Vaikuttaako atomin ydin suuresti atomin kemiallisiin ominaisuuksiin?

Vaikka atomin elektronit osallistuvat suoraan kemiallisiin reaktioihin, myös ytimellä on rooli; Pohjimmiltaan protonit "asettavat vaiheen" atomille määrittelemällä sen ominaisuudet elementtinä ja luomalla negatiivisten elektronien tasapainottamat positiiviset sähkövoimat. Kemialliset reaktiot ovat luonteeltaan sähköisiä; sekä positiiviset että negatiiviset hiukkaset atomissa sanelevat, miten se muodostaa molekyylejä muiden atomien kanssa.

Kemia sisältää elektronit enemmän kuin ydin; atomit hankkivat, menettävät ja jakavat elektroneja muiden atomien kanssa muodostaen molekyylejä. Niille alkuaineille, joissa on paljon elektroneja, vain uloimmat osallistuvat kemiallisiin reaktioihin; ne, jotka ovat lähempänä ydintä, sitoutuvat atomiin tiukemmin ja pystyvät vähemmän siirtymään muihin atomiin. Vaikka ydin vaikuttaa atomin kemiallisiin ominaisuuksiin, kemialliset reaktiot eivät muuta ydintä millään tavalla.

Atomin ydin koostuu protoneista ja neutronista; protoneilla on positiivinen sähkövaraus, kun taas neutroneilla ei ole mitään. Protonien ja neutronien massa on samanlainen, ja jokaisella on noin 2000 kertaa elektronin massa. Hiukkasia pitää yhdessä vetovoima, jota kutsutaan vahvaksi voimaksi, joka on vahvempi kuin sähköinen karkotus, joka muuten saisi positiivisesti varautuneet protonit lentämään erillään toisistaan muut.

Ytimessä protonit käyttävät positiivista sähkövarausta, houkuttelemalla elektronien negatiivisen varauksen ja hylkäämällä läheisten atomien ytimien positiiviset varaukset. Positiivisten ja negatiivisten voimien välinen köydenveto on tärkeää monilla kemian osa-alueilla, mukaan lukien sulamis - ja kiehumispisteiden, aineen liukoisuuden toisen määrittäminen ja muodon molekyylejä. Toisaalta neutronit, joilla ei ole varausta, toimivat "hiljaisina kumppaneina", jotka eivät vaikuta kemiallisiin ominaisuuksiin.

Neutraalissa atomissa protonien ja elektronien lukumäärä on sama; sähkövarausten tasapaino antaa atomille nollan nettovarauksen. Ionissa on kuitenkin joko liian vähän tai liikaa elektroneja, mikä siirtää tasapainon positiiviseksi tai negatiiviseksi. Esimerkiksi positiivisesta ionista puuttuu yksi tai useampi elektroni; naapuriatomit "tuntevat" ytimensä protoneista tulevan positiivisen varauksen. Negatiiviset ja positiiviset ionit houkuttelevat toisiaan voimakkaasti muodostaen ionisia kiinteitä aineita, kuten natriumkloridisuolaa.