¿Cómo se ‘cancelan’ los electrones y los protones para formar un átomo neutro? Si pudiera explicarlo más allá de ‘los opuestos atraen’ ‘una carga igual positiva y negativa produce una carga neutral’.

Los electrones son la fuente de un campo eléctrico, algo se extiende mucho más allá del electrón mismo. Este campo eléctrico tiene una dirección, al igual que la gravedad tiene una dirección. La dirección es tal que tiende a tirar de un protón. Nuestra convención es que la dirección del campo del electrón es hacia adentro, hacia el núcleo.

Los protones también emiten un campo eléctrico. Este campo rodea el protón. También tiene una dirección, pero el campo eléctrico de protones apunta hacia afuera . Entonces, ¿por qué atrae un electrón? Debido a que el electrón tiene una carga negativa, entonces un campo externo atrae al electrón. Coloque un protón cerca y el campo exterior repele al protón.

Ahora, si tomas un protón y lo rodeas simétricamente con un electrón (y eso es lo que sucede para el estado de energía más bajo de un átomo de hidrógeno), ambos producen campos que apuntan desde el centro. Pero los dos campos están en direcciones opuestas, por lo que se cancelan. Coloque un protón cerca, y el campo del electrón lo atraerá, pero el campo del otro protón lo repelerá, y las dos fuerzas se cancelarán. Debido a que las fuerzas se cancelan, decimos que el átomo es “neutral”, aunque si entras en él, ciertamente no lo es; de hecho, es la carga positiva del núcleo de protones que mantiene el electrón en el átomo.

Que la carga eléctrica de electrones y protones se cancelen entre sí para formar un átomo neutro es una ley de la naturaleza que no podemos explicar más. Esto se debe a que no sabemos, en un sentido básico, qué carga es. * Podemos medir la carga de un objeto y asignarle un número, pero no podemos decir qué lo hace posible. La carga es una propiedad intrínseca de los electrones y protones: la Madre Naturaleza simplemente nos los da de esa manera.

Los electrones y los protones tienen cargas eléctricas opuestas. Por convención, la carga de electrones se llama negativa y la carga de protones, positiva. Sin embargo, podrían haberse llamado fácilmente “dulce” y “agrio”. Benjamin Franklin, uno de los primeros investigadores de la electricidad, decidió, arbitrariamente, llamar a una forma de carga “negativa” y la otra “positiva”. Pero los electrones no son negativos en el sentido de carecer de algo; ni los protones tienen algo extra.

Franklin señaló que los objetos pueden tener dos tipos diferentes de carga y que se atraen entre sí. Cuando estos dos tipos diferentes se unen, se cancelan y se vuelven neutrales. Por lo tanto, no recibimos golpes de los objetos que tocamos a menos que a los átomos se les haya dado temporalmente un exceso o déficit de electrones.

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De cerca, no es neutral. Las nubes de electrones repelen otras nubes de electrones. Entonces, cuando te sientas en una silla, las nubes de electrones alrededor de tus átomos (o las de tus pantalones) se acercan mucho a las nubes de electrones en la superficie de la silla y se repelen. Esto se debe a que las nubes de electrones se acercan mucho, mientras que el protón cargado positivamente está un poco más lejos.

Desde muy lejos, la diferencia en la distancia se vuelve insignificante, por lo que el átomo aparece tan cerca de neutral como para no hacer ninguna diferencia.

Algo así como si hay dos gemelos parados con uno de 3 pies de distancia y el otro de 6 pies de distancia, el más cercano parece mucho más grande. Pero si luego te alejas 200 pies, ambos aparecen tan cerca del mismo tamaño que ya no puedes notar la diferencia.