Atomy są budulcem wszechświata, który widzisz wokół siebie. Są elektrycznie neutralne, co jest dobre dla takich form życia jak my. Gdyby atomy nie były neutralne, byłyby niestabilne i prawdopodobnie nie byłoby nas tutaj. Dlaczego atomy są elektrycznie obojętne? Odpowiedź jest prosta: ich ujemnie naładowane komponenty (elektrony) są całkowicie zrównoważone z ich dodatnio naładowanymi komponentami (protonami). Zrozumienie tego wprowadza cię w kluczowe pomysły dla każdego początkującego naukowca, a także tworzy pomost do innych tematów, takich jak istnienie nieneutralnych jonów.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Atomy są elektrycznie obojętne, ponieważ zawierają równe ilości dodatnio naładowanych protonów i ujemnie naładowanych elektronów. Elektrony i protony mają równe, ale przeciwne ładunki, więc rezultatem nie jest ładunek netto.
Jony to atomy, które zyskały lub straciły elektrony. W rezultacie jony mają ładunek netto.
Protony, elektrony i neutrony
Trzy ważne cząstki tworzą atomy, a każda ma inny ładunek. Jądro zawiera protony i neutrony, a elektrony zajmują „chmurę” na zewnątrz. Neutrony nie mają ładunku elektrycznego, jak sugeruje ich nazwa. Zarówno protony, jak i elektrony są naładowane, ale odwrotnie. Protony mają ładunek dodatni 1,6 × 10
−19 kulomby, a elektrony mają ładunek ujemny -1,6 × 10−19 kulomby. Każdy proton ma ten sam ładunek dodatni, a każdy elektron przeciwny, więc w wielu przypadkach naukowcy mówią po prostu +1 dla protonów i -1 dla elektronów.Elementy są elektrycznie neutralne
Pierwiastki chemiczne są najprościej definiowane przez liczbę posiadanych protonów. Nazywa się to ich liczbą atomową, a układ okresowy jest sekwencyjną listą pierwiastków o rosnących liczbach atomowych. Wodór ma liczbę atomową jeden (czyli jeden proton), hel ma dwa, lit ma trzy i tak dalej. Każdy pierwiastek ma taką samą liczbę elektronów krążących wokół centralnego jądra. Ujemny ładunek elektronów znosi dodatni ładunek protonów, więc gdy weźmiesz pod uwagę całość, wszystkie te atomy są elektrycznie obojętne.
Neutrony znajdują się z protonami również w jądrach większości pierwiastków, ale ponieważ nie są naładowane, nie mają wpływu na to, dlaczego atomy są elektrycznie obojętne. Niektóre pierwiastki istnieją w więcej niż jednej postaci z różną liczbą neutronów jako różne izotopy, ale wpływa to na ich stabilność, jeśli chodzi o rozpad radioaktywny, a nie ich ładunek.
Jony: wyjątek od reguły
Chociaż wszystkie atomy są zwykle elektrycznie obojętne, istnieje kilka ważnych wyjątków. Jeśli atom traci elektron, to protony przewyższają liczebnie elektrony, a ładunek netto wynosi +1. Niektóre pierwiastki zyskują elektron, a tym samym nadmiar ładunku ujemnego, co daje im ładunek netto równy -1.
Są to tak zwane jony, „kation” dla dodatnio naładowanego jonu i „anion” dla ujemnie naładowanych jonów. Chociaż oznacza to, że są mniej stabilne elektrycznie i będą przyciągać przeciwnie naładowane jony, niektóre pierwiastki mają skłonność do tego sposób, ponieważ ich najbardziej zewnętrzna powłoka elektronowa jest o jeden lub dwa elektrony od „pełnego” lub tylko jeden lub dwa elektrony do nowej muszla.