Τα άτομα είναι τα δομικά στοιχεία του σύμπαντος που βλέπετε γύρω σας. Είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και αυτό είναι καλό για μορφές ζωής όπως εμάς. Εάν τα άτομα δεν ήταν ουδέτερα, θα ήταν ασταθή και μάλλον δεν θα ήμασταν εδώ. Γιατί τα άτομα είναι ουδέτερα ηλεκτρικά; Η απάντηση είναι απλή: Τα αρνητικά φορτισμένα συστατικά τους (ηλεκτρόνια) είναι πλήρως ισορροπημένα με τα θετικά φορτισμένα συστατικά τους (πρωτόνια). Η κατανόηση αυτού σας εισάγει σε βασικές ιδέες για οποιονδήποτε εκκολαπτόμενο επιστήμονα και αποτελεί επίσης γέφυρα για άλλα θέματα όπως η ύπαρξη μη ουδέτερων ιόντων.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα επειδή περιέχουν ίσες ποσότητες θετικά φορτισμένων πρωτονίων και αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια έχουν ίσα αλλά αντίθετα φορτία, επομένως το αποτέλεσμα δεν είναι καθαρό φορτίο.
Τα ιόντα είναι άτομα που έχουν αποκτήσει ή χάσει ηλεκτρόνια. Ως αποτέλεσμα, τα ιόντα έχουν καθαρή φόρτιση.
Πρωτόνια, ηλεκτρόνια και νετρόνια
Τρία σημαντικά σωματίδια αποτελούν άτομα και το καθένα έχει διαφορετικό φορτίο. Ο πυρήνας περιέχει τα πρωτόνια και τα νετρόνια, και τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν ένα «σύννεφο» γύρω από το εξωτερικό. Τα νετρόνια δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, όπως υποδηλώνει το όνομά τους. Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια είναι και τα δύο φορτισμένα αλλά αντίθετα. Τα πρωτόνια έχουν θετική φόρτιση 1,6 × 10
Τα στοιχεία είναι ηλεκτρικά ουδέτερα
Τα χημικά στοιχεία ορίζονται πιο απλά από τον αριθμό των πρωτονίων που έχουν. Αυτό ονομάζεται ατομικός αριθμός τους και ο περιοδικός πίνακας είναι μια διαδοχική λίστα στοιχείων με αυξανόμενους ατομικούς αριθμούς. Το υδρογόνο έχει έναν ατομικό αριθμό ενός (που σημαίνει ένα πρωτόνιο), το ήλιο έχει δύο, το λίθιο έχει τρία και ούτω καθεξής. Κάθε στοιχείο έχει τον ίδιο αριθμό ηλεκτρονίων σε τροχιά γύρω από τον κεντρικό πυρήνα. Το αρνητικό φορτίο από τα ηλεκτρόνια ακυρώνει το θετικό φορτίο από τα πρωτόνια, οπότε όταν εξετάζετε το σύνολο, αυτά τα άτομα είναι όλα ηλεκτρικά ουδέτερα.
Τα νετρόνια κάθονται με πρωτόνια στους πυρήνες των περισσότερων στοιχείων, αλλά επειδή δεν φορτίζονται, δεν έχουν ρόλο να παίξουν γιατί τα άτομα είναι ηλεκτρικά ουδέτερα. Ορισμένα στοιχεία υπάρχουν σε περισσότερες από μία μορφές με διαφορετικό αριθμό νετρονίων ως διαφορετικά ισότοπα, αλλά αυτό επηρεάζει τη σταθερότητά τους όταν πρόκειται για ραδιενεργή διάσπαση παρά για το φορτίο τους.
Ions: Η εξαίρεση στον κανόνα
Αν και όλα τα άτομα είναι συνήθως ηλεκτρικά ουδέτερα, υπάρχουν μερικές σημαντικές εξαιρέσεις. Εάν ένα άτομο χάσει ένα ηλεκτρόνιο, τότε τα πρωτόνια ξεπερνούν τα ηλεκτρόνια και υπάρχει καθαρό φορτίο +1. Ορισμένα στοιχεία κερδίζουν ένα ηλεκτρόνιο και συνεπώς ένα πλεόνασμα αρνητικού φορτίου, δίνοντάς τους ένα καθαρό φορτίο −1.
Αυτά ονομάζονται ιόντα, ένα «κατιόν» για θετικά φορτισμένο ιόν και ένα «ανιόν» για αρνητικά φορτισμένα ιόντα. Αν και αυτό σημαίνει ότι είναι λιγότερο ηλεκτρικά σταθερά και θα προσελκύσουν αντίθετα φορτισμένα ιόντα, ορισμένα στοιχεία είναι επιρρεπή σε συμπεριφορά διότι το εξωτερικό τους περίβλημα ηλεκτρονίων είναι είτε ένα ή δύο ηλεκτρόνια μακριά από το να είναι «γεμάτα» είτε μόνο ένα ή δύο ηλεκτρόνια σε ένα νέο κέλυφος.
