Articolo sulla carica elettrica negli atomi
Osservate uno degli oggetti che vi circondano. Se distruggete un oggetto, ad esempio una pietra, questa si dividerà in pezzi più piccoli. Se una parte della pietra viene distrutta di nuovo, i pezzi si trasformeranno in pezzi ancora più piccoli. Cosa succederebbe se la pietra venisse distrutta ancora una volta? Ovviamente, la pietra sarebbe ancora più piccola. Le pietre possono essere divise in un numero infinito di pezzi più piccoli? La realtà dimostra che, se un oggetto viene diviso in parti sempre più piccole, si arriverà a un punto in cui la parte più piccola dell'oggetto non potrà essere ulteriormente divisa. La parte più piccola di un oggetto che non può essere divisa è chiamata atomo. Quindi, gli atomi sono la parte più piccola di ogni materia nell'universo.
Gli atomi sono composti da elettroni, protoni e neutroni. Protoni e neutroni formano nuclei atomici lunghi circa 10-15 metri. Gli elettroni si trovano all'esterno del nucleo e si muovono attorno al nucleo di un atomo come i pianeti si muovono attorno al sole. Se si assume che il diametro dell'atomo sia di pochi chilometri, allora il nucleo atomico ha le dimensioni di una palla da biliardo,
e gli elettroni si trovano tra il nucleo e raggiungono una distanza di circa 10 -10 metri dal nucleo. Tra il nucleo e un elettrone c'è spazio.
Gli elettroni, caricati negativamente, si trovano ai bordi degli atomi, mentre i protoni, caricati positivamente, si trovano nel nucleo atomico. Affinché gli elettroni continuino a circolare attorno al nucleo e non fuoriescano dall'atomo, quest'ultimo, carico positivamente, deve esercitare una forza attrattiva su di essi. La forza che attrae gli elettroni, impedendo loro di rimanere attorno al nucleo e di separarsi dall'atomo, è chiamata forza elettrica.
D'altra parte, all'interno del nucleo atomico sono presenti protoni con carica positiva, quindi i protoni si respingono a vicenda a causa della stessa carica. Affinché i protoni rimangano uniti nel nucleo e non si separino dall'atomo, deve esistere una forza che li tenga insieme. Questa forza, chiamata forza nucleare, lega i protoni all'interno del nucleo atomico.
La massa del protone è quasi uguale alla massa del neutrone. Circa il 99.9% della massa atomica è concentrata nel nucleo atomico, mentre gli elettroni hanno masse minuscole. Massa dell'elettrone (me) = 9.1093897 x 10⁻³¹ kg , massa del neutrone (mn) = 1.6749286 x 10⁻²⁷ kg , massa del protone (mp) = 1.6726231 x 10⁻²⁷ kg.
La quantità di elettricità
Gli elettroni sono negativi, i protoni positivi e i neutroni neutri. I protoni o i neutroni sono composti da quark, che hanno una carica pari a circa 1/3 e 2/3 volte quella degli elettroni. I quark sono le particelle più piccole che compongono gli atomi, ma finora non è stato possibile trovarli come particelle singole isolate.
La quantità di carica di un elettrone o di un protone è l'unità di misura fondamentale della carica. La carica elettrica di un oggetto è un multiplo della carica dell'elettrone o del protone. Questa è detta carica quantizzata. Ad esempio, se la frazione più piccola della valuta che utilizziamo è 1, allora la quantità di denaro che una persona possiede, espressa in multipli della frazione più piccola, è pari a 1. Ad esempio, la quantità di denaro che possiedo è 2 e 3.
La quantità di carica di un elettrone è –e e la quantità di carica di un protone è +e. La quantità di carica di un oggetto è un multiplo di e o 1.60 x 10⁻¹⁹ Coulomb e può essere espressa da Q = ± Ne. Q = numero di cariche, ± rappresenta il tipo di carica, N = numero intero, e = 1.60 x 10⁻¹⁹ Coulomb.
carica elettrica negli oggetti
Se un atomo ha lo stesso numero di elettroni e di protoni, la carica elettrica totale dell'atomo è zero e l'atomo è neutro, ovvero non carico elettricamente. Il numero di protoni o elettroni in un atomo neutro è chiamato numero atomico (Z). Se gli elettroni sono più numerosi dei protoni, l'atomo è carico negativamente. Al contrario, se gli elettroni sono meno dei protoni, l'atomo è carico positivamente. Gli atomi carichi negativamente sono chiamati ioni negativi, mentre gli atomi carichi positivamente sono chiamati ioni positivi. Il processo di acquisizione o rilascio di elettroni da un atomo è chiamato ionizzazione. Quando diciamo che un atomo è carico, ci riferiamo alla sua carica netta. Ad esempio, un atomo ha 10 elettroni e 7 protoni. Questo atomo è carico negativamente perché ha un eccesso di 3 elettroni. Quindi, la carica netta di questo atomo è 3 e questo tipo di carica atomica è negativa. Le figure 3, 7 e 10 sono solo esempi per facilitare la comprensione. In realtà, la quantità di carica elettrica di un oggetto è un multiplo della carica dell'elettrone o del protone.
Se un oggetto ha un numero di elettroni pari al numero di protoni, allora è neutro, ovvero non carico elettricamente. Se un oggetto ha più elettroni di un protone, è carico negativamente, mentre se ha meno elettroni di un protone, è carico positivamente. Gli oggetti inizialmente neutri possono essere caricati negativamente aggiungendo elettroni. In alternativa, gli oggetti possono essere caricati positivamente riducendo il numero di elettroni presenti al loro interno.
