565.8111021143839镝573.0113022003990钬581.0114022044100铒589.3115021944120铥596.7116022854120镱603.41174.824174203镥523.513402022.343706445铪658.5144022503216钽7611500钨7701700铼760126025103640锇8401600铱8801600铂8701791金890.11980汞1007.118103300铊589.419712878铅715.61450.53081.540836640铋70316102466437054008520钋812.1砹910

第一电子亲和能

元素的一个基态气体原子得到一个电子成为一价气态负离子时所放出的能量称为该元素的电子亲和能（Y）。元素的电子亲和能表示得到一个电子形成负离子时放出的能量；若为负值，则表示要吸收能量（亲和能为负值的通常是金属，很难形成负离子）。

电子亲和能是元素氧化性的一个衡量标准，电子亲和能越大，该原子得电子的倾向越大，该原子对应元素的非金属性越强，电子亲和能的规律性并不强

由于条件限制，电子亲和能还没有准确的测定方法，不同文献的电子亲和能大小相差较大，也未表现出周期变化规律，所以电子亲和能的应用并不广泛[12][20]。

以下给出部分主族元素元素电子亲和能大小，数据取自《化学－物质结构与性质（选修）》（2004年[12]）。

元素氢锂铍硼碳氮氧氟钠Y72.859.6－48.626.7122－714132852.9元素镁铝硅磷硫氯钾钙镓Y－38.642.51347220034948.4－28.928.9元素锗砷硒溴铷锶铟锡碲Y11978.219532546.9－28.928.9107190元素碘铯钡铊铅铋钋砹Y29545.5－28.919.335.191.3183270

第二（及以上）电子亲和能

第二（及以上）电子亲和能对于任何元素均为负值，基本无意义[20]。

电负性是一组表示原子在分子成键时对电子吸引力的相对数值，电负性综合考虑了电离能和电子亲合能，首先由莱纳斯·卡尔·鲍林（L.C.Pauling）于1932年提出。元素电负性数值越大，原子在形成化学键时对成键电子的吸引力越强。

计算方法

电负性的计算方法有多种，每一种方法的电负性数值都不同，比较有代表性的有3种

①鲍林提出的标度。根据热化学数据和分子的键能，指定氟的电负性为3.98，计算其他元素的相对电负性。

②密立根从电离势和电子亲合能计算的绝对电负性。

③阿莱提出的建立在核和成键原子的电子静电作用基础上的电负性。利用电负性值时，必须是同一套数值进行比较。

电负性表

下表给出了常见元素的电负性大小，数据取自《化学－物质结构与性质（选修）》（2004年[12]）。

元素氢氦锂铍硼碳氮氧氟电负性2.1－1.01.52.02.53.03.54.0元素氖钠镁铝硅磷硫氯氩电负性－0.91.21.51.82.12.53.0－元素钾钙钪钛钒铬锰铁钴电负性0.81.01.31.51.61.61.51.81.8元素镍铜锌镓锗砷硒溴氪电负性1.81.91.61.61.82.02.42.8－元素铷锶钇锆铌钼锝钌铑电负性0.81.01.21.41.61.81.92.22.2元素钯银镉铟锡锑碲碘氙电负性2.21.91.71.71.81.92.12.5元素铯钡电负性0.70.9

电负性的周期规律

同一周期从左至右，有效核电荷递增，原子半径递减，对电子的吸引能力渐强，因而电负性值递增；同族元素从上到下，随着原子半径的增大，元素电负性值递减。过渡元素的电负性值无明显规律。就总体而言，周期表右上方的典型非金属元素都有较大电负性数值，氟的电负性值数大（4.0）；周期表左下方的金属元素电负性值都较小，铯和钫是电负性最小的元素（0.7）。一般说来，非金属元素的电负性大于2.0，金属元素电负性小于2.0。

电负性概念还可以用来判断化合物中元素的正负化合价和化学键的类型。电负性值较大的元素在形成化合物时，由于对成键电子吸引较强，往往表现为负化合价；而电负性值较小者表现为正化合价。在形成共价键时，共用电子对偏移向电负性较强的原子而使键带有极性，电负性差越大，键的极性越强。当化学键两端元素的电负性相差很大时（例如大于1.7）所形成的键则以离子性为主。