不友善的怼一下其它两位答主:题主可能刚接触核物理,问个问题怎么了?说不上个所以然就给人家扣上「不尊重他人研究成果」的大帽子吗?你知道当年有个荷兰民科在同样的问题上质疑了卢瑟福的结论,最后证实卢瑟福是错的了吗?还有「科学家不能严格证明金原子有79个质子」这种言论不要随便说出来好吗?
然后认真答题:题主你想多了,金原子的原子核里必然有79个质子。如果把这个问题拿给一位当代学生,他会这么证明:金的原子序数为79,原子序数=核电荷数=质子数=79。不过为了建立这个看似很简单的等价关系,物理学家们很是费了一番周折。
1871年,元素天尊门捷列夫意识到了元素性质会随著原子质量的递增展现出周期性。他以此为基础绘制了第一份元素周期表,并以根据原子质量为元素排了序,这就是原子序数的由来。彼时,物理学界还没意识到原子序数的重要性。
在差不多一个世纪前,物理学界还没有「质子」的概念。那时卢瑟福刚刚通过以α粒子轰击金箔来证明原子核的存在,并以此构建了卢瑟福原子模型。依据此模型,他预测金的原子核的核电荷数应当为100(按这个理论,金应该有100个质子),然后他为此水了篇Paper~他的理论依据就是:原子的核电荷数应当等于原子质量的一半。可一位荷兰律师(算是个民科)范登布洛克看完论文后不以为然,他随后也发了篇论文,提出的假设是:原子核的正电荷数=电子数=元素在周期表上的编号(原子序数)。所以按照他的预测,金应该有79个质子。
这导致卢瑟福的同事,物理学家亨利.莫斯利(Henry Moseley)在1913年做了个实验,来测定各元素的X射线光谱。这项实验得出了的结论就是著名的莫斯利定律,而该定律证实了核电荷数(后来被证实等同于质子数)就是元素周期表里的原子序数。而他的研究方法被学界广泛采纳,最终在1915年核实了从氢到铀(原子序数为1-92)的全部原子的正确原子序数。这项研究不但改进了元素周期表,还间接推测出了元素周期表上至少缺了质子数为43、61、72、75、85、87及91的7个元素。
当然这个故事还没有结束,1917年卢瑟福又认识到了原子核是由大量「质子」构成的,那么问题又来了:金的相对原子质量是197,但根据莫斯利的实验结果,金原子的核电荷数却只有79,这怎么解释呢?卢瑟福的解释很有意思:他认为金的原子核里就是有197个带正电的质子,但里面还存在118个带负电的「核电子(nuclear electron)」,这样最终原子核的正电荷数就是79啦!这次修正他的理论的人,就是在1932年发现中子的詹姆士.查德威克。自此,人们才意识到金的原子核里还有118个不带电的中子。于是,我们终于可以确定的说:质子数=核电荷数,所以金的原子核里有79个质子!
好了,现在做个总结:首先门捷列夫确定了每个元素在周期表上对应著一个固定的原子序数,然后莫斯利证明了这个序数就是原子核的核电荷数,结合查德威克修正过的波尔-卢瑟福原子模型,核电荷数就是质子数。金有79个质子,最初就是这么证明的。
最后再说一句,莫斯利在做完这个实验后回了牛津,但却在1915年被征召入伍参与了一战,并在战争中被一位狙击手射杀,时年27岁,没来得及获得诺贝尔奖。借此机会缅怀一下这位了不起的物理学家。
题主应该是想问科学家怎么测量出某种元素含有多少质子,非常好的问题…真的完全不懂为什么要对题主冷嘲热讽,就像问光速是怎么测量的,你答 因为米的长度被定义为光在真空中于1/299 792458秒内行进的距离,所以光速是299792458米每秒 一样傻逼。
英国物理学家亨利莫斯莱(Henry Moseley)在1913年通过元素的X射线光谱发现了莫斯莱定律(实验式),从而可以测量元素原子含有的质子数。
可以参考维基百科内容:
中文版维基:
https://zh.m.wikipedia.org/wiki/%E8%8E%AB%E5%A1%9E%E8%90%8A%E5%AE%9A%E5%BE%8B?zh.m.wikipedia.org英文版维基:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Moseleys_law?en.m.wikipedia.org还可以看下维基百科上atomic number中历史的部分。
20世纪初是物理学发展最快的时代,随著伦琴发现X射线,物理学家们争相研究各种神秘的射线,走在最前面的是大名鼎鼎的卢瑟福。他第一个提出半衰期的概念,还将各种射线按照贯穿能力分成α射线和β射线,因此获得了1908年诺贝尔化学奖。然后他更进一步,1909年做了名垂青史的金箔实验,提出了新一代的原子模型,说明原子绝非组成物质的最小单元,也有其内部结构。