Budowa atomu. Ładunek elementarny

1. 1

   Ładunek każdego ciała jest wielokrotnością ładunku elementarnego, gdzie $n$ to liczba całkowita — po prostu liczba nadmiarowych lub brakujących elektronów.

   $$q = n \cdot e$$
2. 2

   Proton niesie jedną porcję dodatnią, elektron jedną ujemną, a neutron nie niesie żadnej.

   $$q_p = +e, \quad q_e = -e, \quad q_n = 0$$
3. 3

   Ciało z nadmiarem trzech elektronów ma ładunek trzy razy większy od elementarnego, ze znakiem minus.

   $$q = -3 \cdot 1{,}6 \cdot 10^{-19}\ \text{C} = -4{,}8 \cdot 10^{-19}\ \text{C}$$
4. 4

   Ciało o ładunku $2{,}4 \cdot 10^{-19}$ C nie może istnieć — to półtora elektronu.

   $$\frac{2{,}4 \cdot 10^{-19}}{1{,}6 \cdot 10^{-19}} = 1{,}5$$

Wszystkie 4 kroków odsłonięte.

1. 1

   Zaczynamy od zwykłego atomu sodu. W jądrze ma 11 protonów, wokół krąży 11 elektronów. Plusy równoważą minusy, więc atom jest elektrycznie obojętny.

   $$q = 11 \cdot (+e) + 11 \cdot (-e) = 0$$
2. 2

   Elektrony z najdalszych orbit są związane najsłabiej — jak jabłko na końcu gałęzi. Wystarczy potarcie o inne ciało, żeby taki elektron oderwał się i przeszedł gdzie indziej.

3. 3

   Atom traci jeden elektron. Zostaje mu 11 protonów i tylko 10 elektronów — jeden plus nie ma już swojej pary. Powstał jon dodatni.

   $$q = 11 \cdot (+e) + 10 \cdot (-e) = +e$$
4. 4

   Druga możliwość: atom nie traci elektronu, tylko przyjmuje dodatkowy. Wtedy minusów jest o jeden za dużo i powstaje jon ujemny.

   $$q = 11 \cdot (+e) + 12 \cdot (-e) = -e$$
5. 5

   Liczba protonów przez cały czas się nie zmieniła. Sód pozostał sodem — bo o tym, jaki to pierwiastek, decyduje wyłącznie liczba protonów w jądrze. Zmienił się tylko jego ładunek.

Wszystkie 5 kroków odsłonięte.

1. 1

   Przed potarciem oba ciała są obojętne. W każdym atomie balonika i w każdym atomie włosa jest tyle samo protonów co elektronów.

   $$q_{\text{balonik}} = 0, \quad q_{\text{wlosy}} = 0$$
2. 2

   Pocierasz. Atomy obu ciał zbliżają się do siebie na tyle, że najsłabiej związane elektrony z włosów przeskakują na balonik. Guma trzyma je mocniej niż włos, więc już nie wracają.

3. 3

   Powiedzmy, że przeszło ich bilion, czyli $10^{12}$. Balonik ma teraz tyle nadmiarowych elektronów i ładunek ujemny o wartości $10^{12} \cdot 1{,}6 \cdot 10^{-19}$ C, czyli około $1{,}6 \cdot 10^{-7}$ C.

   $$q_{\text{balonik}} = -1{,}6 \cdot 10^{-7}\ \text{C}$$
4. 4

   We włosach zostały atomy, którym brakuje dokładnie tylu elektronów. Ich jądra się nie zmieniły — protonów jest tyle co przedtem — ale minusów zabrakło, więc włosy są naładowane dodatnio.

   $$q_{\text{wlosy}} = +1{,}6 \cdot 10^{-7}\ \text{C}$$
5. 5

   I nawet ten bilion elektronów to przy rozmiarach atomów kropla w morzu. Naelektryzowanym ciałom brakuje lub zbywa mniej niż jednego elektronu na miliard atomów — a jednak wystarczy, żeby balonik wisiał na ścianie.

Wszystkie 5 kroków odsłonięte.