מהם המטענים של פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים?

אטומים מורכבים משלושה חלקיקים טעונים שונים: הפרוטון בעל הטעינה החיובית, האלקטרון הטעון שלילית והנייטרון הנייטרלי. המטענים של הפרוטון והאלקטרון שווים בעוצמתם אך מנוגדים לכיוונם. פרוטונים ונויטרונים מוחזקים יחד בתוך גרעין האטום על ידי הכוח החזק. האלקטרונים בתוך ענן האלקטרונים המקיפים את הגרעין מוחזקים לאטום על ידי הכוח האלקטרומגנטי החלש בהרבה.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

זה פשוט: לאלקטרונים יש מטען שלילי, לפרוטונים יש מטען חיובי ונייטרונים - כשמו כן הוא - הם ניטרליים.

אלמנטים נבדלים זה מזה לפי מספר הפרוטונים שבגרעין שלהם. לדוגמא, באטומי פחמן גרעין של שישה פרוטונים. אטומים עם שבעה פרוטונים הם אטומי חנקן. מספר הפרוטונים לכל יסוד ידוע כמספר האטומי ואינו משתנה בתגובות הכימיות. במילים אחרות, היסודות בתחילת התגובה - המכונים המגיבים - הם אותם יסודות בסוף התגובה - המכונים המוצרים.

למרות שלאלמנטים מספר ספציפי של פרוטונים, אטומים של אותו יסוד עשויים להיות בעלי מספר שונה של נויטרונים והם מכונים איזוטופים. לדוגמא, למימן יש שלושה איזוטופים, שלכל אחד מהם פרוטון יחיד. פרוטיום הוא איזוטופ של מימן עם אפס נויטרונים, לדאוטריום יש נויטרון אחד, ולטריטיום שני נויטרונים. למרות שמספר הנייטרונים עשוי להיות שונה בין איזוטופים, האיזוטופים כולם מתנהגים בצורה דומה מבחינה כימית.

אלקטרונים אינם קשורים אטום לאטום כמו פרוטונים ונויטרונים. זה מאפשר לאלקטרונים לאבד, לצבור או אפילו לחלק אותם בין אטומים. אטומים שמאבדים אלקטרון הופכים ליונים עם מטען +1, מכיוון שיש כיום יותר פרוטון מאשר אלקטרונים. לאטומים שמקבלים אלקטרון יש אלקטרון אחד יותר מפרוטונים והופכים ליון -1. קשרים כימיים המחזיקים אטומים ליצירת תרכובות נובעים משינויים אלה במספר ובסידור האלקטרונים.

המסה של אטום נקבעת על ידי מספר הפרוטונים והנויטרונים בגרעין. לאלקטרונים יש חלק קטן כל כך של המסה בהשוואה לפרוטונים ונויטרונים, שבדרך כלל מתעלמים מהם בעת קביעת מסת האטום. סכום הפרוטונים והנייטרונים ידוע כמסה האטומית והוא שונה עבור כל איזוטופ. למשל, לפרוטום האיזוטופי של המימן יש פרוטון אחד ומסה אטומית של אחד. לדאוטריום עם פרוטון אחד ונויטרון אחד יש מסה אטומית של שניים.

תגובות כימיות מערבות אטומים רבים מאוד, ובטבעם אטומים אלה הם תערובת של איזוטופים. המשקל האטומי של יסוד הוא המסה האטומית של יסוד המשוקלל לאחוז האיזוטופים שנמצאים במדגם. רוב אטומי המימן הם איזוטופים פרוטיום עם מסה אטומית של אחד. עם זאת, אחוז קטן מהאטומים הללו הם דאוטריום עם מסה אטומית של שניים וטריטיום עם מסה אטומית של שלושה. לפיכך, לדוגמא של אטומי מימן יהיה משקל אטומי של 1.008 בשל הכמות הקטנה של איזוטופים כבדים אלה המגדילים מעט את המסה האטומית הממוצעת. שים לב שאחוז האיזוטופים עשוי להשתנות בין הדגימות אך בדרך כלל דומה מאוד.