Déterminer la charge d'un atome est facile dans la plupart des cas mais pas dans tous. Les atomes sont maintenus ensemble par les forces électromagnétiques entre les protons du noyau et les électrons qui l'entourent, ce qui signifie que la plupart du temps, il n'y a pas grand-chose à travailler.
Mais lorsque des éléments perdent ou gagnent un électron (ou plus d'un) et deviennent ions, les choses se compliquent un peu et il faut consulter un tableau périodique pour savoir quelle est la charge susceptible d'être.
La charge des éléments
Dans leurs formes standard, les éléments ont pas de frais nets. Le nombre de protons chargés positivement est parfaitement équilibré par le nombre d'électrons chargés négativement, et les charges de chacun sont opposées mais de même amplitude.
Cela a du sens en tant qu'état « naturel » d'un atome, car s'il détenait une charge nette, il serait beaucoup plus plus réactif et ne resterait probablement pas dans le même état très longtemps avant d'interagir avec quelque chose. Ainsi, dans la plupart des cas, la charge d'un atome est la même: zéro.
Comprendre les ions
Les ions sont le nom des atomes qui ont gagné ou perdu un ou plusieurs électrons, leur laissant une charge nette. Pour les atomes qui perdent un électron, ils acquièrent une charge positive et deviennent des cations.
Pour les atomes qui gagnent un électron, ils prennent une charge négative nette et deviennent des anions. Ce ne sont que des noms pour les ions chargés positivement et négativement, pour aider à les distinguer des atomes neutres et les uns des autres.
La chose importante à comprendre à propos des ions est qu'ils sont les seuls types d'atomes avec un charge nette. Pour plus de commodité, les chimistes (et les scientifiques en général dans la plupart des cas) prennent la charge d'un électron à -1, tandis qu'un proton a une charge de +1.
En réalité, ce sont des montants de charge très précis, ± 1,602 × 10-19 coulombs, mais travailler avec de petites quantités comme celle-ci est rarement nécessaire. Pour la plupart des calculs, vous traitez cela comme une "unité" de charge (parfois donné le symbole e) et tout est beaucoup plus simple.
Frais de table périodique pour les ions
La position d'un élément sur le tableau périodique (voir Ressources) vous indique le type d'ions qu'il formera, avec le éléments à droite formant des anions (charge négative) et ceux plus à gauche formant des cations (positif charger).
C'est parce que le tableau périodique est organisé en fonction du nombre d'électrons dans la "coquille" la plus externe d'un atome, et les ions sont formés avec des atomes qui perdent ou gagnent des électrons, de sorte que leurs enveloppes externes sont pleines. Chaque « groupe » du tableau périodique est associé à une charge ionique différente.
Les deux premiers groupes ont des éléments avec seulement un ou deux électrons dans leur enveloppe externe, les groupes 1 et 2 respectivement. Ceux-ci perdent des électrons pour gagner une charge de +1 ou +2, et les éléments du groupe 13 ont trois électrons dans leur enveloppe externe et forment des ions avec une charge +3.
Les éléments du groupe 14 ont quatre électrons dans leur enveloppe externe et se lient généralement de manière covalente, mais ils gagneraient une charge de +4 s'ils formaient un ion. Les groupes 15, 16 et 17 ont 5, 6 et 7 électrons dans leur enveloppe externe et gagnent des électrons pour obtenir des charges ioniques de -3, -2 et -1, respectivement.
Les autres éléments (issus des groupes du milieu du tableau) ne sont pas aussi faciles à classer car leurs structures électroniques varient de manière un peu plus compliquée.
Cependant, par exemple, l'argent peut former un ion avec une charge +1, alors que le zinc et le cadmium peuvent gagner une charge +2. Pour savoir si un atome de ces groupes forme des ions de manière plus générale et déterminer leurs charges, la meilleure chose à faire est de rechercher directement l'élément qui vous intéresse.