Makala kuhusu chaji ya umeme katika atomi
Tafadhali angalia moja ya vitu vilivyo karibu nawe. Ukiharibu kitu, kwa mfano, ni jiwe, jiwe litagawanywa vipande vidogo. Ikiwa sehemu ya jiwe itaharibiwa tena, vipande vya mawe vitageuka vipande vidogo. Vipi ikiwa jiwe litaharibiwa tena? Bila shaka, jiwe ni dogo. Je, mawe yanaweza kuharibiwa vipande vidogo hadi visivyo na kikomo? Ukweli unaonyesha kwamba kitu kikigawanywa katika vidogo vitafika mahali ambapo sehemu ndogo zaidi ya kitu haiwezi kugawanywa katika vidogo. Sehemu ndogo zaidi ya kitu ambacho hakiwezi kugawanywa inaitwa atomu. Kwa hivyo, atomi ni sehemu ndogo zaidi ya kila nyenzo katika ulimwengu.
Atomu zinaundwa na elektroni, protoni, na neutroni. Protoni na neutroni huunda viini vya atomiki vyenye urefu wa takriban mita 10-15. Elektroni ziko nje ya kiini na huzunguka kiini cha atomi kama sayari zinavyozunguka jua. Ikiwa inadhaniwa kwamba kipenyo cha atomi ni kilomita chache, basi kiini cha atomiki ni ukubwa wa mpira wa biliadi,
na elektroni ziko kati ya kiini na hufikia umbali wa takriban mita 10 -10 kutoka kiini. Kati ya kiini na elektroni, kuna nafasi.
Elektroni zenye chaji hasi ziko kwenye ukingo wa atomi na protoni zenye chaji chanya ziko kwenye kiini cha atomi. Ili elektroni ziendelee kuzunguka kiini na zisipotee kwenye atomi, kiini cha atomi chenye chaji chanya lazima kiwe na nguvu ya kuvutia kwenye elektroni. Nguvu inayovutia elektroni kukaa karibu na kiini na haiwezi kutenganishwa na atomi inaitwa nguvu ya umeme.
Kwa upande mwingine, ndani ya kiini cha atomiki, kuna protoni zenye chaji chanya ili protoni zirudiane kwa sababu ya chaji sawa. Ili protoni zibaki pamoja kwenye kiini na zisijitenge na atomi, lazima kuwe na nguvu inayounganisha protoni. Nguvu inayofunga protoni ili zibaki pamoja kwenye kiini cha atomiki inaitwa nguvu ya nyuklia.
Uzito wa protoni ni karibu sawa na uzito wa neutroni. Takriban 99.9% ya uzito wa atomiki umejikita kwenye kiini cha atomiki, huku elektroni zikiwa na uzito mdogo. Uzito wa elektroni (me) = 9.1093897 x 10 -31 kg, uzito wa neutroni (mn) = 1.6749286 x 10 -27 kg, uzito wa protoni (mp) = 1.6726231 x 10 -27 kg.
Kiasi cha umeme
Elektroni ni hasi, protoni ni chanya, na neutroni hazina upande wowote. Protoni au neutroni zinaundwa na quark, ambazo zina ± 1/3 na ± 2/3 ya chaji ya elektroni. Quark ni chembe ndogo zaidi zinazounda atomi, lakini hadi sasa, quark hazijapatikana zikisimama pekee kama chembe moja.
Kiasi cha chaji ya elektroni au chaji ya protoni ndicho kitengo cha msingi cha chaji. Chaji ya umeme ya kitu ni nyingi ya chaji ya elektroni au chaji ya protoni. Hii inaitwa chaji iliyopimwa. Kwa mfano, ikiwa sehemu ndogo zaidi ya sarafu tunayotumia ni 1, basi kiasi cha pesa ambacho mtu ametaja katika nyingi za sarafu ndogo zaidi ni 1. Kwa mfano, kiasi cha pesa yangu ni 2 na 3.
Kiasi cha chaji kwa elektroni ni –e na ukubwa wa chaji kwa protoni ni +e. Kiasi cha chaji cha kitu ni kizidishi cha e au 1.60 x 10 -19 Coulomb na kinaweza kuonyeshwa kwa Q = ± Ne. Q = idadi ya chaji, ± inawakilisha aina ya chaji, N = nambari kamili, e = 1.60 x 10 -19 Coulomb.
Chaji ya umeme katika vitu
Ikiwa atomi ina elektroni nyingi kama protoni, basi jumla ya chaji ya umeme katika atomi ni sifuri, na atomi hii haina chaji ya upande wowote au haina chaji ya umeme. Idadi ya protoni au elektroni katika atomi isiyo na upande wowote inaitwa nambari ya atomiki (Z). Ikiwa elektroni ni zaidi ya protoni, basi atomi ina chaji hasi. Kinyume chake, ikiwa elektroni ni chini ya protoni, zina chaji hasi. Atomi zenye chaji hasi huitwa ioni hasi, huku atomi zenye chaji chanya huitwa ioni chanya. Mchakato wa kupokea au kutoa elektroni kutoka kwa atomi huitwa ioni. Tunaposema, atomi ina chaji, kinachomaanishwa ni chaji halisi. Kwa mfano, atomi ina elektroni 10 na protoni 7. Atomi hii ina chaji hasi kwa sababu ina elektroni 3 zaidi. Kwa hivyo, chaji halisi ya atomi hii ni 3, na aina hii ya chaji ya atomi ni hasi. Takwimu 3, 7, 10 ni mifano tu ya kurahisisha uelewa. Kwa kweli, kiasi cha chaji ya umeme ya kitu ni nyingi ya chaji ya elektroni au chaji ya protoni.
Ikiwa kitu kina elektroni nyingi kama protoni, basi kitu hicho hakina chaji ya upande wowote au hakina chaji ya umeme. Ikiwa kitu kina elektroni nyingi kuliko protoni, kitu hicho kina chaji hasi, ilhali ikiwa kitu kina elektroni chache kuliko protoni, kitu hicho kina chaji hasi. Vitu ambavyo mwanzoni havikuwa na upande wowote vinaweza kuchaji hasi kwa kuongeza elektroni kwenye kitu hicho. Vinginevyo, vitu vinaweza kuchajiwa vyema kwa kupunguza elektroni kwenye kitu hicho.
