Gli atomi sono gli elementi costitutivi della materia e rappresentano tutte le strutture che possono essere viste nell'universo osservabile. Gli atomi sono costituiti da un nucleo con carica positiva circondato da una nuvola di elettroni con carica negativa. In un atomo neutro, il numero di protoni con carica positiva all'interno del nucleo è uguale al numero di elettroni con carica negativa. Tuttavia, un atomo può guadagnare o perdere un elettrone. Gli atomi che non sono elettricamente neutri sono chiamati ioni ed esempi di atomi che si trovano frequentemente nei loro ioni includono sodio, cloro e magnesio.
Gusci di elettroni
Gli elettroni circondano gli atomi in gusci discreti e ogni tipo di guscio può contenere un numero fisso di elettroni. Ad esempio, i gusci s possono contenere 2 elettroni e i gusci p possono contenere 6 elettroni. Gli atomi sono più energeticamente stabili quando il guscio elettronico esterno è pieno; quindi a volte è stabilizzante che un elettrone venga perso producendo uno ione positivo o che un elettrone venga acquisito producendo uno ione negativo.
Sodio
Gli atomi di sodio neutri sono costituiti da 11 protoni e 11 elettroni. Il sodio ha la configurazione elettronica:
1s2 2s2 2p6 3s1
Ciò significa che il guscio dell'elettrone 1s è occupato da 2 elettroni ed è quindi pieno. Anche i gusci 2s e 2p sono pieni, ma il guscio 3s è occupato da un solo elettrone. La perdita di un elettrone nel guscio 3s, porta ad una configurazione elettronica più stabile poiché il guscio 2p inferiore è pieno. Quando un atomo di sodio perde il suo elettrone 3s esterno, si carica positivamente. Il simbolo per uno ione sodio caricato positivamente è Na+.
Cloro
Gli atomi di cloro sono costituiti da 17 protoni e 17 elettroni. La configurazione elettronica del cloro è:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Poiché un p-shell può contenere sei elettroni, il cloro è molto vicino a una configurazione elettronica stabile. Il guscio 3p del cloro può ottenere l'elettrone richiesto a spese dell'atomo che si carica negativamente. Il simbolo per uno ione cloro è Cl-.
Magnesio
Gli atomi di magnesio sono costituiti da 12 protoni e 12 elettroni. La configurazione elettronica del magnesio è:
1s2 2s2 2p6 3s2
Il magnesio può perdere uno o due elettroni nel suo guscio 3s, producendo uno ione con una carica di +1 o +2. Il simbolo per gli ioni magnesio sono Mg+ e Mg2+, a seconda della carica totale.