محاسبه بار الکتریکی
سؤال
محاسبه بار الکتریکی
بار الکتریکی اتم‌های کربن و هیدروژن و اورانیوم را با توجه به ساختار داخلی آنها محاسبه کنید.
جواب
محاسبه بار الکتریکی سه اتم کربن و هیدروژن و اورانیوم
بار الکتریکی الکترون (-1) و بار الکتریکی پروتون (+1) و بار الکتریکی نوترون (0) است. بنابراین بار الکتریکی کل یک اتم از رابطه‌ی زیر بدست می‌آید:
بار الکتریکی کل یک اتم = تعداد پروتون‌ها × (+1) + تعداد الکترون‌ها × (-1) + تعداد نوترون‌ها × (0)
بار الکتریکی کل یک اتم = تعداد پروتون‌ها - تعداد الکترون‌ها
الف) هیدروژن (H):
بار الکتریکی اتم هیدروژن = 1 - 1 = 0
ب) کربن (C)
بار الکتریکی اتم کربن = 6 - 6 = 0
ج) اورانیوم (U):
بار الکتریکی اتم اورانیوم = 92 - 92 = 0
بیشتر بدانیم
یک قدم فراتر از پاسخ کوتاه سؤال
بار الکتریکی یک اتم
اتم از سه ذرهٔ اصلی تشکیل شده است: پروتون، نوترون و الکترون. پروتون‌ها بار مثبت (+)، الکترون‌ها بار منفی (−) و نوترون‌ها بدون بار هستند.
در یک اتم معمولی، تعداد پروتون‌ها و الکترون‌ها برابر است؛ بنابراین بارهای مثبت و منفی همدیگر را خنثی می‌کنند و بار الکتریکی کل اتم صفر یا خنثی می‌شود.
مثلاً اگر اتمی ۶ پروتون و ۶ الکترون داشته باشد:
۶ بار مثبت (پروتون) + ۶ بار منفی (الکترون) = بار کل صفر
پس به زبان ساده: اتم خنثی است چون تعداد بارهای مثبت و منفی آن برابر است.
افزودن یا گرفتن الکترون از اتم
اگر چه اتم در حالت اولیه‌ی خود (در مجموع) بدون بار است، اما در شرایط خاص، ممکن است تعدادی از الکترون‌های خود را از دست بدهد یا برعکس، تعدادی الکترون اضافه به دست بیاورد. در این حالت، اتم خنثی به یون تبدیل می‌شود و از آنجایی که تعادل ذرات مثبت و منفی در یون به هم خورده است، یون‌ها باردار (دارای بار الکتریکی هستند) یون‌ها، اگر الکترون از دست داده باشند، بار الکتریکی مثبت و اگر الکترون به دست آورده باشند، بار الکتریکی منفی دارند.
به عنوان مثال، اگر اتمی که در حالت اولیه‌اش، شش پروتون و شش الکترون دارد، یکی از الکترون‌هایش را از دست بدهد:
۶ بار مثبت (پروتون) + ۵ بار منفی (الکترون) = بار کل مثبت یک
در اینجا یون حاصل، دارای بار +1 است.
تغییر تعداد پروتون‌های اتم
توجه کنید که در شرایط معمول، اتمها پروتون (با بار مثبت) خود را از دست نمی‌دهند و همچنین نمی‌توانند پروتون اضافه بدست بیاورند چرا که پروتون‌ها با نیرویی بسیار قوی هسته‌ای، به یکدیگر و نوترون‌های هسته چسبیده‌اند و جدا کردن (یا افزودن) آنها از هسته کاری راحت نیست. پس باردار شدن اتمها فقط با تغییر تعداد الکترون‌های آنها رخ می‌دهد.
البته در شرایط خاص، ممکن است هسته‌ی اتم شکافته شود و در نتیجه، تعداد پروتون‌های آن تغییر کند (فرآیندی که به عنوان مثال در هنگام شکافته شدن اتم اورانیوم رخ می‌دهد). حالت دیگری که باز در شرایط خاص موجب تغییر تعداد پروتون‌های اتم می‌شود، به هم پیوستن هسته‌های دو اتم به یکدیگر و تشکیل یک اتم جدید است (همجوشی هسته‌ای). به عنوان مثال در خورشید، هسته‌ی اتم‌های هیدروژن (با 1 پروتون) به یکدیگر جوش می‌خورند و اتم جدیدی با 2 پروتون (هلیم) می‌سازند. واکنش‌هایی را که در آنها تعداد پروتون‌های هسته‌ی یک اتم تغییر می‌کند، واکنش‌های هسته‌ای می‌نامند.
سؤالی درباره این مطلب دارید؟
پرسش‌های کاربران