Definities chemie Wat zijn elektrostatische krachten?

Er zijn verschillende soorten krachten die betrekking hebben op de wetenschap. Natuurkundigen behandelen de vier fundamentele krachten: zwaartekracht, zwakke kernkracht, sterke kernkracht en elektromagnetische kracht. De elektrostatische kracht is geassocieerd met de elektromagnetische kracht.

Elektrostatische krachten Definitie 

Elektrostatische krachten zijn aantrekkelijke of afstotende krachten tussen deeltjes die worden veroorzaakt door hun elektrische lading. Deze kracht wordt ook de Coulomb-kracht of Coulomb-interactie genoemd en is zo genoemd naar de Franse natuurkundige Charles-Augustin de Coulomb, die de kracht in 1795 beschreef.

Hoe de elektrostatische kracht werkt

De elektrostatische kracht werkt over een afstand van ongeveer een tiende van de diameter van een atoomkern of 10^-16 m. Zoals ladingen elkaar afstoten, terwijl ladingen elkaar aantrekken. Twee positief geladen protonen stoten elkaar bijvoorbeeld af, evenals twee kationen, twee negatief geladen elektronen of twee anionen. Protonen en elektronen worden tot elkaar aangetrokken, net als kation en anionen.

Waarom protonen niet bij elektronen blijven

Terwijl protonen en elektronen worden aangetrokken door elektrostatische krachten, verlaten protonen de kern niet om samen te komen met elektronen omdat ze aan elkaar en aan neutronen zijn gebonden door de sterke nucleaire kracht. De sterke nucleaire kracht is veel krachtiger dan de elektromagnetische kracht, maar het werkt over een veel kortere afstand.

In zekere zin raken protonen en elektronen elkaar in een atoom omdat elektronen eigenschappen hebben van zowel deeltjes als golven. De golflengte van een elektron is vergelijkbaar in grootte met een atoom, dus elektronen kunnen niet dichterbij komen dan ze al zijn.

Berekening van de elektrostatische kracht met behulp van de wet van Coulomb

De sterkte of kracht van de aantrekking of afstoting tussen twee geladen lichamen kan worden berekend met behulp van de wet van Coulomb:

F = kq₁q₂/ r²

Hier is F de kracht, k is de evenredigheidsfactor, q₁ en q₂ zijn de twee elektrische ladingen, en r is de afstand tussen de middelpunten van de twee ladingen. In het centimeter-gram-seconde systeem van eenheden wordt k ingesteld op 1 in een vacuüm. In het meter-kilogram-seconde (SI) systeem van eenheden is k in een vacuüm 8,98 x 109 newton vierkante meter per vierkante coulomb. Terwijl protonen en ionen meetbare afmetingen hebben, behandelt de wet van Coulomb ze als puntladingen.

Het is belangrijk om op te merken dat de kracht tussen twee ladingen recht evenredig is met de grootte van elke lading en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand ertussen.

Controle van de wet van Coulomb

Je kunt een heel eenvoudig experiment opzetten om de wet van Coulomb te verifiëren. Hang twee kleine ballen met dezelfde massa op en laad van een reeks verwaarloosbare massa. Drie krachten werken op de ballen: het gewicht (mg), de spanning op de snaar (T) en de elektrische kracht (F). Omdat de ballen dezelfde lading dragen, zullen ze elkaar afstoten. In evenwicht:

T sin θ = F en T cos θ = mg

Als de wet van Coulomb correct is:

F = mg tan θ

Het belang van de wet van Coulomb

De wet van Coulomb is uiterst belangrijk in chemie en natuurkunde omdat het de kracht beschrijft tussen delen van een atoom en tussen atomen, ionen, moleculen en delen van moleculen. Naarmate de afstand tussen geladen deeltjes of ionen toeneemt, neemt de aantrekkingskracht of afstoting daartussen af ​​en wordt de vorming van een ionbinding minder gunstig. Wanneer geladen deeltjes dichter bij elkaar komen, neemt de energie toe en is ionische binding gunstiger.

Belangrijkste afhaalrestaurants: elektrostatische kracht

• De elektrostatische kracht is ook bekend als de Coulomb-kracht of Coulomb-interactie.
• Het is de aantrekkelijke of afstotende kracht tussen twee elektrisch geladen objecten.
• Gelijke ladingen stoten elkaar af, terwijl andere ladingen elkaar aantrekken.
• De wet van Coulomb wordt gebruikt om de sterkte van de kracht tussen twee ladingen te berekenen.

bronnen

• Coulomb, Charles Augustin (1788) [1785]. "Premier mémoire sur l'électricité et le magnétisme." Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale. blz. 569-577.
• Coulomb, Charles Augustin (1788) [1785]. "Tweede mémoire sur l'électricité et le magnétisme." Histoire de l'Académie Royale des Sciences. Imprimerie Royale. blz. 578-611.
• Stewart, Joseph (2001). "Tussenliggende elektromagnetische theorie." Wereldwetenschappelijk. p. 50. ISBN 978-981-02-4471-2
• Tipler, Paul A .; Mosca, Gene (2008). "Natuurkunde voor wetenschappers en ingenieurs." (6e ed.) New York: W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-8964-2.
• Young, Hugh D .; Freedman, Roger A. (2010). "Sears and Zemansky's University Physics: With Modern Physics." (13e ed.) Addison-Wesley (Pearson). ISBN 978-0-321-69686-1.