Článek o elektrickém náboji v atomech
Pozorujte prosím jeden z objektů kolem vás. Pokud zničíte nějaký objekt, například kámen, rozdělí se na menší kousky. Pokud se část kamene znovu zničí, kousky kamene se promění v menší kousky. Co když se kámen znovu zničí? Samozřejmě, že kámen je menší. Mohou být kameny zničeny na menší až nekonečné kousky? Realita ukazuje, že rozdělením objektu na menší části se dostaneme do bodu, kdy nejmenší část objektu nelze rozdělit na menší. Nejmenší část objektu, kterou nelze rozdělit, se nazývá atom. Atomy jsou tedy nejmenší částí každé látky ve vesmíru.
Atomy se skládají z elektronů, protonů a neutronů. Protony a neutrony tvoří atomová jádra, která jsou přibližně 10–15 metrů dlouhá. Elektrony jsou vně jádra a pohybují se kolem jádra atomu podobně jako planety kolem Slunce. Pokud předpokládáme, že průměr atomu je několik kilometrů, pak má atomové jádro velikost kulečníkové koule.
a elektrony se nacházejí mezi jádrem a dosahují vzdálenosti přibližně 10 -10 metrů od jádra. Mezi jádrem a elektronem je prostor.
Záporně nabité elektrony se nacházejí na okrajích atomů a kladně nabité protony se nacházejí v atomovém jádře. Aby elektrony cirkulovaly v jádru a neunikly z atomu, musí kladně nabité atomové jádro na elektron působit přitažlivou silou. Síla, která přitahuje elektrony, aby zůstaly v okolí jádra a nemohly se od atomu oddělit, se nazývá elektrická síla.
Na druhou stranu uvnitř atomového jádra se nacházejí kladně nabité protony, takže se protony musí navzájem odpuzovat, protože mají stejný náboj. Aby protony zůstaly pohromadě v jádře a neoddělily se od atomu, musí existovat síla, která protony spojuje. Síla, která váže protony, aby zůstaly pohromadě v atomovém jádře, se nazývá jaderná síla.
Hmotnost protonu je téměř stejná jako hmotnost neutronu. Přibližně 99.9 % atomové hmotnosti je soustředěno v atomovém jádře, zatímco elektrony mají nepatrné hmotnosti. Hmotnost elektronu (me) = 9.1093897 x 10⁻³⁻¹ kg , hmotnost neutronu (mn) = 1.6749286 x 10⁻²⁻²⁻¹ kg , hmotnost protonu (mp) = 1.6726231 x 10⁻²⁻²⁻¹ kg.
Množství elektřiny
Elektrony jsou záporné, protony kladné a neutrony neutrální. Protony neboli neutrony se skládají z kvarků, které mají ± 1/3 a ± 2/3 násobek náboje elektronů. Kvarky jsou nejmenší částice, které tvoří atomy, ale dosud nebylo zjištěno, že by kvarky existovaly samostatně jako jednotlivé částice.
Množství elektronového náboje nebo protonu je základní jednotkou náboje. Elektrický náboj objektu je násobkem elektronového náboje nebo protonu. Tomu se říká kvantovaný náboj. Například, pokud je nejmenší zlomek měny, kterou používáme, 1, pak je částka peněz, kterou člověk uvedl v násobcích nejmenší měny, 1. Například částka mých peněz je 2 a 3.
Velikost náboje elektronu je –e a velikost náboje protonu je +e. Velikost náboje objektu je násobkem e neboli 1.60 x 10⁻¹⁹ Coulombů a lze ji vyjádřit jako Q = ± Ne. Q = počet nábojů, ± představuje typ náboje, N = celé číslo, e = 1.60 x 10⁻¹⁹ Coulombů.
Elektrický náboj v objektech
Pokud má atom tolik elektronů jako proton, pak je celkový elektrický náboj v atomu nulový a tento atom je neutrální neboli elektricky nenabitý. Počet protonů nebo elektronů v neutrálním atomu se nazývá atomové číslo (Z). Pokud je elektronů více než proton, pak je atom záporně nabitý. Naopak, pokud je elektronů méně než protonů, jsou kladně nabité. Záporně nabité atomy se nazývají záporné ionty, zatímco kladně nabité atomy se nazývají kladné ionty. Proces přijímání nebo uvolňování elektronů z atomu se nazývá ionizace. Když říkáme, že atom je nabitý, myslíme tím celkový náboj. Například atom má 10 elektronů a 7 protonů. Tento atom je záporně nabitý, protože má nadbytek 3 elektronů. Celkový náboj tohoto atomu je tedy 3 a tento typ atomového náboje je záporný. Obrázky 3, 7, 10 jsou pouze příklady pro snazší pochopení. Ve skutečnosti je velikost elektrického náboje objektu násobkem náboje elektronu nebo náboje protonu.
Pokud má objekt tolik elektronů jako protonů, pak je objekt neutrální neboli elektricky nenabitý. Pokud má objekt více elektronů než proton, je objekt záporně nabitý, zatímco pokud má objekt méně elektronů než proton, je objekt kladně nabitý. Objekty, které byly původně neutrální, lze nabít záporně přidáním elektronů k objektu. Jinak lze objekty nabít kladně redukcí elektronů v objektu.
