基本粒子的电荷与质量
在微观世界中,粒子的电荷和质量是其最基本的属性。质子带有一个单位的正电荷,其电荷量为 +1.602×10⁻¹⁹ 库仑。质子的质量约为 1.6726×10⁻²⁷ 千克,或更常用 1.007276 原子质量单位(u)。电子则带有一个单位的负电荷,电荷量与质子相等但符号相反,为 -1.602×10⁻¹⁹ 库仑,但其质量极小,约为 9.109×10⁻³¹ 千克(约 0.00054858 u),仅为质子质量的约1/1836。
氢原子及其同位素核的对比
氢核即质子,因此其电荷与质量与质子完全相同。氢有三种常见的同位素:氕、氘、氚。氕的原子核就是一个质子,因此其核电荷量为 +1e,质量约为 1 u。氘的原子核称为氘核,由一个质子和一个中子组成,因此其带电量同样为 +1e,但质量增加至约 2.014 u。氚的原子核称为氚核,由一个质子和两个中子组成,带电量仍为 +1e,质量约为 3.016 u。这三种同位素的核外都只有一个电子,因此整个原子呈电中性,但它们的原子质量因中子数不同而有显著差异。
总结而言,质子、氢核及氢的三种同位素原子核(氕、氘、氚)所带的电荷量是相同的,均为一个基本正电荷。它们的核心区别在于质量,这直接取决于原子核内中子的数量。而电子则以极小的质量和等量相反的电荷,与原子核共同构成了完整的原子。