Atomy jsou stavebními kameny vesmíru, který vidíte kolem sebe. Jsou elektricky neutrální a to je dobrá věc pro formy života, jako jsme my. Pokud by atomy nebyly neutrální, byly by nestabilní a pravděpodobně bychom tu nebyli. Proč jsou atomy elektricky neutrální? Odpověď je jednoduchá: Jejich záporně nabité složky (elektrony) jsou zcela vyváženy se svými kladně nabitými složkami (protony). Pochopení toho vám představí klíčové nápady pro každého začínajícího vědce a také vytvoří most k dalším tématům, jako je existence neutrálních iontů.
TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)
Atomy jsou elektricky neutrální, protože obsahují stejná množství pozitivně nabitých protonů a negativně nabitých elektronů. Elektrony a protony mají stejné, ale opačné náboje, takže výsledkem není žádný čistý náboj.
Iony jsou atomy, které získaly nebo ztratily elektrony. Výsledkem je, že ionty mají čistý náboj.
Protony, elektrony a neutrony
Atomy tvoří tři důležité částice a každá má jiný náboj. Jádro obsahuje protony a neutrony a elektrony kolem vnějšku zaujímají „mrak“. Neutrony nemají žádný elektrický náboj, jak napovídá jejich název. Protony a elektrony jsou oba nabité, ale opačně. Protony mají kladný náboj 1,6 × 10
−19 coulomby a elektrony mají záporný náboj -1,6 × 10−19 coulombs. Každý proton nese stejný kladný náboj a každý elektron nese opak, takže v mnoha případech vědci řeknou jen +1 pro protony a −1 pro elektrony.Prvky jsou elektricky neutrální
Chemické prvky jsou nejjednodušší definovány počtem protonů, které mají. Toto se nazývá jejich atomové číslo a periodická tabulka je sekvenčním seznamem prvků s rostoucími atomovými čísly. Vodík má atomové číslo jedna (což znamená jeden proton), helium má dvě, lithium tři a tak dále. Každý prvek má stejný počet elektronů obíhajících kolem centrálního jádra. Záporný náboj z elektronů ruší kladný náboj z protonů, takže když vezmete v úvahu celou věc, všechny tyto atomy jsou elektricky neutrální.
Neutrony také sedí s protony v jádrech většiny prvků, ale protože nejsou nabité, nemají roli v tom, proč jsou atomy elektricky neutrální. Některé prvky existují ve více než jedné formě s různým počtem neutronů jako různé izotopy, ale to ovlivňuje jejich stabilitu, pokud jde o radioaktivní rozpad, spíše než jejich náboj.
Ions: Výjimka z pravidla
Ačkoli jsou všechny atomy obvykle elektricky neutrální, existují některé důležité výjimky. Pokud atom ztratí elektron, protony převažují nad elektrony a je zde čistý náboj +1. Některé prvky získávají elektron, a tím i přebytek záporného náboje, což jim dává čistý náboj -1.
Nazývají se ionty, „kation“ pro kladně nabitý iont a „anion“ pro záporně nabité ionty. I když to znamená, že jsou méně elektricky stabilní a přitahují opačně nabité ionty, některé prvky jsou náchylné se k tomu chovat způsobem, protože jejich nejvzdálenější elektronový obal je buď jeden nebo dva elektrony od „plného“, nebo jen jeden nebo dva elektrony do nového skořápka.