אטומים הם אבני הבניין של היקום שאתה רואה סביבך. הם ניטרלים מבחינה חשמלית, וזה דבר טוב לצורות חיים כמונו. אם אטומים לא היו ניטרליים, הם היו לא יציבים, וכנראה שלא היינו כאן. מדוע אטומים ניטרלים מבחינה חשמלית? התשובה היא פשוטה: מרכיביהם הטעונים שלילית (אלקטרונים) מאוזנים לחלוטין עם רכיביהם (פרוטונים) הטעונים חיובית. הבנת זה מציגה בפניכם רעיונות מרכזיים לכל מדען מתחיל וגם מהווה גשר לנושאים אחרים כמו קיומם של יונים לא ניטרליים.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
אטומים הם ניטרליים חשמלית מכיוון שהם מכילים כמויות שוות של פרוטונים בעלי טעינה חיובית ואלקטרונים טעונים שלילית. לאלקטרונים ולפרוטונים יש מטענים שווים אך הפוכים, כך שהתוצאה אינה מטען נטו.
יונים הם אטומים שצברו או איבדו אלקטרונים. כתוצאה מכך, ליונים יש תשלום נטו.
פרוטונים, אלקטרונים ונייטרונים
שלושה חלקיקים חשובים מרכיבים אטומים, ולכל אחד מהם מטען שונה. הגרעין מכיל את הפרוטונים והנייטרונים, והאלקטרונים תופסים "ענן" סביבו. לנייטרונים אין מטען חשמלי, כפי שמרמז שמם. פרוטונים ואלקטרונים טעונים שניהם אך להפך. לפרוטונים יש מטען חיובי של 1.6 × 10−19 לקולומבים ואלקטרונים יש מטען שלילי של -1.6 × 10
−19 קולומבות. כל פרוטון נושא מטען חיובי זהה, וכל אלקטרון נושא ההפך, ולכן במקרים רבים מדענים פשוט אומרים +1 לפרוטונים ו- -1 לאלקטרונים.האלמנטים ניטרליים חשמלית
היסודות הכימיים מוגדרים בפשטות ביותר על ידי מספר הפרוטונים שיש להם. זה נקרא המספר האטומי שלהם, והטבלה המחזורית היא רשימה רציפה של יסודות עם מספרים אטומיים הולכים וגדלים. למימן יש מספר אטומי של אחד (כלומר פרוטון אחד), להליום יש שניים, לליתיום יש שלושה וכן הלאה. לכל יסוד יש מספר זהה של אלקטרונים המקיפים את הגרעין המרכזי. המטען השלילי מהאלקטרונים מבטל את המטען החיובי מהפרוטונים, כך שכשאתה מחשיב את כל העניין, אטומים אלה כולם ניטרלים חשמלית.
נויטרונים יושבים עם פרוטונים גם בגרעינים של רוב היסודות, אך מכיוון שהם אינם טעונים, אין להם חלק בשאלה מדוע האטומים הם ניטרלים חשמלית. חלק מהאלמנטים קיימים ביותר מצורה אחת עם מספר שונה של נויטרונים כאיזוטופים שונים, אך זה משפיע על יציבותם בכל הנוגע לריקבון רדיואקטיבי ולא למטען שלהם.
יונים: היוצא מן הכלל
למרות שכל האטומים בדרך כלל ניטרלים חשמלית, ישנם כמה יוצאים מן הכלל החשובים. אם אטום מאבד אלקטרון, הפרוטונים עולים על מספר האלקטרונים ויש מטען נטו של +1. חלק מהאלמנטים מקבלים אלקטרון ובכך עודף של מטען שלילי, מה שמקנה להם מטען נטו של -1.
אלה נקראים יונים, "קטיון" ליונים בעלי טעינה חיובית ו"אניון "ליונים טעונים שלילית. למרות שזה אומר שהם פחות יציבים מבחינה חשמלית וימשכו יונים טעונים מנוגדים, אלמנטים מסוימים מועדים להתנהג כך דרך מכיוון שמעטפת האלקטרונים החיצונית ביותר שלהם היא אלקטרונים אחד או שניים הרחק מלהיות "מלאים" או רק אלקטרונים אחד או שניים לתוך חדש צדף.