Concetti Chiave
- Negli atomi, l'equilibrio elettrico è mantenuto dall'uguaglianza tra protoni ed elettroni, rendendo l'atomo neutro.
- La perdita di elettroni da un atomo genera ioni positivi, mentre l'acquisto di elettroni genera ioni negativi, portando a squilibri elettrici.
- Gli atomi tendono naturalmente a ripristinare l'equilibrio elettrico trasferendo elettroni tra ioni positivi e negativi.
- La legge di Coulomb descrive l'interazione tra cariche elettriche, stabilendo che cariche opposte si attraggono e cariche simili si respingono.
- La forza elettrica tra cariche è proporzionale al prodotto delle loro quantità e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra di esse.
Qual è l'equilibrio elettrico negli atomi?
Si è detto che in un atomo il numero dei protoni (cariche +) è uguale al numero degli elettroni (cariche —), per cui l’atomo risulta elettricamente neutro.
È possibile però, con determinati procedimenti, staccare dall’orbita esterna di certi atomi, o immettere nell’orbita esterna di certi altri atomi, uno o più elettroni. Viene così a mancare l’equilibrio delle cariche elettriche, l’atomo non è più neutro, ma assume una carica nettamente positiva o nettamente negativa.
Formazione degli ioni
Più propriamente l’atomo che ha perduto uno o più elettroni si chiama ione positivo, mentre l’atomo che ha acquistato elettroni si chiama ione negativo. L’elettrone che si stacca dall’atomo (ione positivo) e non si unisce ad un altro atomo, rimanendo libero o vagante, si chiama anch’esso ione negativo.
Gli atomi che sottoposti ad eccitazioni esterne hanno perduto o acquistato elettroni periferici e cioè sono diventati ioni, tendono sempre a ritornare allo stato neutro e cioè in equilibrio elettrico. È evidente allora che gli elettroni in eccesso degli ioni negativi tendono a trasferirsi sugli ioni positivi per ristabilire l’equilibrio energetico. Ciò significa, p.e., che gli atomi che presentano uno stato elettrico positivo, esercitano delle forze di attrazione o di repulsione su atomi rispettivamente negativi o positivi, dette forze colómbiane.
Legge di Coulomb
Da qui la legge fondamentale, detta legge di Coulomb, che è alla base di tutti i fenomeni elettronici. Essa stabilisce che:
a) cariche elettriche di segno contrario si attirano.
b) cariche elettriche dello stesso segno si respingono.
Tra due cariche elettriche esiste dunque una cosidetta linea di forza elettrica. Lo spazio tra cariche elettriche è sede di un insieme di linee di forza e cioè di un campo elettrico, che può esercitare su alcuni corpi, che si trovano in esso, azioni di elettrizzazione e di spostamento.
L’intensità della forza F è direttamente proporzionale al prodotto delle quantità delle cariche elettriche Q e inversamente proporzionale al quadrato della distanza D che separa le cariche stesse.
Domande da interrogazione
- Qual è la condizione di equilibrio elettrico negli atomi?
- Come si formano gli ioni e quali sono le loro caratteristiche?
- Qual è la legge di Coulomb e quali sono le sue implicazioni?
In un atomo, il numero di protoni (cariche positive) è uguale al numero di elettroni (cariche negative), rendendo l'atomo elettricamente neutro.
Gli ioni si formano quando un atomo perde elettroni, diventando un ione positivo, o acquista elettroni, diventando un ione negativo. Gli ioni tendono a ritornare allo stato neutro per ristabilire l'equilibrio elettrico.
La legge di Coulomb stabilisce che cariche elettriche di segno contrario si attraggono, mentre cariche dello stesso segno si respingono. Essa descrive le forze elettriche tra le cariche e il campo elettrico che si forma tra di esse.
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