Wat zijn de ladingen van protonen, neutronen en elektronen?

Atomen zijn samengesteld uit drie verschillend geladen deeltjes: het positief geladen proton, het negatief geladen elektron en het neutrale neutron. De ladingen van het proton en het elektron zijn even groot maar tegengesteld in richting. Protonen en neutronen worden door de sterke kracht bij elkaar gehouden in de kern van een atoom. De elektronen in de elektronenwolk die de kern omringt, worden door de veel zwakkere elektromagnetische kracht tegen het atoom gehouden.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Deze is eenvoudig: elektronen hebben een negatieve lading, protonen hebben een positieve lading en neutronen zijn - zoals de naam al aangeeft - neutraal.

Elementen worden van elkaar onderscheiden door het aantal protonen in hun kern. Koolstofatomen hebben bijvoorbeeld zes protonen in hun kern. Atomen met zeven protonen zijn stikstofatomen. Het aantal protonen voor elk element staat bekend als het atoomnummer en verandert niet in chemische reacties. Met andere woorden, de elementen aan het begin van een reactie - bekend als de reactanten - zijn dezelfde elementen aan het einde van een reactie - bekend als de producten.

Hoewel elementen een specifiek aantal protonen hebben, kunnen atomen van hetzelfde element verschillende aantallen neutronen hebben en worden ze isotopen genoemd. Waterstof heeft bijvoorbeeld drie isotopen, elk met een enkel proton. Protium is een isotoop van waterstof met nul neutronen, deuterium heeft één neutron en tritium heeft twee neutronen. Hoewel het aantal neutronen tussen isotopen kan verschillen, gedragen de isotopen zich allemaal op een chemisch vergelijkbare manier.

Elektronen zijn niet zo stevig aan het atoom gebonden als protonen en neutronen. Hierdoor kunnen elektronen verloren gaan, gewonnen worden of zelfs worden gedeeld tussen atomen. Atomen die een elektron verliezen, worden ionen met een lading van +1, aangezien er nu één proton meer is dan elektronen. Atomen die een elektron krijgen, hebben één elektron meer dan protonen en worden een -1-ion. Chemische bindingen die atomen bij elkaar houden om verbindingen te vormen, zijn het gevolg van deze veranderingen in het aantal en de rangschikking van elektronen.

De massa van een atoom wordt bepaald door het aantal protonen en neutronen in de kern. Elektronen hebben zo'n kleine massafractie in vergelijking met protonen en neutronen dat ze over het algemeen buiten beschouwing worden gelaten bij het bepalen van de massa van een atoom. De som van protonen en neutronen staat bekend als de atomaire massa en is verschillend voor elke isotoop. Het isotoop protium van waterstof heeft bijvoorbeeld één proton en een atoommassa van één. Deuterium met één proton en één neutron heeft een atoommassa van twee.

Bij chemische reacties zijn vele, vele atomen betrokken, en in de natuur zijn deze atomen een mengsel van isotopen. Het atoomgewicht voor een element is de atoommassa van een element gewogen voor het percentage isotopen dat in een monster wordt aangetroffen. De meeste waterstofatomen zijn protiumisotopen met een atoommassa van één. Een klein percentage van deze atomen is echter deuterium met een atoommassa van twee en tritium met een atoommassa van drie. Een monster van waterstofatomen zou dus een atoomgewicht van 1,008 hebben vanwege de kleine hoeveelheid van deze zwaardere isotopen die de gemiddelde atoommassa enigszins verhogen. Merk op dat het percentage isotopen tussen monsters kan variëren, maar over het algemeen erg op elkaar lijkt.