核电荷数、核外电子数与质子数的关系
核电荷数、核外电子数和质子数，这三者在原子这一层面上是紧密关联的，但它们并非“同一个东西”。简单来说，核电荷数是指原子核所带的正电荷数，它完全由原子核内的质子数决定，因此，对于中性原子而言，核电荷数 = 质子数。而核外电子数是指围绕原子核运动的电子总数。在一个电中性的原子中，原子核的正电荷与核外电子的负电荷总量相等，因此，核外电子数也等于质子数。所以，对于中性原子，存在一个核心等式：核电荷数 = 质子数 = 核外电子数。
中子数的独立性与同位素现象
然而，标题后半部分提到的“质子数=中子数”则是一个常见的误解。质子数与中子数之间没有必然的相等关系。中子数主要影响原子的质量，而不影响其化学性质。原子核由质子和中子构成，质子数决定了元素的种类（即它是氢、氧还是铁），而中子数可以在一定范围内变化。质子数相同但中子数不同的原子互称为同位素。例如，碳-12原子有6个质子和6个中子，而碳-14原子有6个质子和8个中子。它们的质子数（核电荷数、核外电子数）相同，化学性质几乎一致，但中子数不同，因此原子质量不同。
综上所述，在理解原子结构时，关键要分清：决定元素身份和核电荷的是质子数；在电中性条件下，核外电子数与之相等；而中子数是一个独立的变量，它影响原子的质量与稳定性，但与元素的化学性质无直接关联。因此，“质子数=中子数=核电荷数”这个等式在绝大多数情况下是不成立的。