Waarom is een atoom elektrisch neutraal?

Atomen zijn de bouwstenen van het universum dat je om je heen ziet. Ze zijn elektrisch neutraal, en dat is een goede zaak voor levensvormen zoals wij. Als atomen niet neutraal waren, zouden ze onstabiel zijn en zouden we hier waarschijnlijk niet zijn. Waarom zijn atomen elektrisch neutraal? Het antwoord is simpel: hun negatief geladen componenten (elektronen) zijn volledig in balans met hun positief geladen componenten (protonen). Als u dit begrijpt, maakt u kennis met de belangrijkste ideeën voor elke beginnende wetenschapper en vormt het ook een brug naar andere onderwerpen, zoals het bestaan ​​van niet-neutrale ionen.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Atomen zijn elektrisch neutraal omdat ze gelijke hoeveelheden positief geladen protonen en negatief geladen elektronen bevatten. Elektronen en protonen hebben gelijke maar tegengestelde ladingen, dus het resultaat is geen nettolading.

Ionen zijn atomen die elektronen hebben gewonnen of verloren. Hierdoor hebben ionen een netto lading.

Drie belangrijke deeltjes vormen atomen en elk heeft een andere lading. De kern bevat de protonen en neutronen, en de elektronen bezetten een "wolk" aan de buitenkant. Neutronen hebben geen elektrische lading, zoals hun naam al doet vermoeden. Protonen en elektronen zijn beide geladen, maar tegengesteld. Protonen hebben een positieve lading van 1,6 × 10⁻¹⁹ coulombs en elektronen hebben een negatieve lading van −1.6 × 10⁻¹⁹ coulombs. Elk proton heeft dezelfde positieve lading en elk elektron draagt ​​het tegenovergestelde, dus in veel gevallen zeggen wetenschappers gewoon +1 voor protonen en −1 voor elektronen.

De chemische elementen worden het eenvoudigst gedefinieerd door het aantal protonen dat ze hebben. Dit wordt hun atoomnummer genoemd en het periodiek systeem is een opeenvolgende lijst van elementen met toenemende atoomnummers. Waterstof heeft atoomnummer één (dat wil zeggen één proton), helium heeft er twee, lithium heeft er drie, enzovoort. Elk element heeft hetzelfde aantal elektronen in een baan om de centrale kern. De negatieve lading van de elektronen heft de positieve lading van de protonen op, dus als je het geheel bekijkt, zijn deze atomen allemaal elektrisch neutraal.

Neutronen zitten ook met protonen in de kernen van de meeste elementen, maar omdat ze niet geladen zijn, spelen ze geen rol in waarom atomen elektrisch neutraal zijn. Sommige elementen bestaan ​​in meer dan één vorm met verschillende aantallen neutronen als verschillende isotopen, maar dit beïnvloedt hun stabiliteit als het gaat om radioactief verval in plaats van hun lading.

Hoewel alle atomen normaal gesproken elektrisch neutraal zijn, zijn er enkele belangrijke uitzonderingen. Als een atoom een ​​elektron verliest, dan zijn er meer protonen dan de elektronen, en is er een netto lading van +1. Sommige elementen krijgen een elektron en daardoor een overmaat aan negatieve lading, waardoor ze een netto lading van −1 krijgen.

Dit worden ionen genoemd, een "kation" voor positief geladen ionen en een "anion" voor negatief geladen ionen. Hoewel dit betekent dat ze minder elektrisch stabiel zijn en tegengesteld geladen ionen zullen aantrekken, zijn bepaalde elementen vatbaar voor dit gedrag manier omdat hun buitenste elektronenschil een of twee elektronen verwijderd is van "vol" of slechts een of twee elektronen in een nieuwe schelp.