Atomer er byggesteinene i universet du ser rundt deg. De er elektrisk nøytrale, og det er en god ting for livsformer som oss. Hvis atomer ikke var nøytrale, ville de vært ustabile, og vi ville sannsynligvis ikke vært her. Hvorfor er atomer nøytrale elektrisk? Svaret er enkelt: Deres negativt ladede komponenter (elektroner) er fullstendig balansert med deres positivt ladede komponenter (protoner). Å forstå dette introduserer deg til viktige ideer for enhver spirende forsker og danner også en bro til andre emner som eksistensen av ikke-nøytrale ioner.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Atomer er elektrisk nøytrale fordi de inneholder like store mengder positivt ladede protoner og negativt ladede elektroner. Elektroner og protoner har like, men motsatte ladninger, så resultatet er ingen nettolading.
Ioner er atomer som har fått eller mistet elektroner. Som et resultat har ioner nettolading.
Protoner, elektroner og nøytroner
Tre viktige partikler utgjør atomer, og hver har en annen ladning. Kjernen inneholder protonene og nøytronene, og elektronene okkuperer en "sky" rundt utsiden. Nøytroner har ingen elektrisk ladning, som navnet antyder. Protoner og elektroner er begge ladet, men motsatt. Protoner har en positiv ladning på 1,6 × 10
−19 coulombs, og elektroner har en negativ ladning på -1,6 × 10−19 coulombs. Hver proton har den samme positive ladningen, og hvert elektron bærer det motsatte, så i mange tilfeller sier forskere bare +1 for protoner og −1 for elektroner.Elementene er elektrisk nøytrale
De kjemiske elementene defineres enklest av antall protoner de har. Dette kalles deres atomnummer, og det periodiske systemet er en sekvensiell liste over elementer med økende atomnummer. Hydrogen har et atomnummer på ett (som betyr ett proton), helium har to, litium har tre og så videre. Hvert element har samme antall elektroner som kretser rundt den sentrale kjernen. Den negative ladningen fra elektronene avbryter den positive ladningen fra protonene, så når du vurderer det hele, er disse atomene alle elektriske nøytrale.
Nøytroner sitter også med protoner i kjernen til de fleste elementer, men siden de ikke er ladet, har de ikke en rolle å spille i hvorfor atomer er elektrisk nøytrale. Noen elementer eksisterer i mer enn en form med forskjellige antall nøytroner som forskjellige isotoper, men dette påvirker deres stabilitet når det gjelder radioaktivt forfall i stedet for deres ladning.
Ioner: unntaket fra regelen
Selv om alle atomer vanligvis er elektrisk nøytrale, er det noen viktige unntak. Hvis et atom mister et elektron, er protonene større enn elektronene, og det er en nettolading på +1. Noen elementer får et elektron og derved et overskudd av negativ ladning, noe som gir dem en nettolading på -1.
Disse kalles ioner, et "kation" for positivt ladet ion og et "anion" for negativt ladede ioner. Selv om dette betyr at de er mindre elektrisk stabile og vil tiltrekke seg motsatt ladede ioner, er visse elementer utsatt for å oppføre seg slik måte fordi deres ytterste elektronskall er enten en eller to elektroner fra å være "fulle" eller bare en eller to elektroner til en ny skall.