氧气和臭氧的原子序数一样吗?它们都是氧元素,原子序数应该一样,原子序数=质子数,所以质子数也一样,那么质子数相同的物质是同一物质或同位素,那氧气和臭氧是吗?

Question

氧气和臭氧的原子序数一样吗?
它们都是氧元素,原子序数应该一样,原子序数=质子数,所以质子数也一样,那么质子数相同的物质是同一物质或同位素,那氧气和臭氧是吗?

Answer 1

LZ需要分清元素和化学物质的概念.
化学中讨论的物质称为化学物质.化学物质分为具有单一化学组成的纯净物以及多种纯净物在分布一定空间内得到的混合物.微观上来说,无论是纯净物还是混合物,化学本质都是若干不同种类的原子以各种方式（例如化学键）的组合.化学中划分原子种类根本标准有两种,一种是按照原子含有的质子数,所有质子数相同的原子在周期表中具有相同的原子序数,总称为化学元素.另一种方法是对于某一种化学元素的原子按中子数的不同划分为不同的同位素.可见元素是原子所属的种类,同位素是同种元素的原子所属的种类.而宏观的物质本身不讨论“是哪种元素”的问题,而只能说“含有哪些元素”,或者说“由哪些元素组成”.
回到LZ的问题.“它们都是氧元素”显然是错误的说法.正确的说法是“它们都含有氧元素”（并且事实上只含氧元素）.只要是氧元素,之间就没什么区别了,不论是氧气中含有的氧元素,还是臭氧中含有的氧元素.而“质子数相同的物质是同一物质或同位素”,不说这里意义不明的“同一物质”,对于“同位素”而言显然不满足“对某一种元素的原子”这一先决讨论条件,这个问题是错误的.
注：对于“同一物质”,有不同的划分标准.从量子力学的范畴中讲,不存在全同的状态,任何物质都是不同的；而在化学范畴中,也有忽略同位素和不忽略同位素两种方法.最宽松的限制就是化学组成相同的物质是同一物质,例如化学式相同的纯净物.即使从这个意义上来讲,LZ问题中的氧气和臭氧也一定不是同种物质（推广地讲,不同的同素异形体必然是不同的化学物质）.当然其中的氧原子可以看作同种物质,也可能是不同种物质（如果需要考虑同位素,并且其中恰好有不同的同位素时）.
顺带说明：对于元素不直接讨论化学性质,因为不是具体的化学物质.而通常所说的元素的化学性质是指元素的具体形态具有的性质（例如对气态单原子讨论第一电离能；对单质的某个稳定同素异形体讨论熔沸点、晶体结构等等）.
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