¿Cómo saben los científicos que el Na tiene 11 electrones y Cl 17, etc.?

Eso estaría determinado por la masa, la ionización y la carga.

En primer lugar, supongo que te refieres a átomos de sodio (Na) y átomos de cloro (Cl).

En estos días es bastante sencillo ionizar elementos y determinar su relación de masa a carga mediante espectroscopía de masas.

Imagen originalmente cortesía de Control de aductos de Na y K en LC-MS

Esa es probablemente la forma más sencilla de entender la masa y la carga. A continuación, puede ionizar el átomo / ion hasta que ya no pueda hacerlo.

Imagen cortesía de Química – Fundación Química

Dmitri Mendeleev hizo observaciones de reacciones químicas, determinó el peso molecular de los átomos y agrupó elementos similares en la tabla periódica de elementos. Rutherford teorizó que un átomo era como un pequeño sistema solar donde los electrones orbitaban el núcleo. Pero creo que la mayor contribución en la estructura del átomo provino de Niels Bohr. Pudo determinar cómo se podían mover los electrones de una capa a otra con diferentes niveles de energía. Esencialmente, fue capaz de demostrar que la agrupación de los elementos en la tabla periódica tenía que ver con el número de electrones, que a su vez es responsable de las propiedades químicas de los elementos.

Greg Burns dio una excelente respuesta. La clave de su respuesta es la relación carga-masa. Una vez que conoce la masa y la cantidad de protones, es fácil determinar la cantidad de electrones.

Aquí hay una excelente respuesta relacionada con eso de Steve Harris, de otra pregunta de Quora sobre protones:

La dispersión alfa de Rutherford se acercó a la idea, pero no fue lo suficientemente precisa como para demostrarlo. La primera persona en sugerir que el número atómico (luego el “lugar en la tabla periódica”) era exactamente una carga nuclear, fue un abogado llamado van den Broek, en 1911. Su única contribución a la ciencia, pero importante.

Moseley luego demostró esto en 1914.

http://en.m.wikipedia.org/wiki/G

http://en.m.wikipedia.org/wiki/M

El protón no fue propuesto hasta 1920, por Rutherford.

http://en.wikipedia.org/wiki/Pro

Entre 1920 y 1932 las cosas no estaban muy claras porque se conocían los isótopos, por lo que se sabía que el núcleo debe contener más que protones, para explicar estas diferencias de masa. Si el hidrógeno fuera el estándar, la mayoría de los núcleos solo tienen la mitad de la carga que deberían haber tenido. Helio, por ejemplo.

Durante una década se pensó que la partícula neutralizante de carga adicional eran “electrones nucleares”. Luego, un neutrino ligero para reparar el espín nuclear y llevar la energía perdida en la desintegración beta. Cuando finalmente se descubrió el neutrón en 1932, todo quedó finalmente claro.

http://en.wikipedia.org/wiki/Neu