Atomer är byggstenarna i det universum du ser omkring dig. De är elektriskt neutrala, och det är bra för livsformer som vi. Om atomer inte var neutrala, skulle de vara instabila, och vi skulle förmodligen inte vara här. Varför är atomer neutrala elektriskt? Svaret är enkelt: Deras negativt laddade komponenter (elektroner) är helt balanserade med sina positivt laddade komponenter (protoner). Att förstå detta introducerar dig till viktiga idéer för alla spirande forskare och utgör också en bro till andra ämnen som förekomsten av icke-neutrala joner.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Atomer är elektriskt neutrala eftersom de innehåller lika stora mängder positivt laddade protoner och negativt laddade elektroner. Elektroner och protoner har samma men motsatta laddningar, så resultatet är ingen nettoladdning.
Joner är atomer som har fått eller förlorat elektroner. Som ett resultat har joner en nettoladdning.
Protoner, elektroner och neutroner
Tre viktiga partiklar utgör atomer och var och en har olika laddning. Kärnan innehåller protoner och neutroner, och elektronerna upptar ett "moln" runt utsidan. Neutroner har ingen elektrisk laddning, som namnet antyder. Protoner och elektroner är båda laddade men motsatt. Protoner har en positiv laddning på 1,6 × 10
−19 coulombs och elektroner har en negativ laddning på -1,6 × 10−19 coulombs. Varje proton bär samma positiva laddning, och varje elektron bär motsatt, så i många fall säger forskare bara +1 för protoner och −1 för elektroner.Elementen är elektriskt neutrala
De kemiska elementen definieras enklast av antalet protoner de har. Detta kallas deras atomnummer, och det periodiska systemet är en sekventiell lista över element med ökande atomnummer. Väte har ett atomnummer på en (vilket betyder en proton), helium har två, litium har tre och så vidare. Varje element har samma antal elektroner som kretsar kring den centrala kärnan. Den negativa laddningen från elektronerna avbryter den positiva laddningen från protonerna, så när man tänker på det hela är alla dessa atomer elektriskt neutrala.
Neutroner sitter också med protoner i kärnorna i de flesta element, men eftersom de inte är laddade har de ingen roll att spela för varför atomer är elektriskt neutrala. Vissa element finns i mer än en form med olika antal neutroner som olika isotoper, men detta påverkar deras stabilitet när det gäller radioaktivt förfall snarare än deras laddning.
Ioner: Undantaget från regeln
Även om alla atomer normalt är elektriskt neutrala, finns det några viktiga undantag. Om en atom förlorar en elektron är protonerna fler än elektronerna och det finns en nettoladdning på +1. Vissa element får en elektron och därmed ett överskott av negativ laddning, vilket ger dem en nettoladdning på -1.
Dessa kallas joner, en "katjon" för positivt laddad jon och en "anjon" för negativt laddade joner. Även om detta innebär att de är mindre elektriskt stabila och kommer att locka motsatt laddade joner, är vissa element benägna att uppträda detta sätt eftersom deras yttersta elektronskal är antingen en eller två elektroner från att vara "fulla" eller bara en eller två elektroner till en ny skal.