Cik maksā protoni, neitroni un elektroni?

Atomi sastāv no trim atšķirīgi uzlādētām daļiņām: pozitīvi lādēta protona, negatīvi lādēta elektrona un neitrāla neitrona. Protona un elektrona lādiņi pēc lieluma ir vienādi, bet virzienā pretēji. Spēcīgs spēks protonus un neitronus satur kopā atoma kodolā. Elektroni elektronu mākonī, kas ieskauj kodolu, pie atoma notur daudz vājāks elektromagnētiskais spēks.

TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)

Tas ir vienkārši: elektroniem ir negatīvs lādiņš, protoniem ir pozitīvs lādiņš un neitroni - kā norāda nosaukums - ir neitrāli.

Elementi ir atšķirīgi viens no otra pēc protonu skaita to kodolā. Piemēram, oglekļa atomu kodolā ir seši protoni. Atomi ar septiņiem protoniem ir slāpekļa atomi. Katra elementa protonu skaits ir pazīstams kā atomu skaitlis un ķīmiskās reakcijās nemainās. Citiem vārdiem sakot, elementi reakcijas sākumā - pazīstami kā reaģenti - ir tie paši elementi reakcijas beigās - pazīstami kā produkti.

Kaut arī elementiem ir noteikts protonu skaits, tā paša elementa atomiem var būt atšķirīgs neitronu skaits un tos sauc par izotopiem. Piemēram, ūdeņradim ir trīs izotopi, no kuriem katram ir viens protons. Protium ir ūdeņraža izotops ar nulles neitroniem, deitērijam ir viens neitrons, un tritijam ir divi neitroni. Kaut arī izotopu neitronu skaits var atšķirties, visi izotopi izturas ķīmiski līdzīgi.

Elektroni nav tik cieši saistīti ar atomu kā protoni un neitroni. Tas ļauj elektronus pazaudēt, iegūt vai pat sadalīt starp atomiem. Atomi, kas zaudē elektronu, kļūst par joniem ar uzlādi +1, jo tagad protonu ir par vienu vairāk nekā elektronu. Atomiem, kas iegūst elektronu, ir vēl viens elektrons nekā protoniem un tie kļūst par -1 jonu. Ķīmiskās saites, kas satur atomus kopā, veidojot savienojumus, rodas no šīm elektronu skaita un izvietojuma izmaiņām.

Atoma masu nosaka protonu un neitronu skaits kodolā. Elektroniem ir tik maza masas daļa, salīdzinot ar protoniem un neitroniem, ka tos parasti neņem vērā, nosakot atoma masu. Protonu un neitronu summa ir pazīstama kā atomu masa, un tā katram izotopam ir atšķirīga. Piemēram, ūdeņraža izotopā ir viens protons un viena atomu masa. Deitērija ar vienu protonu un vienu neitronu atomu masa ir divas.

Ķīmiskās reakcijas ietver daudz, daudz atomu, un dabā šie atomi ir izotopu maisījums. Elementa atoms ir elementa atoma masa, kas svērtā paraugā atrasto izotopu procentos. Lielākā daļa ūdeņraža atomu ir protium izotopi, kuru atoma masa ir viena. Tomēr neliela daļa šo atomu ir deitērijs ar atomu masu divi un tritijs ar atomu masu trīs. Tādējādi ūdeņraža atomu parauga atoma masa būtu 1,008, jo mazais šo smagāko izotopu daudzums nedaudz palielina vidējo atomu masu. Ņemiet vērā, ka izotopu procentuālais daudzums dažādos paraugos var atšķirties, bet parasti ir ļoti līdzīgs.