Les atomes sont les éléments constitutifs de l'univers que vous voyez autour de vous. Ils sont électriquement neutres, et c'est une bonne chose pour les formes de vie comme nous. Si les atomes n'étaient pas neutres, ils seraient instables et nous ne serions probablement pas ici. Pourquoi les atomes sont-ils électriquement neutres? La réponse est simple: leurs composants chargés négativement (électrons) sont complètement équilibrés avec leurs composants chargés positivement (protons). Comprendre cela vous présente des idées clés pour tout scientifique en herbe et constitue également un pont vers d'autres sujets comme l'existence d'ions non neutres.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Les atomes sont électriquement neutres car ils contiennent des quantités égales de protons chargés positivement et d'électrons chargés négativement. Les électrons et les protons ont des charges égales mais opposées, le résultat n'est donc pas de charge nette.
Les ions sont des atomes qui ont gagné ou perdu des électrons. En conséquence, les ions ont une charge nette.
Protons, électrons et neutrons
Trois particules importantes composent les atomes, et chacune a une charge différente. Le noyau contient les protons et les neutrons, et les électrons occupent un « nuage » autour de l'extérieur. Les neutrons ne possèdent pas de charge électrique, comme leur nom l'indique. Les protons et les électrons sont tous deux chargés mais de manière opposée. Les protons ont une charge positive de 1,6 × 10−19 coulombs, et les électrons ont une charge négative de -1,6 × 10−19 Coulombs. Chaque proton porte la même charge positive et chaque électron porte le contraire, donc dans de nombreux cas, les scientifiques disent simplement +1 pour les protons et -1 pour les électrons.
Les éléments sont électriquement neutres
Les éléments chimiques se définissent le plus simplement par le nombre de protons qu'ils possèdent. C'est ce qu'on appelle leur numéro atomique, et le tableau périodique est une liste séquentielle d'éléments avec des numéros atomiques croissants. L'hydrogène a un numéro atomique d'un (c'est-à-dire un proton), l'hélium en a deux, le lithium en a trois et ainsi de suite. Chaque élément a le même nombre d'électrons en orbite autour du noyau central. La charge négative des électrons annule la charge positive des protons, donc quand on considère l'ensemble, ces atomes sont tous électriquement neutres.
Les neutrons sont également assis avec des protons dans les noyaux de la plupart des éléments, mais comme ils ne sont pas chargés, ils n'ont aucun rôle à jouer dans la raison pour laquelle les atomes sont électriquement neutres. Certains éléments existent sous plus d'une forme avec différents nombres de neutrons en tant qu'isotopes différents, mais cela affecte leur stabilité en ce qui concerne la désintégration radioactive plutôt que leur charge.
Ions: l'exception à la règle
Bien que tous les atomes soient normalement électriquement neutres, il existe quelques exceptions importantes. Si un atome perd un électron, les protons sont plus nombreux que les électrons et il y a une charge nette de +1. Certains éléments gagnent un électron et donc un excès de charge négative, leur donnant une charge nette de -1.
Ceux-ci sont appelés ions, un « cation » pour les ions chargés positivement et un « anion » pour les ions chargés négativement. Bien que cela signifie qu'ils sont moins stables électriquement et qu'ils attireront des ions de charge opposée, certains éléments sont susceptibles de se comporter de la sorte. façon parce que leur couche d'électrons la plus externe est soit à un ou deux électrons d'être « plein » ou juste un ou deux électrons dans un nouveau coquille.
