Атомы - это строительные блоки вселенной, которую вы видите вокруг себя. Они электрически нейтральны, и это хорошо для таких форм жизни, как мы. Если бы атомы не были нейтральными, они были бы нестабильными, и нас, вероятно, не было бы здесь. Почему атомы электрически нейтральны? Ответ прост: их отрицательно заряженные компоненты (электроны) полностью уравновешены положительно заряженными компонентами (протонами). Понимание этого знакомит вас с ключевыми идеями для любого начинающего ученого, а также образует мост к другим темам, таким как существование ненейтральных ионов.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Атомы электрически нейтральны, потому что они содержат равное количество положительно заряженных протонов и отрицательно заряженных электронов. Электроны и протоны имеют равные, но противоположные заряды, поэтому в результате нет чистого заряда.
Ионы - это атомы, которые приобрели или потеряли электроны. В результате ионы имеют чистый заряд.
Протоны, электроны и нейтроны
Атомы состоят из трех важных частиц, и у каждой разный заряд. Ядро содержит протоны и нейтроны, а электроны занимают «облако» снаружи. Как следует из названия, нейтроны не обладают электрическим зарядом. И протоны, и электроны заряжены, но противоположно. Протоны имеют положительный заряд 1,6 × 10
−19 кулонов, а электроны имеют отрицательный заряд -1,6 × 10−19 кулоны. Каждый протон несет одинаковый положительный заряд, а каждый электрон - противоположный, поэтому во многих случаях ученые просто говорят +1 для протонов и -1 для электронов.Элементы электрически нейтральны
Химические элементы проще всего определить по количеству протонов, которые у них есть. Это называется их атомным номером, а периодическая таблица представляет собой последовательный список элементов с возрастающими атомными номерами. Водород имеет атомный номер один (что означает один протон), гелий - два, литий - три и так далее. Каждый элемент имеет одинаковое количество электронов, вращающихся вокруг центрального ядра. Отрицательный заряд электронов нейтрализует положительный заряд протонов, поэтому, когда вы рассматриваете все это в целом, все эти атомы электрически нейтральны.
Нейтроны сидят с протонами и в ядрах большинства элементов, но поскольку они не заряжены, они не играют роли в том, почему атомы электрически нейтральны. Некоторые элементы существуют в нескольких формах с разным количеством нейтронов в виде разных изотопов, но это влияет на их стабильность, когда речь идет о радиоактивном распаде, а не на их заряде.
Ионы: исключение из правила
Хотя все атомы обычно электрически нейтральны, есть несколько важных исключений. Если атом теряет электрон, то протонов больше, чем электронов, и суммарный заряд равен +1. Некоторые элементы получают электрон и, таким образом, избыток отрицательного заряда, что дает им чистый заряд -1.
Их называют ионами: «катион» для положительно заряженных ионов и «анион» для отрицательно заряженных ионов. Хотя это означает, что они менее электрически стабильны и будут притягивать противоположно заряженные ионы, некоторые элементы склонны вести себя так. путь, потому что их внешняя электронная оболочка находится либо на расстоянии одного или двух электронов от «полной», либо всего на один или два электрона в новую оболочка.