Un atomo neutro è uno a cui manca una carica elettrica a causa di un compromesso tra il numero dei suoi protoni e degli elettroni. Entrambi sono particelle subatomiche caricate elettricamente.
I protoni sono agglomerati con neutroni e costituiscono il nucleo; mentre gli elettroni sono sfocati definendo una nuvola elettronica. Quando il numero di protoni in un atomo, uguale al suo numero atomico (Z), è uguale al numero di elettroni, si dice che c'è un compromesso tra le cariche elettriche all'interno dell'atomo.
Atomo di idrogeno. Fonte: Mets501 tramite Wikipedia.
Ad esempio, hai un atomo di idrogeno (immagine in alto), che ha un protone e un elettrone. Il protone è posizionato al centro dell'atomo come suo nucleo, mentre l'elettrone orbita attorno allo spazio circostante, lasciando regioni di densità elettronica inferiore mentre si allontana dal nucleo.
Questo è un atomo neutro perché Z è uguale al numero di elettroni (1p = 1e). Se l'atomo H perdesse quel singolo protone, il raggio atomico si ridurrebbe e la carica del protone prevarrebbe, diventando il catione H + (idrone). Se, d'altra parte, guadagnasse un elettrone, ci sarebbero due elettroni e diventerebbe l'anione H - (idruro).
Atomo neutro vs ione
Per l'esempio dell'atomo neutro di H, si è riscontrato che il numero di protoni è uguale al numero di elettroni (1p = 1e); una situazione che non si verifica con ioni derivati dalla perdita o dal guadagno di un elettrone .
Gli ioni sono formati da un cambiamento nel numero di elettroni, dovuto al fatto che l'atomo li guadagna (-) o li perde (+).
Nell'atomo del catione H + la carica di valenza del singolo protone predomina sulla totale assenza di un elettrone (1p> 0e). Questo è vero per tutti gli altri atomi più pesanti (np> ne) nella tavola periodica.
Sebbene la presenza di una carica positiva possa sembrare insignificante, cambia diagonalmente le caratteristiche dell'elemento in questione.
D'altra parte, nell'atomo dell'anione H - la carica negativa dei due elettroni predomina contro l'unico protone del nucleo (1p <2e). Allo stesso modo, gli altri anioni di massa maggiore hanno un eccesso di elettroni rispetto al numero di protoni (np
Na vs Na
Un esempio più noto è quello del sodio metallico. Il suo atomo neutro, Na, con Z = 11, ha 11 protoni; quindi devono esserci 11 elettroni per compensare le cariche positive (11p = 11e).
Il sodio, essendo un elemento metallico altamente elettropositivo, perde molto facilmente i suoi elettroni; in questo caso ne perde solo uno, quello del suo strato di valenza (11p> 10e). Si forma così il catione Na + , che interagisce elettrostaticamente con un anione; come il cloruro, Cl - , nel sale di cloruro di sodio, NaCl.
Il sodio metallico è velenoso e corrosivo, mentre il suo catione è presente anche all'interno delle cellule. Questo mostra come le proprietà di un elemento possono cambiare drasticamente quando guadagna o perde elettroni.
D'altra parte, l'anione Na - (sodio, ipoteticamente) non esiste; e se potesse formarsi, sarebbe estremamente reattivo, poiché va contro la natura chimica del sodio per guadagnare elettroni. Na - avrebbe 12 elettroni, superando la carica positiva del suo nucleo (11p <12e).
Molecole neutre
Gli atomi sono legati in modo covalente per dare origine a molecole, che possono anche essere chiamate composti. All'interno di una molecola non possono esserci ioni isolati; invece, ci sono atomi con cariche formali positive o negative. Questi atomi carichi influenzano la carica netta della molecola, trasformandola in uno ione poliatomico.
Perché una molecola sia neutra, la somma delle cariche formali dei suoi atomi deve essere uguale a zero; o, più semplicemente, tutti i suoi atomi sono neutri. Se gli atomi che compongono una molecola sono neutri, lo sarà anche questo.
Ad esempio, hai la molecola d'acqua, H 2 O. I suoi due atomi di H sono neutri, così come l'atomo di ossigeno. Non possono essere rappresentati nello stesso modo mostrato nell'immagine dell'atomo di idrogeno; poiché, sebbene il nucleo non cambi, il cloud elettronico lo fa.
Lo ione idronio, H 3 O + , d'altra parte, possiede un atomo di ossigeno parzialmente caricato positivamente. Ciò significa che in questo ione poliatomico perde un elettrone, e quindi il suo numero di protoni è maggiore di quello dei suoi elettroni.
Esempi
Ossigeno
L'atomo di ossigeno neutro ha 8 protoni e 8 elettroni. Quando guadagna due elettroni, forma quello che è noto come anione ossido, O 2- . In esso predominano le cariche negative, con un eccesso di due elettroni (8p <10e).
Gli atomi neutri di ossigeno hanno un'elevata tendenza a reagire e legarsi a se stessi per formare O 2 . È per questo motivo che non ci sono atomi di O "sciolti" là fuori da soli e senza reagire con nulla. Tutte le reazioni note per questo gas sono attribuite all'ossigeno molecolare, O 2 .
Rame
Il rame ha 29 protoni e 29 elettroni (oltre ai neutroni). A differenza dell'ossigeno, i suoi atomi neutri possono essere trovati in natura grazie al suo legame metallico e alla relativa stabilità.
Come il sodio, tende a perdere elettroni piuttosto che ad acquisirli. Data la sua configurazione elettronica e per altri aspetti, può perdere uno o due elettroni, diventando rispettivamente cationi rameosi, Cu + , o rame, Cu 2+ .
Il catione Cu + ha un elettrone in meno (29p <28e) e il Cu 2+ ha perso due elettroni (29p <27e).
gas nobili
I gas nobili (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), sono uno dei pochi elementi che esistono nella forma dei loro atomi neutri. I loro numeri atomici sono: 2, 10, 18, 36, 54 e 86, rispettivamente. Non guadagnano o perdono elettroni; anche se lo xeno, Xe, può formare composti con fluoro e perdere elettroni.
Leghe metalliche
I metalli, se protetti dalla corrosione, possono mantenere i loro atomi neutri, uniti da legami metallici. Nelle leghe, soluzioni solide di metalli, gli atomi rimangono (per lo più) neutri. Nell'ottone, ad esempio, sono presenti atomi neutri di Cu e Zn.
Riferimenti
- Jetser Carasco. (2016). Cos'è un atomo neutro? Estratto da: Introduction-to-physics.com
- Marcature, Samuel. (25 aprile 2017). Esempi di atomi non neutri. Sciencing. Estratto da: sciencing.com
- Chem4kids. (2018) .Looking at Ions. Estratto da: chem4kids.com
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
- Shiver & Atkins. (2008). Chimica inorganica. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.