元素是具有相同核电荷数的原子的总称。原子包含原子核和核外电子，原子核内质子数等于核外电子数。
在化学中，元素是最基本的物质组成单元，是一切化学反应的基础。元素概念的确定将化学这个自然学科的研究范围也明确了下来，所以我们一定要弄明白元素到底是什么。
虽然，玻意耳在17世纪对化学元素的内涵进行了重新阐释，但是由于当时科学技术的局限，并没有给出元素的精确定义，直到20世纪，人们才最终明白了元素的本质——具有相同核电荷数的同一类原子的总称。
从化学的角度来看，世界上的物质是由原子通过相互作用而形成的。原子内部则是一个小小的原子核和一个或多个围绕原子核运动的核外电子。
原子核虽然很小，但是质量占到了整个原子质量的99.9%以上。原子的结构很像是宇宙中星系的结构，例如我们的太阳系，太阳就相当于原子核，而围绕太阳运转的行星就相当于核外电子，太阳的质量也占到了太阳系总质量的99.8%以上。
没想到，原子尺度的微观世界与宇宙尺度的宏观世界竟如此相似！这种相似性让人叹为观止，物质世界在极大和极小两个视觉尺度形成了结构上的循环。
原子核虽然小，但是内部却包含了一个或多个质子和中子：质子带正电，中子不带电，原子核呈现正电。原子核的质子数，即带电量就被称为核电荷数。又因为原子核外的电子呈现负电，而核外电子数等于质子数，从而正负电荷抵消，整个原子不显电性。
经过这么一番推理，可能有的同学有点蒙了，但大家只要记住：
元素之间的差别取决于核电荷数，也就是质子的数量，不同数量的质子，造就了不同的元素。
质子数确定了，这个原子的元素种类也就确定了。例如碳原子，原子核内含有6个质子，故而所有含有6个质子的原子就被统称为碳元素；又如氧原子，原子核内有8个质子，因此所有含有8个质子的原子都归属氧元素。
从前面的定义可以知道，元素是具有相同核电荷数（即相同质子数）的同一类原子的总称，与中子数无关，并且原子中含有的电子数和质子数相同。
大家在这里是否有疑问：为什么不说元素是具有相同电子数的原子的总称，而说是具有相同质子数的原子的总称呢？那是因为电子是可以在原子之间相互作用和迁移的，数量并不稳定。
电子的相互作用和迁移的过程虽然使原子核外的电子数经常发生变化，让核外电子数无法作为规定元素种类的依据，但是“有失必有得”，电子的相互作用和迁移却成了化学反应的基础和根本原因。
所以，化学研究的是原子之间的相互作用，这种相互作用是通过电子实现的，化学反应是电子的行为，而原子核不发生变化。
大家一定好奇，如果原子核发生了变化，又会怎么样呢？
当原子核内质子数变化后，元素的种类就改变了，就变成了另一种元素，比如核内质子数从1变成2，元素就会从氢元素变为氦元素；当原子核内中子数变化后，这个原子虽然还是属于原来的元素，但实则变为了另一种同位素，比如铀-235变为了铀-238。这两种变化已经不是化学反应了，超出了化学反应研究的范畴，这两个反应被称为核反应，是物理学的研究范围。
所以讲到这里，我们就要彻底明白，到底什么是化学，什么是化学反应，化学学科研究的边界在哪里。
同学们，请看一看，下面哪个是化学反应？哪个是物理反应？
1. 核电站中，铀-238反应变为钚-239。
2. 氘气和氧气反应，生成重水。(www.xing528.com)
答案：
1. 物理反应
2. 化学反应
我们已经知道，原子核中的质子数决定了元素的种类。但有时候会出现这样的情况：归属一种元素的原子核，它们质子数相同，但是中子数不同。这是怎么回事呢？
它们虽然归属于同一种元素，但被互称为同位素。它们的化学性质相同，但物理性质和生理功能却天差地别。
我们以氢元素为例进行详细说明。
老三氕与氧形成的是轻水（H2O），也就是平常可以饮用的水；
老二氘与氧形成的是重水（D2O），是核反应堆的一种中子减速剂，轻水是没有这个作用的；
老大氚与氧形成的是超重水（T2O），超重水具有放射性，在自然界中含量微乎其微。
这三种物质虽然都是水，但是重水和超重水是不能喝的，饮用一定量的重水会严重影响人类的正常新陈代谢，从而导致人体发生病变，甚至死亡。
当然，也有一些勇敢的人品尝过微量重水的味道，据说略带甜味，小朋友们就不要尝试啦！
虽然原子的结构与宇宙中星系的结构非常相似，但是对应行星角色的电子却运动得非常剧烈，甚至可以说是“疯狂”。
电子的运动速度可以达到1000—2000千米/秒，是地球运动速度的30—70倍。大家可能会说电子运动得也不快嘛，可是不要忘了，电子是在不到1埃米的范围内做如此高速的运动的。1埃米=0.1纳米，也就是说，电子的运动范围只相当于地球绕日半径的十五万亿亿分之一，而运动速度却是地球运动速度的30—70倍，这个差距已经大到我们无法想象了。所以依靠现阶段的观测手段，我们是看不清电子的，我们只能看到它们运动后留下的影像，像一团云雾，我们把这团云雾称为“电子云”。
当然，电子云可以是由一个电子形成的，也可以是两个甚至是更多的电子形成的。
电子虽然进行着超高速的运转，但是它并不是闷头乱撞的，而是在一定的轨道上运行。
不同的轨道由于能量不同，电子运行的路线也不同，进而这些不同轨道上的电子云形状也各不相同：有的呈现球形、哑铃形，有的呈现花瓣形，甚至更加复杂的形状，看上去非常美丽。如果想要弄清楚电子云形成这些形状的根本原因，则需要运用量子力学的知识来进行理论计算，就等小朋友们长大之后再慢慢进行探索吧！
化学是从古代炼金术演变而来的，英文中化学的单词“chemistry”就是由阿拉伯语中“炼金术”这个词演化而来的。而在中国清代以前是没有“化学”这个词语的，我们把这个学科称作“兰学”“舍密”或者“格致”，其中“兰学”和“舍密”这两个词语是日本学界对化学的称谓，后来也传到了我国并被普遍使用。
到18世纪50年代，我国相继出版了两部化学书籍《六合丛谈》和《格物探原》，其中都明确使用了“化学”这个词，意为“物质变化的学问”。这个词一经发明，便凭借着贴切的寓意迅速传遍中国，更进一步传入日本。日本学界早就对“舍密”这个莫名其妙的词语大为不满，看到“化学”这个词十分兴奋，故而欣然接受并在日本普及开来，所以“化学”这个词语可谓是地地道道的“中国制造”。
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