Характеристики на протон

Съвременната наука постепенно откри забележителния факт, че цялата материя - въпреки безброй вариации по физични и химични свойства - произвежда се от относително ограничена група основни единици, известни като атоми. Тези атоми от своя страна са просто различни подредби на три основни частици: електрони, неутрони и протони. В определен смисъл протонът е определящата субатомна частица, тъй като атомът е класифициран като специфичен елемент въз основа на броя на протоните.

Протоните са разположени в ядрото на атома, което е компактно ядро ​​в центъра на атома. Повечето ядра също съдържат неутрони. Може би най-съществената характеристика на протона е неговият положителен електрически заряд. Този заряд е равен по големина на отрицателния електрически заряд на електрона, което означава, че зарядът на един протон уравновесява заряда на един електрон. Неутроните нямат електрически заряд, така че атомът има общ неутрален заряд, стига броят му на електрони да е равен на броя на протоните.

Протоните имат минимална, но ненулева маса. Всъщност протоните и неутроните формират по-голямата част от масата във Вселената - цялата материя се състои от атоми и масата на атомите се дължи предимно на протоните и неутроните. Масата на един протон е 1,67 х 10 ^ -27 килограма; това е много подобно на масата на неутрон, но далеч по-голяма от масата на електрона, която е 9,11 х 10 ^ -31 килограма. Протонът, макар и почти немислимо малък, също има измерим физически размер. Съвременните изследвания показват, че диаметърът на протон е около 1,6 х 10 ^ -13 сантиметра.

Законът на Кулон гласи, че електрическите заряди с противоположна полярност изпитват привлекателна сила, а електрическите заряди със същата полярност изпитват отблъскваща сила. Той също така посочва, че тази сила е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието, което разделя две точкови заряди. По този начин величината на електрическата сила между две точкови заряди се увеличава към безкрайност, тъй като точковите заряди се приближават много близо един до друг. Това означава, че протоните, опаковани в ядрото на атом, изпитват огромна отблъскваща сила. Ядрото обаче остава непокътнато поради нещо, наречено силна сила. Една от четирите основни сили, силната сила действа върху протони и неутрони и е в състояние да ги задържи заедно, защото е по-силна от електрическата сила между протоните.

В контекста на физиката протоните обикновено се обсъждат специално като субатомни частици. Химиците обаче използват термините "протон" и "водороден йон" донякъде взаимозаменяемо. Водородните атоми имат един протон и един електрон, а повечето имат нула неутрони. Следователно, когато водородният атом загуби електрона си и се превърне в йон, остава само един протон. Този факт е важен аспект на химията, тъй като концентрацията на водородни йони в разтвор определя степента на киселинност на разтвора. С други думи, това, което прави веществото кисело, е способността му да дарява протони на други вещества по време на химични реакции.