ما هي شحنات البروتونات والنيوترونات والإلكترونات؟

تتكون الذرات من ثلاثة جسيمات مختلفة الشحنة: البروتون موجب الشحنة ، والإلكترون سالب الشحنة ، والنيوترون المحايد. شحنتا البروتون والإلكترون متساوية في الحجم ولكنها متعاكسة في الاتجاه. ترتبط البروتونات والنيوترونات ببعضها البعض داخل نواة الذرة بواسطة القوة الشديدة. يتم الاحتفاظ بالإلكترونات الموجودة داخل السحابة الإلكترونية المحيطة بالنواة في الذرة بواسطة القوة الكهرومغناطيسية الأضعف بكثير.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

هذا بسيط: للإلكترونات شحنة سالبة ، والبروتونات لها شحنة موجبة والنيوترونات - كما يوحي الاسم - متعادلة.

يتم تمييز العناصر عن بعضها البعض من خلال عدد البروتونات داخل نواتها. على سبيل المثال ، تحتوي ذرات الكربون على ستة بروتونات في نواتها. الذرات التي تحتوي على سبعة بروتونات هي ذرات نيتروجين. يُعرف عدد البروتونات لكل عنصر بالرقم الذري ولا يتغير في التفاعلات الكيميائية. بمعنى آخر ، العناصر الموجودة في بداية التفاعل - المعروفة باسم المتفاعلات - هي نفس العناصر في نهاية التفاعل - والمعروفة باسم المنتجات.

على الرغم من أن العناصر تحتوي على عدد محدد من البروتونات ، إلا أن ذرات نفس العنصر قد تحتوي على أعداد مختلفة من النيوترونات وتسمى النظائر. على سبيل المثال ، يحتوي الهيدروجين على ثلاثة نظائر ، لكل منها بروتون واحد. البروتيوم هو نظير للهيدروجين خالٍ من النيوترونات ، والديوتيريوم له نيوترون واحد ، والتريتيوم له نيوترونان. على الرغم من أن عدد النيوترونات قد يختلف بين النظائر ، إلا أن جميع النظائر تتصرف بطريقة مماثلة كيميائيًا.

الإلكترونات ليست مرتبطة بإحكام بالذرة مثل البروتونات والنيوترونات. هذا يسمح بفقدان الإلكترونات أو اكتسابها أو حتى مشاركتها بين الذرات. الذرات التي تفقد إلكترونًا تصبح أيونات بشحنة +1 ، نظرًا لوجود بروتون واحد أكثر من الإلكترونات. تحتوي الذرات التي تكتسب إلكترونًا على إلكترون واحد أكثر من البروتونات وتصبح -1 أيون. الروابط الكيميائية التي تربط الذرات معًا لتكوين مركبات تنتج عن هذه التغييرات في عدد وترتيب الإلكترونات.

يتم تحديد كتلة الذرة بعدد البروتونات والنيوترونات في النواة. تحتوي الإلكترونات على جزء صغير من الكتلة مقارنة بالبروتونات والنيوترونات بحيث يتم تجاهلها عمومًا عند تحديد كتلة الذرة. يُعرف مجموع البروتونات والنيوترونات بالكتلة الذرية ويختلف لكل نظير. على سبيل المثال ، يحتوي نظير الهيدروجين على بروتون واحد وكتلة ذرية واحدة. يحتوي الديوتيريوم الذي يحتوي على بروتون واحد ونيوترون واحد على كتلة ذرية تساوي اثنين.

تشتمل التفاعلات الكيميائية على العديد من الذرات ، وفي الطبيعة ، هذه الذرات عبارة عن مزيج من النظائر. الوزن الذري لعنصر ما هو الكتلة الذرية لعنصر مرجح بالنسبة المئوية للنظائر الموجودة في العينة. معظم ذرات الهيدروجين هي نظائر بروتيوم لها كتلة ذرية واحدة. ومع ذلك ، فإن نسبة صغيرة من هذه الذرات هي الديوتيريوم بكتلة ذرية اثنين والتريتيوم بكتلة ذرية من ثلاثة. وبالتالي ، سيكون لعينة من ذرات الهيدروجين وزن ذري قدره 1.008 بسبب الكمية الصغيرة من هذه النظائر الثقيلة التي تزيد بشكل طفيف من متوسط ​​الكتلة الذرية. لاحظ أن النسبة المئوية للنظائر قد تختلف بين العينات ولكنها متشابهة جدًا بشكل عام.