Atomi so gradniki vesolja, ki jih vidite okoli sebe. So električno nevtralni in to je dobro za življenjske oblike, kot smo mi. Če atomi ne bi bili nevtralni, bi bili nestabilni in nas verjetno ne bi bilo tukaj. Zakaj so atomi električno nevtralni? Odgovor je preprost: negativno nabite komponente (elektroni) so popolnoma uravnotežene s pozitivno nabitimi komponentami (protoni). Razumevanje tega vas seznani s ključnimi idejami za katerega koli nadobudnega znanstvenika in predstavlja most do drugih tem, kot je obstoj nevtralnih ionov.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Atomi so električno nevtralni, ker vsebujejo enake količine pozitivno nabitih protonov in negativno nabitih elektronov. Elektroni in protoni imajo enake, a nasprotne naboje, zato rezultat ni neto naboja.
Ioni so atomi, ki so pridobili ali izgubili elektrone. Posledično imajo ioni neto naboj.
Protoni, elektroni in nevtroni
Trije pomembni delci tvorijo atome in vsak ima drugačen naboj. Jedro vsebuje protone in nevtrone, elektroni pa zasedajo "oblak" okoli zunaj. Kot že ime pove, nevtroni nimajo električnega naboja. Protoni in elektroni so nabiti, vendar nasprotno. Protoni imajo pozitivni naboj 1,6 × 10
−19 kulomi in elektroni imajo negativni naboj -1,6 × 10−19 kulomi. Vsak proton nosi enak pozitiven naboj, vsak elektron pa nasprotno, zato v mnogih primerih znanstveniki samo rečejo +1 za protone in -1 za elektrone.Elementi so električno nevtralni
Kemični elementi so najpreprosteje opredeljeni s številom protonov, ki jih imajo. To se imenuje njihovo atomsko število, periodni sistem pa zaporedni seznam elementov z naraščajočimi atomskimi števili. Vodik ima atomsko številko ena (kar pomeni en proton), helij ima dve, litij ima tri itd. Vsak element ima enako število elektronov, ki krožijo okoli osrednjega jedra. Negativni naboj elektronov prekliče pozitivni naboj protonov, zato so vsi atomi, če upoštevate celoto, električno nevtralni.
Tudi nevtroni sedijo s protoni v jedrih večine elementov, a ker niso nabiti, nimajo nobene vloge pri tem, zakaj so atomi električno nevtralni. Nekateri elementi obstajajo v več oblikah z različnim številom nevtronov kot različnimi izotopi, vendar to vpliva na njihovo stabilnost, kadar gre za radioaktivni razpad in ne za njihov naboj.
Ioni: izjema od pravila
Čeprav so vsi atomi običajno električno nevtralni, obstaja nekaj pomembnih izjem. Če atom izgubi elektron, potem protonov več kot elektronov in neto naboj znaša +1. Nekateri elementi pridobijo elektron in s tem presežek negativnega naboja, tako da dobijo neto naboj -1.
Ti se imenujejo ioni, "kation" za pozitivno nabite ione in "anion" za negativno nabite ione. Čeprav to pomeni, da so manj električno stabilni in bodo privlačili nasprotno nabite ione, so nekateri elementi nagnjeni k temu način, ker je njihova najbolj zunanja elektronska lupina oddaljena en ali dva elektrona, da bi bila "polna", ali pa samo en ali dva elektrona v novo lupino.