Che cos'è una carica positiva?

Tutto nel mondo, naturale o sintetico, è costituito da minuscole strutture chiamate atomi, che sono fatte di protoni, neutroni ed elettroni. I protoni hanno una carica positiva, i neutroni non hanno carica e gli elettroni hanno una carica negativa. Il bilanciamento di queste particelle determina la carica complessiva di un atomo. Un oggetto con una carica positiva, come una persona dopo aver massaggiato vigorosamente i piedi coperti da calza su un tappeto, contiene più particelle positive (protoni) di quelle negative (elettroni). Poiché gli atomi positivi sono attratti da quelli negativi e respinti da altri positivi, le cariche degli atomi che formano un pezzo di materia influenzano fortemente le sue proprietà e il loro comportamento.

Oneri atomici

Gli atomi, che sono l'unità base della materia, hanno un nucleo costituito da protoni e neutroni, attorno ai quali sono legati uno o più elettroni. Il numero di protoni determina quale elemento è l'atomo e viene dato come numero atomico. Ad esempio, il magnesio ha 12 protoni, dandogli il numero atomico 12, mentre l'ossigeno ne ha otto. Quando gli atomi si uniscono, diventano molecole.

Gli elettroni e i protoni non hanno le stesse dimensioni e peso - gli elettroni sono più piccoli e più leggeri dei protoni - ma hanno la stessa quantità di carica. Cioè, un numero corrispondente di protoni ed elettroni si annullano a vicenda in termini di carica complessiva. Poiché i neutroni sono neutrali, il loro numero non influisce sulla carica di un atomo.

Sebbene il numero totale di particelle subatomiche che un atomo ha varia, gli atomi sono generalmente bilanciati elettricamente, con un uguale numero di protoni ed elettroni. Ciò significa che, naturalmente, gli atomi hanno una carica neutra, ma ciò può cambiare guadagnando o perdendo elettroni attraverso processi chimici e fisici. Quando un elettrone viene perso, l'equilibrio si sposta con un protone in più, dando all'atomo una carica positiva. È vero il contrario per gli atomi con carica negativa, che hanno guadagnato un elettrone. Quando il bilancio delle particelle viene interrotto, producendo un atomo (o una molecola) positivo o negativo, non vengono più chiamati atomi. Invece, sono ioni , con quelli positivi chiamati cationi e quelli negativi chiamati anioni .

Carica e comportamento

La carica di un oggetto influenza il modo in cui reagisce al suo ambiente. I cationi sono attratti dagli anioni, per esempio, ma sono respinti da altri cationi. Allo stesso modo, gli atomi carichi negativamente si respingono. Questo comportamento viene definito legge di Coulomb.

Gli atomi positivi non attraggono o respingono quelli neutri, ma attraverso un fenomeno chiamato induzione elettrostatica, si può creare un'attrazione. Ciò si verifica perché gli elettroni in alcune molecole tendono a diventare più mobili quando una carica positiva è vicina. Gli elettroni nella molecola neutra sono quindi in grado di spostarsi verso la fonte della carica positiva. Il movimento crea una carica negativa nel punto più vicino alla sorgente, sebbene la molecola sia complessivamente invariata. Questo fenomeno si verifica più spesso con i metalli, che è ciò che consente a una carica elettrica di fluire attraverso di essi.

Applicazioni quotidiane

Molti articoli e processi quotidiani fanno uso di cariche positive. Quando il bucato cade nell'asciugatrice, ad esempio, il movimento fa sì che gli elettroni si spostino dagli atomi sulla superficie di alcuni oggetti ad altri, dando ai capi diversi cariche diverse. Questo è ciò che porta all'aderenza statica, poiché le particelle ora caricate positivamente e negativamente sono attratte l'una dall'altra e fanno aderire gli indumenti. I fogli più asciutti in genere contengono sostanze chimiche che hanno una carica positiva, che si sfrega sugli oggetti, contribuendo a rendere di nuovo quelli negativi neutri.

Un altro esempio è la stampante laser, che stampa testo e immagini su carta creando una serie di cariche positive e negative. Quando inizia un lavoro di stampa, il laser "scrive" trasferendo elettricità statica carica negativamente in un cilindro con una carica positiva. Il toner, anch'esso positivo, viene quindi applicato al cilindro e attratto dalle aree negative. Il cilindro viene quindi arrotolato su un foglio di carta caricato negativamente e il toner si lega ad esso.

Molecole Biologiche

Il totale combinato di tutti gli atomi e gli ioni che fanno parte di una molecola biologica sono noti come la sua carica netta. La maggior parte delle molecole sono complessivamente neutre, ma quelle più grandi tendono ad avere una o più aree discrete che presentano una carica negativa o positiva. Queste aree influenzano fortemente il modo in cui le molecole si piegano e il modo in cui interagisce con altre molecole. Ad esempio, il DNA e l'RNA sono entrambi acidi nucleici, ma si comportano in modo molto diverso in parte perché le loro cariche sono distribuite in modo diverso lungo le loro superfici.

La ricerca scientifica richiede spesso informazioni sulle cariche di atomi e molecole perché influenza il comportamento delle molecole biologicamente attive. Un'area particolare in cui la manipolazione delle cariche molecolari è molto utile è nella progettazione razionale dei farmaci. I ricercatori in questo campo lavorano per sviluppare farmaci più efficaci, in alcuni casi manipolando la carica di un potenziale farmaco per farlo interagire in modo più efficiente con il suo obiettivo.