Quali sono le cariche di protoni, neutroni ed elettroni?

Gli atomi sono composti da tre particelle con carica diversa: il protone con carica positiva, l'elettrone con carica negativa e il neutrone neutro. Le cariche del protone e dell'elettrone sono uguali in grandezza ma opposte in direzione. Protoni e neutroni sono tenuti insieme all'interno del nucleo di un atomo dalla forza forte. Gli elettroni all'interno della nuvola elettronica che circonda il nucleo sono trattenuti dall'atomo dalla forza elettromagnetica molto più debole.

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

Questo è semplice: gli elettroni hanno una carica negativa, i protoni hanno una carica positiva e i neutroni, come suggerisce il nome, sono neutri.

Gli elementi si differenziano tra loro per il numero di protoni all'interno del loro nucleo. Ad esempio, gli atomi di carbonio hanno sei protoni nel loro nucleo. Gli atomi con sette protoni sono atomi di azoto. Il numero di protoni per ogni elemento è noto come numero atomico e non cambia nelle reazioni chimiche. In altre parole, gli elementi all'inizio di una reazione, noti come reagenti, sono gli stessi elementi alla fine di una reazione, noti come prodotti.

Sebbene gli elementi abbiano un numero specifico di protoni, gli atomi dello stesso elemento possono avere un numero diverso di neutroni e sono chiamati isotopi. Ad esempio, l'idrogeno ha tre isotopi, ciascuno con un singolo protone. Il prozio è un isotopo dell'idrogeno con zero neutroni, il deuterio ha un neutrone e il trizio ha due neutroni. Sebbene il numero di neutroni possa differire tra gli isotopi, gli isotopi si comportano tutti in modo chimicamente simile.

Gli elettroni non sono legati all'atomo così strettamente come i protoni e i neutroni. Ciò consente la perdita, l'acquisizione o la condivisione degli elettroni tra gli atomi. Gli atomi che perdono un elettrone diventano ioni con carica +1, poiché ora c'è un protone in più degli elettroni. Gli atomi che acquisiscono un elettrone hanno un elettrone in più rispetto ai protoni e diventano uno ione -1. I legami chimici che tengono insieme gli atomi per formare i composti risultano da questi cambiamenti nel numero e nella disposizione degli elettroni.

La massa di un atomo è determinata dal numero di protoni e neutroni nel nucleo. Gli elettroni hanno una frazione di massa così piccola rispetto ai protoni e ai neutroni che vengono generalmente ignorati quando si determina la massa di un atomo. La somma di protoni e neutroni è nota come massa atomica ed è diversa per ogni isotopo. Ad esempio, l'isotopo protium dell'idrogeno ha un protone e una massa atomica di uno. Il deuterio con un protone e un neutrone ha una massa atomica di due.

Le reazioni chimiche coinvolgono molti, molti atomi e, in natura, questi atomi sono una miscela di isotopi. Il peso atomico di un elemento è la massa atomica di un elemento ponderata per la percentuale di isotopi trovati in un campione. La maggior parte degli atomi di idrogeno sono isotopi di protio con una massa atomica di uno. Tuttavia, una piccola percentuale di questi atomi è costituita da deuterio con massa atomica due e trizio con massa atomica tre. Pertanto, un campione di atomi di idrogeno avrebbe un peso atomico di 1.008 a causa della piccola quantità di questi isotopi più pesanti che aumentano leggermente la massa atomica media. Si noti che la percentuale di isotopi può variare tra i campioni ma generalmente sono molto simili.