Att bestämma laddningen av en atom är lätt i de flesta fall men inte alla. Atomer hålls samman av de elektromagnetiska krafterna mellan protonerna i kärnan och elektronerna som omger den, och det betyder att det för det mesta inte finns så mycket att träna.
Men när element förlorar eller får en elektron (eller mer än en) och blir joner, saker blir lite mer komplicerade och du måste konsultera en periodisk tabell för att ta reda på vad avgiften sannolikt kommer att bli.
Elements Charge
I sina standardformer har element ingen nettoladdning. Antalet positivt laddade protoner balanseras perfekt av antalet negativt laddade elektroner, och laddningarna på var och en är motsatta men med samma storlek.
Detta är vettigt som det "naturliga" tillståndet hos en atom, för om de hade en nettoladdning skulle de vara mycket mer reaktiva och skulle sannolikt inte förbli i samma tillstånd mycket länge innan de interagerar med något. Så i de flesta fall är laddningen av en atom densamma: noll.
Förstå joner
Joner är namnet på atomer som har fått eller förlorat en eller flera elektroner och lämnar dem med en nettoladdning. För atomer som tappar en elektron får de en positiv laddning och blir katjoner.
För atomer som får en elektron tar de på sig en nettoladdning och blir anjoner. Detta är bara namn på de positiva och negativt laddade jonerna, för att skilja dem från neutrala atomer och från varandra.
Det viktiga att förstå om joner är att de är de enda atomtyperna med en nettoladdning. För enkelhets skull tar kemister (och forskare i allmänhet i de flesta fall) laddningen av en elektron för att vara −1, medan en proton har en laddning av +1.
Det här är verkligen mycket specifika laddningsbelopp, ± 1,602 × 10-19 coulombs, men att arbeta med små mängder som detta är sällan nödvändigt. För de flesta beräkningar behandlar du detta som en ”laddningsenhet” (ges ibland symbolen e) och allt är mycket enklare.
Avgifter för periodiska system för joner
Positionen för ett element i det periodiska systemet (se Resurser) berättar vilken typ av joner det kommer att bildas med element till höger bildar anjoner (negativ laddning) och de längre till vänster bildar katjoner (positiva avgift).
Detta beror på att det periodiska systemet är ordnat efter antalet elektroner i det yttersta "skalet" av en atom, och joner bildas med atomer antingen förlorar eller får elektroner så att deras yttre skal är fulla. Varje ”grupp” i det periodiska systemet är associerad med olika jonladdningar.
De första två grupperna har element med endast en eller två elektroner i sina yttre skal, grupp 1 respektive 2. Dessa förlorar elektroner för att få en laddning på +1 eller +2, och grupp 13-element har tre elektroner i sitt yttre skal och bildar joner med en +3 laddning.
Grupp 14-element har fyra elektroner i sina yttre skal, och binder vanligtvis kovalent, men de skulle få en +4 laddning om de bildade en jon. Grupp 15, 16 och 17 har 5, 6 och 7 elektroner i sina yttre skal och får elektroner för att få jonladdningar på −3, −2 respektive −1.
De andra elementen (från de mellersta grupperna i tabellen) är inte lika lätta att klassificera eftersom deras elektroniska strukturer varierar på ett lite mer komplicerat sätt.
Men till exempel kan silver bilda en jon med +1 laddning, medan zink och kadmium kan få +2 laddning. För att ta reda på om en atom i dessa grupper bildar joner mer generellt och bestämmer deras laddningar är det bästa att göra direkt att leta upp det element du är intresserad av.