ЧТО ТАКОЕ НЕЙТРАЛЬНЫЙ АТОМ? (С ПРИМЕРАМИ) - ХИМИЯ

Нейтральный атом является тот , который испытывает недостаток в электрический заряд за счет компромисса между количеством его протонов и электронов. Оба являются электрически заряженными субатомными частицами.

Протоны объединяются с нейтронами и составляют ядро; в то время как электроны размыты, определяя электронное облако. Когда количество протонов в атоме, равное его атомному номеру (Z), равно количеству электронов, говорят, что существует компромисс между электрическими зарядами внутри атома.

Атом водорода. Источник: Mets501 через Википедию.

Например, у вас есть атом водорода (верхнее изображение), в котором есть протон и электрон. Протон расположен в центре атома как его ядро, в то время как электрон вращается вокруг окружающего пространства, покидая области с более низкой электронной плотностью по мере удаления от ядра.

Это нейтральный атом, потому что Z равно количеству электронов (1p = 1e). Если атом H потеряет этот единственный протон, атомный радиус уменьшится, и заряд протона будет преобладать, превратившись в катион H ⁺ (гидрон). С другой стороны, если бы он получил электрон, было бы два электрона, и он стал бы анионом H ^- (гидрид).

Нейтральный атом против иона

На примере нейтрального атома H было обнаружено, что количество протонов равно количеству электронов (1p = 1e); ситуация, которая не происходит с ионами, полученными в результате потери или усиления электрона .

Ионы образуются в результате изменения количества электронов в результате их получения атомом (-) или потери (+).

В атоме катиона H ⁺ валентный заряд одиночного протона преобладает над полным отсутствием электрона (1p> 0e). Это верно для всех других более тяжелых атомов (np> ne) в периодической таблице.

Хотя наличие положительного заряда может показаться незначительным, оно по диагонали меняет характеристики рассматриваемого элемента.

С другой стороны, в атоме аниона H ^- отрицательный заряд двух электронов преобладает против единственного протона ядра (1p <2e). Аналогичным образом, другие анионы большей массы имеют избыток электронов по сравнению с числом протонов (np+ и H ^- полностью отличаются от H.

Na vs Na

Более известный пример - металлический натрий. Его нейтральный атом Na с Z = 11 имеет 11 протонов; поэтому должно быть 11 электронов, чтобы компенсировать положительные заряды (11p = 11e).

Натрий, являясь очень электроположительным металлическим элементом, очень легко теряет свои электроны; в этом случае он теряет только один - валентный слой (11p> 10e). Таким образом, образуется катион Na ⁺ , который электростатически взаимодействует с анионом; как хлорид, Cl ^- , в соли хлорида натрия, NaCl.

Металлический натрий ядовит и вызывает коррозию, а его катион даже присутствует в клетках. Это показывает, как свойства элемента могут резко измениться, когда он получает или теряет электроны.

С другой стороны, анион Na ^- (гипотетически натрий) не существует; и если бы он мог быть сформирован, он был бы чрезвычайно реактивным, поскольку он противоречит химической природе натрия, чтобы получить электроны. Na ^- будет иметь 12 электронов, что превышает положительный заряд его ядра (11p <12e).

Нейтральные молекулы

Атомы ковалентно связаны с образованием молекул, которые также можно назвать соединениями. Внутри молекулы не может быть изолированных ионов; вместо этого есть атомы с формальным положительным или отрицательным зарядом. Эти заряженные атомы влияют на общий заряд молекулы, превращая ее в многоатомный ион.

Чтобы молекула была нейтральной, сумма формальных зарядов ее атомов должна быть равна нулю; или, проще говоря, все его атомы нейтральны. Если атомы, составляющие молекулу, нейтральны, это тоже будет.

Например, у вас есть молекула воды H ₂ O. Два ее атома H нейтральны, как и атом кислорода. Их нельзя представить так, как показано на изображении атома водорода; поскольку, хотя ядро не меняется, электронное облако меняется.

Ион гидроксония H ₃ O ⁺ , с другой стороны, имеет атом кислорода с положительным зарядом. Это означает, что в этом многоатомном ионе он теряет электрон, и поэтому число его протонов больше, чем число его электронов.

Примеры

кислород

У нейтрального атома кислорода 8 протонов и 8 электронов. Когда он получает два электрона, он образует так называемый оксидный анион O ^2- . В нем преобладают отрицательные заряды с избытком двух электронов (8p <10e).

Нейтральные атомы кислорода имеют высокую тенденцию вступать в реакцию и связываться с собой с образованием O ₂ . Именно по этой причине не существует «свободных» атомов кислорода, которые не реагируют ни с чем. Все известные реакции с этим газом приписываются молекулярному кислороду O ₂ .

медь

Медь имеет 29 протонов и 29 электронов (помимо нейтронов). В отличие от кислорода, его нейтральные атомы можно найти в природе благодаря металлической связи и относительной стабильности.

Как и натрий, он скорее теряет электроны, чем приобретает их. Учитывая его электронную конфигурацию и другие аспекты, он может потерять один или два электрона, превратившись в катионы меди, Cu ⁺ , или меди, Cu ²⁺ , соответственно.

Катион Cu ⁺ имеет на один электрон меньше (29p <28e), а Cu ²⁺ потерял два электрона (29p <27e).

благородные газы

Благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) являются одним из немногих элементов, которые существуют в виде своих нейтральных атомов. Их атомные номера: 2, 10, 18, 36, 54 и 86 соответственно. Они не получают и не теряют электроны; хотя ксенон, Xe, может образовывать соединения с фтором и терять электроны.

Металлические сплавы

Металлы, если они защищены от коррозии, могут сохранять нейтральность своих атомов, связанных металлическими связями. В сплавах, твердых растворах металлов атомы остаются (в основном) нейтральными. В латуни, например, есть нейтральные атомы Cu и Zn.

Ссылки

Jetser Carasco. (2016). Что такое нейтральный атом? Получено с: Introduction-to-physics.com
Отметки, Самуэль. (25 апреля 2017 г.). Примеры не нейтральных атомов. Sciencing. Получено с: sciencing.com
Chem4kids. (2018) Глядя на Ions. Получено с: chem4kids.com
Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Четвертое издание). Мак Гроу Хилл.

ЧТО ТАКОЕ НЕЙТРАЛЬНЫЙ АТОМ? (С ПРИМЕРАМИ) - ХИМИЯ - 2025