什麼是原子計算機？
原子計算機能幫你算出任何原子或離子中三種次原子粒子的數量－質子、中子與電子。你只需要知道該元素的原子序（Z），質量數（A），若是離子則再加上電荷即可。對於正在學習原子結構與同位素的化學、物理學生來說，這是一個相當實用的小工具。
使用方法
先輸入原子序（Z），它能唯一辨識一個元素，數值等於該元素在週期表中的位置。接著輸入質量數（A），也就是該特定同位素中質子與中子的總數。最後輸入電荷：中性原子填 0，陽離子填正值（例如 +2），陰離子填負值（例如 -1）。按下計算，馬上就能看到各粒子的數量。
公式解析
原子組成可由三條簡單的關係式決定：
$$\text{質子數}=Z,\quad \text{電子數}=Z-\text{電荷},\quad \text{中子數}=A-Z$$
質子數 = \(Z\)。原子序永遠等於原子核中的質子數。
電子數 = \(Z-\text{電荷}\)。中性原子的質子數與電子數相等。失去電子會帶正電，因此要減去電荷值。
中子數 = \(A-Z\)。質量數是質子與中子的總和，因此減去質子數後剩下的就是中子數。
範例演算
以氧離子 O²⁻ 為例：氧的原子序 \(Z=8\)，常見同位素的質量數 \(A=16\)，電荷為 \(-2\)。質子數 = 8。電子數 $$8-(-2)=10$$ 中子數 $$16-8=8$$ 因此這個離子有 8 個質子、10 個電子與 8 個中子。
更多已解答的例題
每個例題使用相同的三個關係式：質子 = Z、中子 = A − Z，以及電子 = Z − 電荷（其中電荷是離子的整體符號和大小）。
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中性碳-12（Z = 6、A = 12、電荷 = 0）。
質子 = Z = 6。
中子 = A − Z = 12 − 6 = 6。
電子 = Z − 電荷 = 6 − 0 = 6。因此碳-12 有 6 個質子、6 個中子和 6 個電子。
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鎂離子 Mg²⁺（Z = 12、A = 24、電荷 = +2）。
質子 = Z = 12。
中子 = A − Z = 24 − 12 = 12。
電子 = Z − 電荷 = 12 − 2 = 10。這個陽離子失去了兩個電子，所以它有 10 個電子，但仍然有 12 個質子。
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碳-14 同位素（Z = 6、A = 14、電荷 = 0）。
質子 = Z = 6。
中子 = A − Z = 14 − 6 = 8。
電子 = Z − 電荷 = 6 − 0 = 6。碳-14 與碳-12 有相同的 6 個質子，但有 8 個中子 — 額外的中子使其成為同一元素的較重、放射性同位素。
關鍵術語解釋
- 原子序數（Z）
- 原子核中質子的數量。它唯一地識別元素，並等於中性原子中的電子數。
- 質量數（A）
- 特定同位素核中質子和中子的總數。它總是整數（不像平均原子質量）。
- 電荷
- 粒子的淨電荷。對中性原子為零，當失去電子時為正，當獲得電子時為負。
- 質子
- 在原子核中發現的帶正電的亞原子粒子。其計數等於原子序數 Z。
- 中子
- 在原子核中的不帶電的亞原子粒子。其計數可由 A − Z 得出。
- 電子
- 環繞原子核的帶負電的亞原子粒子。在中性原子中，電子數等於質子數。
- 同位素
- 相同元素（相同 Z）的原子，具有不同數量的中子，因此有不同的質量數 A — 例如碳-12 和碳-14。
- 離子
- 因為獲得或失去一個或多個電子而帶有淨電荷的原子或分子。
- 陽離子
- 當原子失去電子而形成的帶正電離子，所以它的電子數少於質子數（例如 Na⁺、Mg²⁺）。
- 陰離子
- 當原子獲得電子而形成的帶負電離子，所以它的電子數多於質子數（例如 Cl⁻、O²⁻）。
常見問題
電荷為零時會怎樣？此時電子數等於質子數（\(Z\)），也就是中性原子的情況。
為什麼同一元素的中子數可能不同？同一元素的不同同位素，原子序 \(Z\) 相同，但質量數 \(A\) 不同，因此中子數也會不同。
電荷可以是正值嗎？可以。正電荷代表失去了電子，因此由電子數 = \(Z-\text{電荷}\) 可知，電子數會少於質子數。
