原子是什么
我们刚刚讲清楚什么是化学元素，什么是元素单质。这两个概念都涉及原子，那么我们现在来说说原子。在某些时候，从原子到单质还不是一步之遥。这些原子有时会相互组合成更大的集团——分子，然后由分子构成单质。不过，决定一种元素的化学性质的根本还是原子。比如，石墨和金刚石是由碳（C）原子以不同排列方式构成的，它们的外观和物理性质有些差异，但是经过充分燃烧，它们都会变成二氧化碳（CO2）。
人们在研究原子的时候曾设计过很多模型，去猜想它的结构。目前最广为接受的说法是原子由一个致密的原子核和若干围绕在原子核周围的电子构成，而原子核是由质子和中子构成的。我们来看看这三种更小的粒子和原子结构示意图。
● 带一个单位负电荷的电子（e），其质量约为9.109 ×10-31千克。
● 带一个单位正电荷的质子（p），其质量约为1.673 ×10-27千克。
● 呈电中性的中子（n），其质量约为1.675 ×10-27千克。
原子结构示意图。蓝色的散点为电子可能出现的位置，红点为原子核的位置，真正的原子核要小得多。
这个示意图和我们经常看到的电子在一个个轨道上运动的模型不太一样，这里电子以一种叫作“电子云”的方式分布在原子核周围——这是更准确的说法。电子以波函数的形式占据一定的空间，它没有固定在哪个确定的地方，但是它确实在这片区域里，而且有可能出现在任何一个地方。
然而真正值得研究的并不是这些电子的位置及其占据的空间，而是以这种方式运动的电子拥有多大的能量（这是量子力学研究的范畴，不是本书的重点）。
回到我们的原子上。每一个处于基态的原子都是电中性的，这就意味着它拥有相等数量的电子和质子（正负电荷相互抵消），而中子数则只决定它的质量，三者的分工很明确。
那么原子是如何进行化学反应的呢？人们普遍认为化学反应是原子之间电子得失的过程，电子的数量决定着元素的性质。因此，具有不同的质子数或电子数（也叫作“核电荷数”，它们的意义相同）的原子具有不同的化学性质。若两个原子具有相等的核电荷数，那么它们就一定是同一种元素的原子，即便它们的质量可能不相同。
比如，基态氢-1原子的原子核中只有一个质子，那么就会有一个电子环绕着它的原子核以相应能级的“电子云”运动，以维持电中性。氢-2（氘）也是如此，唯一的区别是原子核中增加了一个中子，但是二者都是氢元素，具有相差无几的化学性质。多出来的一个中子几乎不会影响氢-2的化学性质，但是会让二者的物理性质存在明显的差异。后面的元素就是基于氢元素，按照一定的规律往上添加质子、中子和电子了。