Por que todos os átomos de um elemento têm o mesmo número atômico?

Para estado fundamental átomos (sem custo), você deve se lembrar dos seguintes fatos:

1.) O número atômico é o mesmo que o número de prótons.
2.) O número de elétrons é o mesmo que o número de prótons.
3.) O massa atômica é a soma do número de prótons e nêutrons.

Para íons (que pode ter uma carga positiva ou negativa), apenas o número de elétrons está sendo alterado. Se o íon for negativo, significa que um elétron foi adicionado à configuração. Se o íon for positivo, significa que um elétron é removido da configuração.

Por exemplo,

#Na# (número atômico = 11): #1s^2# #2s^2# #2p^6# #color (red) (3s^1)# (Estado Fundamental)

#Na^"+1"#(número atômico = 11): #1s^2# #2s^2# #color (blue) (2p^6)# (perdeu 1 #e^-#)

#Cl# (número atômico = 17): #1s^2# #2s^2# #2p^6# #3s^2# #color (red) (3p^5)# (Estado Fundamental)

#Cl^"-1"# (número atômico = 17): #1s^2# #2s^2# #2p^6# #3s^2# #color (red) (3p^6)# (ganho 1 #e^-#)

Para se qualificar para o isótopos (elementos com massas diferentes, sem custo), apenas o número de nêutrons foi alterado. Exemplos são carbono-12, carbono-13 e carbono-14.

Carbono-12: 6 prótons + #color (green) ("6 neutrons")#
Carbono-13: 6 prótons + #color (magenta) ("7 neutrons")#
Carbono-14: 6 prótons + #color (orange) ("8 neutrons")#

Como nenhuma dessas situações altera o número de prótons, o número atômico permanece o mesmo, independentemente.