Neutrální atom je ten, který nemá elektrický náboj díky kompromisu mezi počtem jeho protony a elektrony. Oba jsou elektricky nabité subatomické částice.
Protony jsou aglomerovány neutrony a tvoří jádro; zatímco elektrony jsou rozmazané definující elektronický mrak. Když se počet protonů v atomu, rovnající se jeho atomovému číslu (Z), rovná počtu elektronů, říká se, že existuje kompromis mezi elektrickými náboji uvnitř atomu.
Atom vodíku. Zdroj: Mets501 přes Wikipedia.
Například máte atom vodíku (horní obrázek), který má proton a elektron. Proton je umístěn ve středu atomu jako jeho jádro, zatímco elektron obíhá kolem okolního prostoru a zanechává oblasti s nižší elektronovou hustotou, když se pohybuje od jádra.
Jedná se o neutrální atom, protože Z se rovná počtu elektronů (1p = 1e). Pokud atom H ztratí tento jediný proton, atomový poloměr by se zmenšil a náboj protonu by převládl a stal by se kationem H + (hydron). Pokud by naopak získal elektron, byly by dva elektrony a stal by se H - (hydridovým) aniontem.
Neutrální atom vs. ion
Pro příklad neutrálního atomu H bylo zjištěno, že počet protonů se rovná počtu elektronů (1p = 1e); situace, která nenastane u iontů odvozených ze ztráty nebo zisku elektronu.
Ionty jsou tvořeny změnou v počtu elektronů, buď kvůli atomu, který je získá (-) nebo je ztratí (+).
V atomu kationtu H + převládá valenční náboj jednoho protonu nad celkovou nepřítomností elektronu (1p> 0e). To platí o všech ostatních těžších atomech (np> ne) v periodické tabulce.
Ačkoli přítomnost kladného náboje se může jevit jako nevýznamná, diagonálně mění vlastnosti daného prvku.
Na druhé straně v atomu aniontu H - negativní náboj dvou elektronů převládá proti jedinému protonu jádra (1p <2e). Podobně i ostatní anionty s větší hmotností mají ve srovnání s počtem protonů nadbytek elektronů (np
Na vs Na
Lepším známým příkladem je kovový sodík. Jeho neutrální atom, Na, s Z = 11, má 11 protonů; proto musí existovat 11 elektronů, které kompenzují kladné náboje (11p = 11e).
Sodík, který je vysoce elektropositivním kovovým prvkem, velmi snadno ztrácí své elektrony; v tomto případě ztratí pouze jednu, svou valenční vrstvu (11p> 10e). Tím se vytvoří kation Na +, který elektrostaticky interaguje s aniontem; jako chlorid, Cl -, v chloridové soli sodné, NaCl.
Kovový sodík je jedovatý a leptavý, zatímco jeho kationt je uvnitř buněk dokonce přítomen. To ukazuje, jak se vlastnosti prvku mohou dramaticky změnit, když získává nebo ztrácí elektrony.
Na druhé straně anion Na - (hypoteticky sodík) neexistuje; a pokud by to mohlo být vytvořeno, bylo by to extrémně reaktivní, protože je to proti chemické povaze sodíku k získání elektronů. Na - měl by 12 elektronů, což by překročilo kladný náboj jeho jádra (11p <12e).
Neutrální molekuly
Atomy jsou kovalentně spojeny za vzniku molekul, které lze také nazvat sloučeninami. V molekule nemohou být izolované ionty; místo toho existují atomy s formálním kladným nebo záporným nábojem. Tyto nabité atomy ovlivňují čistý náboj molekuly a transformují ji na polyatomický ion.
Aby byla molekula neutrální, musí být součet formálních nábojů jejích atomů roven nule; nebo, jednoduše řečeno, všechny jeho atomy jsou neutrální. Pokud jsou atomy, které tvoří molekulu, neutrální, bude to také.
Například, máte molekulu vody, H 2 O. jeho dva atomy H jsou neutrální, jako je atom kyslíku. Nelze je reprezentovat stejným způsobem, jak je znázorněno na obrázku atomu vodíku; protože, i když se jádro nemění, elektronický cloud ano.
Hydronium iont, H 3 O +, na druhé straně, má částečně kladně nabitý atom kyslíku. To znamená, že v tomto polyatomickém iontu ztrácí elektron, a proto je jeho počet protonů větší než počet jeho elektronů.
Příklady
Kyslík
Neutrální atom kyslíku má 8 protonů a 8 elektronů. Když získá dva elektrony, vytvoří to, co je známé jako oxidový anion, O 2-. V tom převládají záporné náboje s přebytkem dvou elektronů (8p <10e).
Atomy neutrálního kyslíku mají vysokou tendenci reagovat a spojovat se spolu za vzniku O 2. To je z tohoto důvodu, že neexistují žádné „volné“ atomy O venku samy a bez reakce s čímkoli. Všechny známé reakce na tento plyn jsou připisovány molekulárnímu kyslíku, O 2.
Měď
Měď má 29 protonů a 29 elektronů (kromě neutronů). Na rozdíl od kyslíku lze její neutrální atomy v přírodě nalézt díky své kovové vazbě a relativní stabilitě.
Stejně jako sodík má sklon spíše ztratit elektrony než je získat. Vzhledem ke své elektronické konfiguraci a pro další aspekty může ztratit jeden nebo dva elektrony a stát se měděnými kationty, Cu + nebo měď, Cu 2+.
Kation Cu + má o jeden elektron méně (29p <28e) a Cu2 + ztratil dva elektrony (29p <27e).
vzácné plyny
Ušlechtilé plyny (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) jsou jedním z mála prvků, které existují ve formě svých neutrálních atomů. Jejich atomová čísla jsou: 2, 10, 18, 36, 54, respektive 86. Nezískávají ani neztrácejí elektrony; i když, xenon, Xe, může tvořit sloučeniny s fluorem a ztrácet elektrony.
Slitiny kovů
Kovy, pokud jsou chráněny před korozí, mohou udržovat jejich atomy neutrální, spojené kovovými vazbami. V slitinách, pevných roztocích kovů, atomy zůstávají (většinou) neutrální. Například v mosazi jsou neutrální atomy Cu a Zn.
Reference
- Jetser Carasco. (2016). Co je to neutrální atom? Obnoveno z: Introduction-to-physics.com
- Markings, Samuel. (25. dubna 2017). Příklady neutrálních atomů. Sciencing. Obnoveno z: sciencing.com
- Chem4kids. (2018). Podíváme se na ionty. Obnoveno z: chem4kids.com
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. ed.). CENGAGE Učení.
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.