La ciencia moderna descubrió gradualmente el hecho notable de que toda la materia, a pesar de innumerables variaciones en propiedades físicas y químicas - está hecho de un grupo relativamente limitado de unidades básicas conocidas como átomos. Estos átomos, a su vez, son simplemente diferentes arreglos de tres partículas fundamentales: electrones, neutrones y protones. En cierto sentido, el protón es la partícula subatómica definitoria porque un átomo se clasifica como un elemento específico en función de su número de protones.
Un átomo equilibrado
Los protones se encuentran en el núcleo de un átomo, que es un núcleo compacto en el centro del átomo. La mayoría de los núcleos también contienen neutrones. Quizás la característica más esencial de un protón es su carga eléctrica positiva. Esta carga es igual en magnitud a la carga eléctrica negativa del electrón, lo que significa que la carga de un protón equilibra la carga de un electrón. Los neutrones no tienen carga eléctrica, por lo que un átomo tiene una carga neutra general siempre que su número de electrones sea igual a su número de protones.
Mediciones de protones
Los protones tienen una masa minúscula pero distinta de cero. De hecho, los protones y neutrones forman la mayor parte de la masa del universo; toda la materia está compuesta de átomos, y la masa de los átomos se atribuye principalmente a los protones y neutrones. La masa de un protón es 1,67 x 10 ^ -27 kilogramos; esto es muy similar a la masa de un neutrón pero mucho mayor que la masa de un electrón, que es 9,11 x 10 ^ -31 kilogramos. Un protón, aunque casi inconcebiblemente pequeño, también tiene un tamaño físico mensurable. La investigación moderna indica que el diámetro de un protón es de aproximadamente 1,6 x 10 ^ -13 centímetros.
Una fuerza más fuerte
La ley de Coulomb establece que las cargas eléctricas con polaridad opuesta experimentan una fuerza atractiva y las cargas eléctricas con la misma polaridad experimentan una fuerza repulsiva. También establece que esta fuerza es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa dos cargas puntuales. Por lo tanto, la magnitud de la fuerza eléctrica entre dos cargas puntuales aumenta hacia el infinito a medida que las cargas puntuales se acercan mucho entre sí. Esto significa que los protones empaquetados en el núcleo de un átomo experimentan una enorme fuerza repulsiva. Sin embargo, el núcleo permanece intacto debido a algo llamado fuerza fuerte. Una de las cuatro fuerzas fundamentales, la fuerza fuerte actúa sobre protones y neutrones y es capaz de mantenerlos unidos porque es más fuerte que la fuerza eléctrica entre protones.
Protones donados
En el contexto de la física, los protones generalmente se analizan específicamente como partículas subatómicas. Los químicos, sin embargo, usan los términos "protón" e "ion hidrógeno" de manera un tanto intercambiable. Los átomos de hidrógeno tienen un protón y un electrón, y la mayoría tienen cero neutrones. En consecuencia, cuando un átomo de hidrógeno pierde su electrón y se convierte en ión, todo lo que queda es un solo protón. Este hecho es un aspecto importante de la química porque la concentración de iones de hidrógeno en una solución determina el grado de acidez de la solución. En otras palabras, lo que hace que una sustancia sea ácida es su capacidad para donar protones a otras sustancias durante las reacciones químicas.