Вода, углекислый газ и кварц совсем не похожи по свойствам. Однако в состав всех трёх входит кислород. Это не значит, что внутри каждого спрятаны пузырьки кислородного газа. Здесь слово «кислород» обозначает химический элемент — определённый вид атомов.
Главный признак элемента
Химический элемент объединяет атомы с одинаковым числом протонов в ядре. Протон имеет положительный электрический заряд. Число протонов обозначают Z; оно равно порядковому номеру элемента. У водорода Z=1, у углерода 6, у кислорода 8, у железа 26. Если число протонов изменилось, перед нами уже другой элемент.
Атом не является неделимым шариком. В его центре находится очень маленькое ядро, в котором сосредоточена почти вся масса. В ядре имеются протоны и, как правило, нейтроны — частицы без электрического заряда. У наиболее распространённого атома водорода нейтрона нет: его ядро состоит из одного протона.
Электроны имеют отрицательный заряд и образуют электронную оболочку вокруг ядра. Они значительно легче протонов и нейтронов. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов, поэтому суммарный заряд равен нулю. Нельзя понимать простую модель атома как точную маленькую Солнечную систему: у электронов нет обычных планетных траекторий.
Размер атома намного больше размера ядра. Твёрдость вещества объясняется взаимодействием частиц и электронных оболочек, а не тем, что атомы являются сплошными непроницаемыми шариками. Представления о сложном строении атома сформировались на рубеже XIX и XX веков.
Одинаковый элемент, различная масса
Два атома с шестью протонами принадлежат углероду, даже если число нейтронов различается. Такие разновидности атомов одного элемента называют изотопами. Их массы различны, но порядковый номер одинаков. Поэтому элемент определяют по протонам, а не просто по общей массе или числу всех частиц ядра.