Qu'est-ce qu'une charge positive?
Tout dans le monde, qu'il soit naturel ou synthétique, est constitué de petites structures appelées atomes, composées de protons, de neutrons et d'électrons. Les protons ont une charge positive, les neutrons n'ont pas de charge et les électrons ont une charge négative. Le solde de ces particules détermine la charge globale d'un atome. Un objet avec une charge positive, comme une personne qui frotte vigoureusement des pieds recouverts de chaussettes sur un tapis, contient plus de particules positives (protons) que de particules négatives (électrons). Comme les atomes positifs sont attirés par les négatifs et repoussés par d'autres positifs, les charges des atomes qui constituent un morceau de matière influencent fortement ses propriétés et son comportement.
Charges Atomiques
Les atomes, qui sont l'unité de base de la matière, ont un noyau composé de protons et de neutrons, autour desquels un ou plusieurs électrons sont liés. Le nombre de protons détermine l’élément de l’atome et correspond à son numéro atomique. Par exemple, le magnésium a 12 protons, ce qui lui donne le numéro atomique 12, tandis que l’oxygène en a huit. Lorsque les atomes se rejoignent, ils deviennent des molécules.
Les électrons et les protons n'ont pas la même taille et le même poids - les électrons sont plus petits et plus légers que les protons - mais ils ont la même quantité de charge. C'est-à-dire qu'un nombre correspondant de protons et d'électrons s'annulent en termes de charge globale. Les neutrons étant neutres, leur nombre n'affecte pas la charge d'un atome.
Bien que le nombre total de particules subatomiques d'un atome varie, les atomes sont généralement équilibrés électriquement, avec un nombre égal de protons et d'électrons. Cela signifie que les atomes ont naturellement une charge neutre, mais celle-ci peut changer en gagnant ou en perdant des électrons par le biais de processus chimiques et physiques. Lorsqu'un électron est perdu, la balance se décale avec un proton supplémentaire, donnant à l'atome une charge positive. L'inverse est vrai pour les atomes chargés négativement, qui ont gagné un électron. Lorsque l'équilibre des particules est perturbé, générant un atome (ou une molécule) positif ou négatif, ils ne sont plus appelés atomes. Au lieu de cela, ce sont des ions , avec des positifs appelés cations et des négatifs appelés anions .
Charge et comportement
La charge qu'un objet a sur la manière dont il réagit à son environnement. Les cations sont attirés par les anions, par exemple, mais sont repoussés par d'autres cations. De même, les atomes chargés négativement se repoussent. Ce comportement est appelé loi de Coulomb.
Les atomes positifs n'attirent ni ne repoussent les neutres, mais une attraction peut être créée grâce à un phénomène appelé induction électrostatique. Cela est dû au fait que les électrons de certaines molécules ont tendance à devenir plus mobiles lorsqu'une charge positive est proche. Les électrons de la molécule neutre peuvent alors se déplacer vers la source de la charge positive. Le mouvement crée une charge négative au point le plus proche de la source, bien que la molécule soit globalement inchangée. Ce phénomène se produit le plus souvent avec les métaux, ce qui permet à une charge électrique de les traverser.
Applications quotidiennes
De nombreux articles et processus quotidiens utilisent des charges positives. Lorsque le linge tombe dans une sécheuse, par exemple, le mouvement provoque le déplacement des électrons des atomes situés à la surface de certains articles à la place d’autres, donnant ainsi aux vêtements différents des charges différentes. C'est ce qui conduit à une adhérence statique, car les particules maintenant chargées positivement et négativement sont attirées l'une par l'autre et font que les vêtements collent ensemble. Les feuilles de la sécheuse contiennent généralement des produits chimiques à charge positive, ce qui efface les éléments et aide à rendre les éléments négatifs à nouveau neutres.
L'imprimante laser, qui imprime du texte et des images sur du papier en créant une série de charges positives et négatives, constitue un autre exemple. Lorsqu'un travail d'impression commence, le laser "écrit" en transférant de l'électricité statique chargée négativement dans un cylindre chargé positivement. Le toner, qui est également positif, est ensuite appliqué sur le cylindre et est attiré par les zones négatives. Le cylindre est ensuite roulé sur une feuille de papier chargé négativement et le toner s'y lie.
Molécules Biologiques
Le total combiné de tous les atomes et des ions qui font partie d'une molécule biologique est appelé charge nette. La plupart des molécules sont globalement neutres, mais les grosses ont tendance à avoir une ou plusieurs zones distinctes qui présentent une charge négative ou positive. Ces zones influencent fortement le pliage de la molécule et ses interactions avec les autres molécules. Par exemple, l'ADN et l'ARN sont des acides nucléiques, mais ils se comportent très différemment en partie parce que leurs charges sont réparties différemment le long de leurs surfaces.
La recherche scientifique nécessite souvent des informations sur les charges d'atomes et de molécules car elle affecte le comportement des molécules biologiquement actives. Un domaine particulier dans lequel la manipulation de charges moléculaires est très utile concerne la conception rationnelle de médicaments. Les chercheurs dans ce domaine travaillent à la mise au point de médicaments plus efficaces, dans certains cas, en manipulant la charge d’un médicament potentiel pour le faire interagir plus efficacement avec sa cible.