Hvad er et positivt gebyr?
Alt i verden, hvad enten det er naturligt eller syntetisk, består af små strukturer kaldet atomer, der er lavet af protoner, neutroner og elektroner. Protoner har en positiv ladning, neutroner har ingen ladning, og elektroner har en negativ ladning. Balancen mellem disse partikler bestemmer den samlede ladning af et atom. Et objekt med en positiv ladning, ligesom en person efter kraftigt at have gnydt sokkedækkede fødder på et tæppe, indeholder mere positive partikler (protoner) end negative (elektroner). Da positive atomer tiltrækkes af negative og afvises af andre positive, påvirker ladningerne af atomerne, der udgør et stykke stof, dens egenskaber og opførsel stærkt.
Atomafgifter
Atomer, som er den grundlæggende enhed af materie, har en kerne, der består af protoner og neutroner, omkring hvilke en eller flere elektroner er bundet. Antallet af protoner bestemmer hvilket element atomet er og gives som dets atomnummer. For eksempel har magnesium 12 protoner, hvilket giver det atomnummeret 12, mens ilt har otte. Når atomer går sammen, bliver de molekyler.
Elektroner og protoner har ikke den samme størrelse og vægt - elektroner er mindre og lettere end protoner - men de har samme mængde opladning. Det vil sige, at et matchende antal protoner og elektroner annullerer hinanden med hensyn til den samlede ladning. Fordi neutroner er neutrale, påvirker deres antal ikke ladningen af et atom.
Selvom det samlede antal subatomære partikler, som et atom har, varierer, er atomer typisk elektrisk afbalanceret med et lige stort antal protoner og elektroner. Det betyder, at atomer naturligvis har en neutral ladning, men dette kan ændres ved at få eller miste elektroner gennem kemiske og fysiske processer. Når et elektron går tabt, skifter balancen med en ekstra proton, hvilket giver atomet en positiv ladning. Det modsatte er tilfældet for negativt ladede atomer, der har fået et elektron. Når partikelbalancen forstyrres og giver enten et positivt eller negativt atom (eller molekyle), kaldes de ikke længere atomer. I stedet er de ioner , med positive kaldet kationer , og negative, der kaldes anioner .
Opladning og opførsel
Den afgift, som et objekt har, har indflydelse på, hvordan det reagerer på sit miljø. Kationer tiltrækkes for eksempel med anioner, men frastøttes af andre kationer. Tilsvarende frastøder negativt ladede atomer hinanden. Denne opførsel omtales som Coulombs lov.
Positive atomer tiltrækker ikke eller frastøder neutrale, men gennem et fænomen kaldet elektrostatisk induktion kan der skabes en tiltrækning. Dette sker, fordi elektronerne i nogle molekyler har en tendens til at blive mere mobile, når en positiv ladning er i nærheden. Elektroner i det neutrale molekyle er derefter i stand til at bevæge sig mod kilden til den positive ladning. Bevægelsen skaber en negativ ladning på det nærmeste punkt til kilden, skønt molekylet generelt er uændret. Dette fænomen sker ofte med metaller, hvilket er det, der tillader en elektrisk ladning at strømme gennem dem.
Hverdagsprogrammer
Mange hverdagsgenstande og processer bruger positive ladninger. Når for eksempel vaskeri tumler i en tøjtørrer, får bevægelsen elektroner til at bevæge sig fra atomerne på overfladen af nogle genstande over på andre, hvilket giver tøjstykker forskellige ladninger. Det er dette, der fører til statisk klamring, da de nu positivt og negativt ladede partikler tiltrækkes af hinanden og får tøjet til at hænge sammen. Tørrerplader indeholder typisk kemikalier, der har en positiv ladning, som gnider af på genstandene, hvilket hjælper med at gøre de negative neutral igen.
Et andet eksempel er laserprinteren, der udskriver tekst og billeder på papir ved at oprette en række positive og negative ladninger. Når et udskriftsjob begynder, "skriver" laseren ved at overføre negativt ladet statisk elektricitet til en cylinder med en positiv ladning. Toner, som også er positiv, påføres derefter på cylinderen og tiltrækkes af de negative områder. Cylinderen rulles derefter hen over et ark negativt ladet papir, og toneren binder til den.
Biologiske molekyler
Det samlede antal af alle atomer og ioner, der er en del af et biologisk molekyle, er kendt som dets nettoladning. De fleste molekyler er generelt neutrale, men store har en tendens til at have et eller flere diskrete områder, der udviser en negativ eller positiv ladning. Disse områder påvirker kraftigt molekylets måde og det interagerer med andre molekyler. F.eks. Er DNA og RNA begge nukleinsyrer, men de opfører sig meget forskelligt delvist, fordi deres ladninger er fordelt forskelligt langs deres overflader.
Videnskabelig forskning kræver ofte information om atomer og molekylers ladninger, fordi det påvirker, hvordan biologisk aktive molekyler opfører sig. Et særligt område, hvor manipulation af molekylære ladninger er meget nyttigt, er i rationel lægemiddeldesign. Forskere på dette felt arbejder på at udvikle mere effektive medicin, i nogle tilfælde ved at manipulere ladningen af et potentielt lægemiddel for at gøre det interagerer mere effektivt med dets mål.