Atome galten einst als die kleinsten Bausteine des Universums, bis entdeckt wurde, dass auch sie aus eigenen Bausteinen bestehen. Diese Bausteine sind Protonen, Elektronen und Neutronen, und mit dem Fortschritt der Wissenschaft wurde entdeckt, dass jeder von diesen auch seine eigenen einzigartigen Eigenschaften hat.
Masse
Die Masse eines einzelnen Protons beträgt 1,672621636(83))-10 (-27) kg. Die kollektive Masse der Protonen im Atomkern entspricht ungefähr der Masse aller Neutronen. Vom gesamten Gewicht eines Atoms sind mehr als 99 Prozent der Masse im Kern enthalten; Daher besteht fast die Hälfte der Masse des Atoms aus Protonen. Die Masse eines Protons ist etwa 1.860 Mal größer als die Masse eines Elektrons.
Aufladen
Die Ladung des Protons ist eine positive Ladung. Der Atomkern besteht aus den positiv geladenen Protonen und den negativ geladenen Neutronen. Die positive Ladung, die das Proton trägt, wird als +1-Elementarladung bezeichnet, das genaue Gegenteil der negativen Ladung, die von einem einzelnen Elektron getragen wird. Sie wird Elementarladung genannt, weil sie theoretisch die kleinstmögliche Ladung ist. (Dies hat sich seitdem mit zwei Ausnahmen als falsch erwiesen – dem Quark und dem Quasiteilchen). Eine Sache, die sich jedoch nie als falsch erwiesen hat, ist, dass die Ladung eine Konstante ist. Unabhängig von Umständen wie Temperatur, Druck und sogar Zeit ändert sich die Elementarladung eines Protons nicht.
Ladung messen
Die elektrische Ladung in einem Atom wurde mit einer Reihe verschiedener Methoden gemessen, einschließlich der Josephson- und vonKlitsing-Konstanten. Diese Verfahren messen Effekte, die durch das Anlegen von Spannungsdosen und im Falle letzterer von Magnetfeldern erzeugt werden. Die Faraday-Methode ist eine Methode, die Ladung des Protons mit elektrischem Strom zu messen und die Ladungsmenge zu messen, die durch einen Draht geleitet wird. Das erste Experiment dieser Art umfasste die Analyse von Silberablagerungen, die nach einer sorgfältig kontrollierten elektrochemischen Reaktion zurückgelassen wurden. Obwohl die Messung der Faraday-Konstanten durch die Verwendung des Coulomb (der international anerkannte Bezeichnung für eine elektrische Ladung), ist die Faraday-Konstante immer noch weit verbreitet auf dem Gebiet der Elektrochemie.
Bedeutung
Da die Ladung des Protons positiv ist, ist die Anzahl der Protonen vs. Elektronen in einem Atom ist wichtig, um die Ladung des Atoms zu bestimmen. Es gibt ein Atom, das nur ein einziges Proton und keine Neutronen hat: Wasserstoff. Da ein Neutron keine tatsächliche elektrische Ladung hat, wird die einzige Ladung von Wasserstoff durch das einzelne Proton geliefert. Aufgrund dieser Assoziation wird der Begriff Proton manchmal synonym mit dem Begriff Wasserstoffion verwendet.
Überlegungen
Eine Änderung der Ladung eines Atoms kann das Atom instabil machen. Wasserstoff ist besonders anfällig für diese Veränderung, die als Ionisierung bezeichnet wird. Ist ein Atom einmal ionisiert, kann es durch elektronische oder magnetische Felder beschleunigt werden. Dies ist ein Verfahren, das in Kernkraftwerken zur Erzeugung von Partikelstrahlung eingesetzt werden kann. Dabei bleibt ein positiv geladenes Proton zurück, das lebensgefährlich werden kann. Der Prozess findet auch auf natürliche Weise statt, jedoch hoch in der Atmosphäre, wo er keine Gefahr für tierisches, menschliches und pflanzliches Gewebe darstellt.