Atomlar neden her zaman aynı sayıda elektron ve proton içerir?
- Konbuyu başlatan Pilli Bebek
- Başlangıç tarihi
Bu durum yaygın olmasına rağmen atomlar her zaman aynı sayıda elektron ve proton içermez. Bir atom eşit sayıda elektron ve protona sahip olduğunda, eşit sayıda negatif elektrik yüküne (elektronlar) ve pozitif elektrik yüklerine (protonlar) sahiptir. Dolayısıyla atomun toplam elektrik yükü sıfırdır ve atomun nötr olduğu söylenir. Buna karşılık, bir atom bir elektron kaybettiğinde veya kazandığında (veya daha nadir bir durum olan, nükleer reaksiyon gerektiren bir proton kaybetme veya kazanma durumu), toplam yüklerin toplamı sıfırdan başka bir değere ulaşır. Bu durumda atomun elektrik yüklü olduğu veya "iyonlaştığı" söylenir. Nötr durum ile iyonize durum arasında büyük bir fark vardır. Nötr durumda, bir atomun diğer atomlara karşı çok az elektromanyetik çekiciliği vardır. Nötr bir atomun elektrik alanının zayıf olduğunu ancak atomun bir nokta parçacık olmaması nedeniyle tam olarak sıfır olmadığını unutmayın. Başka bir atom atoma yeterince yaklaşırsa elektronlarını paylaşmaya başlayabilir. Kimyasal olarak atomların bağ oluşturduğunu söylüyoruz.
Nötr atomların aksine, iyonize atomun oluşturduğu alan, daha uzak mesafelerde bile güçlüdür. İyonların güçlü elektrik alanı, onların diğer atomlara ve moleküllere, kimyasal olarak oldukça reaktif olma noktasına kadar güçlü bir şekilde çekilmesini sağlar. İyonize atomlar, oldukça reaktif olan sarkan bir bağa sahip atomlar olan serbest radikaller olabilir. İnsan vücudunda serbest radikaller DNA ile reaksiyona girerek mutasyonlara ve muhtemelen kansere yol açabilir. Yeterli enerjiye sahip ışık, atomların bazı elektronlarını kopardığında atomlar iyonize olur. Yalnızca X ışınları ve gama ışınları frekansındaki ışık dalgaları atomları iyonize etmeye ve dolayısıyla kansere yol açmaya yetecek enerjiye sahiptir. Sadece belirli frekansların kanser yapıcı gücü nedeniyle cep telefonunuzu istediğiniz kadar kullanabilirsiniz ancak nadir durumlarda röntgen görüntüsü alabilirsiniz. Serbest radikaller vücudunuzda doğal olarak oluşur. Ancak vücudunuzun kaldırabileceğinden daha fazla serbest radikal olduğunda tehlikeli hale gelirler.
Ancak vücuttaki tüm iyonlar kötü değildir. İyonların yüklü doğasından dolayı insan vücudu, elektrik sinyallerini sinirler yoluyla iletmek için bunları kullanır. Vücut ayrıca sıvı seviyelerini ve kan basıncını kontrol etmek için iyonları kullanır. İnsan vücudunda en çok kullanılan iyonlar sodyum, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve klorürdür. İyonlar ayrıca bir nesneyi elektrostatik olarak yüklediğinizde, örneğin saçınıza bir balon sürdüğünüzde de oluşturulur. Bu nedenle çamaşır kurutma makinenizi bir iyon yapıcı gibi düşünebilirsiniz. Giysiler makinede birbirine sürtüldüğünde elektronlar bir atomdan diğerine aktarılır. Sonuç, çok tanıdık olan statik yapışmadır. Elektrik ve güçlü elektrik alanları iyon oluşturma konusunda iyi bir iş çıkarır (yıldırımı düşünün).
Bir atomun nötr durumu tipik olarak en kararlı konfigürasyondur (moleküler bağlar ve kimyasal ortam tabloyu karmaşıklaştırmadığı sürece), dolayısıyla iyonlar zamanla boşalıp nötr durumlarına dönme eğilimindedir. Bunun nedeni, bir iyon olarak atomun, ihtiyaç duyulan elektronu ya da ihtiyaç duyulan atomun fazladan elektronunu alması için çeken güçlü bir elektrik alanına sahip olmasıdır. Ancak atom nötr hale geldiğinde eşit sayıda elektron ve protona sahip olur, çok güçlü bir alanı olmaz ve bu nedenle değişme olasılığı çok azdır.
Nötr atomların aksine, iyonize atomun oluşturduğu alan, daha uzak mesafelerde bile güçlüdür. İyonların güçlü elektrik alanı, onların diğer atomlara ve moleküllere, kimyasal olarak oldukça reaktif olma noktasına kadar güçlü bir şekilde çekilmesini sağlar. İyonize atomlar, oldukça reaktif olan sarkan bir bağa sahip atomlar olan serbest radikaller olabilir. İnsan vücudunda serbest radikaller DNA ile reaksiyona girerek mutasyonlara ve muhtemelen kansere yol açabilir. Yeterli enerjiye sahip ışık, atomların bazı elektronlarını kopardığında atomlar iyonize olur. Yalnızca X ışınları ve gama ışınları frekansındaki ışık dalgaları atomları iyonize etmeye ve dolayısıyla kansere yol açmaya yetecek enerjiye sahiptir. Sadece belirli frekansların kanser yapıcı gücü nedeniyle cep telefonunuzu istediğiniz kadar kullanabilirsiniz ancak nadir durumlarda röntgen görüntüsü alabilirsiniz. Serbest radikaller vücudunuzda doğal olarak oluşur. Ancak vücudunuzun kaldırabileceğinden daha fazla serbest radikal olduğunda tehlikeli hale gelirler.
Ancak vücuttaki tüm iyonlar kötü değildir. İyonların yüklü doğasından dolayı insan vücudu, elektrik sinyallerini sinirler yoluyla iletmek için bunları kullanır. Vücut ayrıca sıvı seviyelerini ve kan basıncını kontrol etmek için iyonları kullanır. İnsan vücudunda en çok kullanılan iyonlar sodyum, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve klorürdür. İyonlar ayrıca bir nesneyi elektrostatik olarak yüklediğinizde, örneğin saçınıza bir balon sürdüğünüzde de oluşturulur. Bu nedenle çamaşır kurutma makinenizi bir iyon yapıcı gibi düşünebilirsiniz. Giysiler makinede birbirine sürtüldüğünde elektronlar bir atomdan diğerine aktarılır. Sonuç, çok tanıdık olan statik yapışmadır. Elektrik ve güçlü elektrik alanları iyon oluşturma konusunda iyi bir iş çıkarır (yıldırımı düşünün).
Bir atomun nötr durumu tipik olarak en kararlı konfigürasyondur (moleküler bağlar ve kimyasal ortam tabloyu karmaşıklaştırmadığı sürece), dolayısıyla iyonlar zamanla boşalıp nötr durumlarına dönme eğilimindedir. Bunun nedeni, bir iyon olarak atomun, ihtiyaç duyulan elektronu ya da ihtiyaç duyulan atomun fazladan elektronunu alması için çeken güçlü bir elektrik alanına sahip olmasıdır. Ancak atom nötr hale geldiğinde eşit sayıda elektron ve protona sahip olur, çok güçlü bir alanı olmaz ve bu nedenle değişme olasılığı çok azdır.