W większości przypadków określenie ładunku atomu jest łatwe, ale nie we wszystkich. Atomy są utrzymywane razem przez siły elektromagnetyczne między protonami w jądrze a otaczającymi je elektronami, a to oznacza, że przez większość czasu nie ma zbyt wiele do rozpracowania.
Ale kiedy elementy tracą lub zyskują elektron (lub więcej niż jeden) i stają się jony, sprawy stają się nieco bardziej skomplikowane i musisz sprawdzić układ okresowy pierwiastków, aby dowiedzieć się, jakie jest prawdopodobne obciążenie.
Szarża elementów
W swoich standardowych formach elementy mają brak opłaty netto. Liczba dodatnio naładowanych protonów jest doskonale zrównoważona liczbą ujemnie naładowanych elektronów, a ładunki na każdym z nich są przeciwne, ale o jednakowej wielkości.
Ma to sens jako „naturalny” stan atomu, ponieważ gdyby miały ładunek netto, byłyby dużo bardziej reaktywny i prawdopodobnie nie pozostanie w tym samym stanie przez bardzo długi czas przed interakcją z coś. Więc w większości przypadków ładunek atomu jest taki sam: zero.
Zrozumienie jonów
Jony to nazwa atomów, które zyskały lub straciły jeden lub więcej elektronów, pozostawiając im ładunek netto. Atomy, które tracą elektron, zyskują ładunek dodatni i stają się kationami.
Atomy, które zyskują elektron, przyjmują ujemny ładunek netto i stają się anionami. To tylko nazwy jonów naładowanych dodatnio i ujemnie, które pomagają odróżnić je od atomów neutralnych i od siebie nawzajem.
Ważne jest, aby zrozumieć, że jony są jedynymi typami atomów, które mają a opłata netto. Dla wygody chemicy (i ogólnie naukowcy w większości przypadków) przyjmują ładunek elektronu równy -1, podczas gdy proton ma ładunek +1.
Naprawdę są to bardzo konkretne ilości ładunku, ± 1,602 × 10-19 kulomby, ale praca z takimi małymi ilościami rzadko jest konieczna. W przypadku większości obliczeń traktujesz to jako „jednostkę” opłaty (czasami podaje się symbol mi) i wszystko jest znacznie prostsze.
Opłaty w tabeli okresowej dla jonów
Pozycja pierwiastka w układzie okresowym (patrz Zasoby) informuje o typie jonów, które utworzy, z pierwiastki po prawej tworzące aniony (ładunek ujemny) i te dalej po lewej tworzące kationy (dodatnie opłata).
Dzieje się tak, ponieważ układ okresowy jest ułożony zgodnie z liczbą elektronów w najbardziej zewnętrznej „powłoki” atomu, a jony tworzą się z atomami albo tracą, albo zyskują elektrony, tak że ich zewnętrzne powłoki są pełne. Każda „grupa” układu okresowego jest związana z innym ładunkiem jonowym.
Pierwsze dwie grupy mają pierwiastki z tylko jednym lub dwoma elektronami w swoich zewnętrznych powłokach, odpowiednio grupy 1 i 2. Tracą elektrony, aby uzyskać ładunek +1 lub +2, a pierwiastki z grupy 13 mają trzy elektrony w zewnętrznej powłoce i tworzą jony o ładunku +3.
Pierwiastki z grupy 14 mają cztery elektrony w swoich zewnętrznych powłokach i zwykle wiążą się kowalencyjnie, ale gdyby utworzyły jon, zyskałyby ładunek +4. Grupy 15, 16 i 17 mają 5, 6 i 7 elektronów w swoich zewnętrznych powłokach i zyskują elektrony, aby uzyskać ładunki jonowe odpowiednio -3, -2 i -1.
Pozostałe elementy (ze środkowych grup tabeli) nie są tak łatwe do sklasyfikowania, ponieważ ich struktury elektroniczne różnią się w nieco bardziej skomplikowany sposób.
Jednak na przykład srebro może utworzyć jon o ładunku +1, podczas gdy cynk i kadm mogą uzyskać ładunek +2. Aby dowiedzieć się, czy atom w tych grupach tworzy jony bardziej ogólnie i określić ich ładunki, najlepiej jest bezpośrednio wyszukać pierwiastek, który Cię interesuje.