# 原子结构计算器 - 核素符号、质子中子电子数、同位素丰度与“四同”判断

> 免费在线原子结构工具：输入 23Na+、Cl-37 即得质子、中子、电子数，计算平均相对原子质量、反推同位素丰度，判断“四同”并画原子结构示意图。

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- 最后更新: 2026-10-29
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原子由原子核和核外电子构成：质子数 Z 等于核电荷数和原子序数，中子数 N = 质量数 A − Z，电子数 = Z − 电荷。例如 ²³₁₁Na⁺ 有 11 个质子、12 个中子、10 个电子；³⁷₁₇Cl⁻ 有 17 个质子、20 个中子、18 个电子。这个工具能识别多种写法（23Na+、²³₁₁Na⁺、Cl-37、O2-、^{37}Cl^-、U-235、氯-37、D、T），给出规范的核素符号（左上质量数、左下质子数、右上电荷）及 Unicode 和 LaTeX 写法，也能由质子、中子、电子数反推是哪种微粒。同位素部分内置天然同位素精确质量与丰度（NIST / IUPAC），可按精确质量或课本常用的质量数计算平均相对原子质量：³⁵Cl 34.969 占 75.76%、³⁷Cl 36.966 占 24.24%，得 Ar ≈ 35.45；反过来，已知 Cl 的平均值 35.5 和两种同位素 35、37，可解得丰度 75% 和 25%（3 : 1），并用十字交叉法展示，同时列出 Cl₂ 三种分子 70、72、74 的比例 9 : 6 : 1。“四同”判断可以比较同位素、同素异形体（O₂ 与 O₃、金刚石与石墨、红磷与白磷）、同分异构体（乙醇与二甲醚）和同系物（甲烷与丙烷），能识别核素、单质、常见有机物名称、SMILES 与化学式，并指出 H₂ 与 D₂、乙烯与环丙烷、苯酚与苯甲醇这类易错点。最后还有 10 电子 / 18 电子微粒表、电子数计算与小测验，以及 1～20 号元素原子和常见离子的结构示意图。

## 使用步骤

1. 选择功能：核素符号、同位素与相对原子质量、“四同”判断或电子数与结构示意图
2. 输入核素、同位素数据、两种物质或微粒的化学式，也可以点击示例
3. 查看质子、中子、电子数，平均相对原子质量或丰度的计算过程，“四同”结论与理由，以及原子结构示意图

## 功能特点

- 识别 23Na+、²³₁₁Na⁺、Cl-37、^{37}Cl^-、氯-37、D、T 等多种核素写法
- 规范核素符号显示，可复制 Unicode 和 LaTeX 写法
- 由质子数、中子数、电子数反推原子或离子
- 内置 NIST / IUPAC 天然同位素质量与丰度，按精确质量或质量数求平均相对原子质量
- 由平均相对原子质量反推两种同位素丰度，附十字交叉法和 X₂ 分子种类比例
- 同位素、同素异形体、同分异构体、同系物自动判断并解释易错点
- 任意微粒的质子、电子、中子数及 n mol 中的个数，10 电子 / 18 电子微粒表和小测验
- 1～20 号元素原子及常见离子的原子结构示意图

## 常见问题

### 质子数、中子数、电子数怎么算？

质子数 = 原子序数 = 核电荷数 Z；中子数 = 质量数 A − 质子数 Z；原子的电子数等于质子数，阳离子的电子数 = Z − 所带正电荷数，阴离子的电子数 = Z + 所带负电荷数。例如 ³²S²⁻：Z = 16，中子数 32 − 16 = 16，电子数 16 + 2 = 18。

### 已知平均相对原子质量，怎样求两种同位素的丰度？

设第一种同位素的丰度为 x，则 m₁x + m₂(1 − x) = Ar，解得 x = (m₂ − Ar)/(m₂ − m₁)。例如氯：35x + 37(1 − x) = 35.5，x = 0.75，即 ³⁵Cl 占 75%、³⁷Cl 占 25%，原子个数比 3 : 1。十字交叉法是同一个式子的简便写法：(37 − 35.5) : (35.5 − 35) = 1.5 : 0.5 = 3 : 1。铜 63/65、平均 63.5 也是 3 : 1，硼 10/11、平均 10.8 则是 1 : 4。

### 同位素、同素异形体、同分异构体、同系物怎么区分？

看比较的对象：同位素指同一元素的不同原子（质子数相同、中子数不同，如 ¹H、²H、³H）；同素异形体指同一元素形成的不同单质（如 O₂ 与 O₃、金刚石与石墨）；同分异构体指分子式相同、结构不同的化合物（如乙醇与二甲醚）；同系物指结构相似、分子组成相差若干个 CH₂ 的有机物（如甲烷与乙烷）。H₂、D₂、T₂ 是同一种物质，既不是同位素也不是同素异形体；乙烯与环丙烷相差一个 CH₂ 但结构不相似，不是同系物。

### 常见的 10 电子和 18 电子微粒有哪些？

10 电子微粒：Ne、HF、H₂O、NH₃、CH₄、Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺、F⁻、O²⁻、N³⁻、OH⁻、NH₄⁺、H₃O⁺、NH₂⁻。18 电子微粒：Ar、HCl、H₂S、PH₃、SiH₄、K⁺、Ca²⁺、Cl⁻、S²⁻、P³⁻、HS⁻、O₂²⁻ 以及 F₂、H₂O₂、N₂H₄、C₂H₆、CH₃OH、CH₃F、NH₂OH、CH₃NH₂ 等（可看作两个 9 电子基团组合）。1 mol NH₄⁺ 含 10 Nₐ 个电子、11 Nₐ 个质子。

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