Πώς να προσδιορίσετε το φορτίο ενός ατόμου

Ο προσδιορισμός του φορτίου ενός ατόμου είναι εύκολος στις περισσότερες περιπτώσεις αλλά όχι σε όλες. Τα άτομα συγκρατούνται μεταξύ τους από τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις μεταξύ των πρωτονίων στον πυρήνα και των ηλεκτρονίων που τον περιβάλλουν, και αυτό σημαίνει ότι τις περισσότερες φορές δεν υπάρχουν πολλά πράγματα που πρέπει να επιλυθούν.

Όταν όμως τα στοιχεία χάνουν ή αποκτούν ένα ηλεκτρόνιο (ή περισσότερα από ένα) και γίνονται ιόντα , τα πράγματα γίνονται λίγο πιο περίπλοκα και πρέπει να συμβουλευτείτε έναν περιοδικό πίνακα για να μάθετε ποια είναι η πιθανή χρέωση.

Το Charge of Elements

Στην τυπική τους μορφή, τα στοιχεία δεν έχουν καθαρή χρέωση . Ο αριθμός των θετικά φορτισμένων πρωτονίων εξισορροπείται τέλεια από τον αριθμό των αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων και τα φορτία σε καθένα είναι αντίθετα αλλά με ίσο μέγεθος.

Αυτό είναι λογικό ως η «φυσική» κατάσταση ενός ατόμου, επειδή αν διατηρούσαν ένα καθαρό φορτίο, θα ήταν πολύ πιο αντιδραστικά και πιθανότατα δεν θα παρέμεναν στην ίδια κατάσταση για πολύ καιρό πριν αλληλεπιδράσουν με κάτι. Έτσι στις περισσότερες περιπτώσεις το φορτίο ενός ατόμου είναι το ίδιο:μηδέν.

Κατανόηση ιόντων

Τα ιόντα είναι το όνομα για τα άτομα που έχουν αποκτήσει ή χάσει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια, αφήνοντάς τους ένα καθαρό φορτίο. Για άτομα που χάνουν ένα ηλεκτρόνιο, αποκτούν θετικό φορτίο και γίνονται κατιόντα.

Για τα άτομα που αποκτούν ηλεκτρόνιο, παίρνουν καθαρό αρνητικό φορτίο και γίνονται ανιόντα. Αυτά είναι απλώς ονόματα για τα θετικά και αρνητικά φορτισμένα ιόντα, για να τα ξεχωρίζουν από τα ουδέτερα άτομα και το ένα από το άλλο.

Το σημαντικό πράγμα που πρέπει να καταλάβετε για τα ιόντα είναι ότι είναι οι μόνοι τύποι ατόμων με καθαρό φορτίο . Για λόγους ευκολίας, οι χημικοί (και γενικά οι επιστήμονες στις περισσότερες περιπτώσεις) θεωρούν το φορτίο ενός ηλεκτρονίου σε −1, ενώ ένα πρωτόνιο έχει φορτίο +1.

Στην πραγματικότητα πρόκειται για πολύ συγκεκριμένες ποσότητες φόρτισης, ± 1.602 × 10 κουλόμπ, αλλά η εργασία με μικροσκοπικές ποσότητες όπως αυτή είναι σπάνια απαραίτητη. Για τους περισσότερους υπολογισμούς, το αντιμετωπίζετε ως "μονάδα" χρέωσης (μερικές φορές δίνεται το σύμβολο e ) και όλα είναι πολύ πιο απλά.

Χρέωση περιοδικού πίνακα για ιόντα

Η θέση ενός στοιχείου στον περιοδικό πίνακα (βλ. Πόροι) σάς λέει τον τύπο των ιόντων που θα σχηματίσει, με τα στοιχεία στα δεξιά να σχηματίζουν ανιόντα (αρνητικό φορτίο) και εκείνα πιο αριστερά να σχηματίζουν κατιόντα (θετικό φορτίο).

Αυτό συμβαίνει επειδή ο περιοδικός πίνακας είναι διατεταγμένος σύμφωνα με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξώτατο «κέλυφος» ενός ατόμου και σχηματίζονται ιόντα με τα άτομα είτε να χάνουν είτε να αποκτούν ηλεκτρόνια, έτσι ώστε το εξωτερικό τους κέλυφος να είναι γεμάτο. Κάθε «ομάδα» του περιοδικού πίνακα σχετίζεται με διαφορετικό φορτίο ιόντων.

Οι δύο πρώτες ομάδες έχουν στοιχεία με μόνο ένα ή δύο ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα, ομάδες 1 και 2 αντίστοιχα. Αυτά χάνουν ηλεκτρόνια για να αποκτήσουν φορτίο +1 ή +2 και τα στοιχεία της ομάδας 13 έχουν τρία ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα και σχηματίζουν ιόντα με φορτίο +3.

Τα στοιχεία της ομάδας 14 έχουν τέσσερα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα και συνήθως συνδέονται ομοιοπολικά, αλλά θα αποκτούσαν φορτίο +4 εάν σχημάτιζαν ένα ιόν. Οι ομάδες 15, 16 και 17 έχουν 5, 6 και 7 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα και αποκτούν ηλεκτρόνια για να λάβουν ιοντικά φορτία −3, −2 και −1, αντίστοιχα.

Τα άλλα στοιχεία (από τις μεσαίες ομάδες του πίνακα) δεν είναι τόσο εύκολο να ταξινομηθούν επειδή οι ηλεκτρονικές δομές τους ποικίλλουν με λίγο πιο περίπλοκο τρόπο.

Ωστόσο, για παράδειγμα, ο άργυρος μπορεί να σχηματίσει ένα ιόν με φορτίο +1, ενώ ο ψευδάργυρος και το κάδμιο μπορούν να αποκτήσουν φορτίο +2. Για να μάθετε εάν ένα άτομο σε αυτές τις ομάδες σχηματίζει ιόντα γενικότερα και να καθορίσετε τα φορτία τους, το καλύτερο που έχετε να κάνετε είναι να αναζητήσετε απευθείας το στοιχείο που σας ενδιαφέρει.