Protonin ominaisuudet

Nykyaikainen tiede huomasi vähitellen kaiken merkittävän tosiasian lukemattomista vaihteluista huolimatta fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa - on valmistettu suhteellisen rajoitetusta perusyksikköjen ryhmästä, joka tunnetaan nimellä atomien. Nämä atomit puolestaan ​​ovat yksinkertaisesti eri järjestelyjä kolmesta perushiukkasesta: elektronista, neutronista ja protonista. Tietyssä mielessä protoni on määrittävä subatominen hiukkanen, koska atomi luokitellaan spesifiseksi elementiksi sen protonien lukumäärän perusteella.

Protonit sijaitsevat atomin ytimessä, joka on kompakti ydin atomin keskellä. Suurin osa ytimistä sisältää myös neutroneja. Ehkä tärkein ominaisuus protonille on sen positiivinen sähkövaraus. Tämä varaus on suuruudeltaan yhtä suuri kuin elektronin negatiivinen sähkövaraus, mikä tarkoittaa, että yhden protonin varaus tasapainottaa yhden elektronin varauksen. Neutroneilla ei ole sähkövarausta, joten atomilla on neutraali kokonaisvara, kunhan sen elektronien määrä on yhtä suuri kuin protonien määrä.

Protoneilla on vähäinen mutta ei nolla massa. Itse asiassa protonit ja neutronit muodostavat suurimman osan maailmankaikkeuden massasta - kaikki aine koostuu atomista, ja atomien massa johtuu ensisijaisesti protoneista ja neutronista. Yhden protonin massa on 1,67 x 10 ^ -27 kiloa; tämä on hyvin samanlainen kuin neutronin massa, mutta paljon suurempi kuin elektronin massa, joka on 9,11 x 10 ^ -31 kiloa. Protonilla, vaikkakin melkein käsittämättömän pienellä, on myös mitattava fyysinen koko. Moderni tutkimus osoittaa, että protonin halkaisija on noin 1,6 x 10 ^ -13 senttimetriä.

Coulombin lain mukaan päinvastaisella napaisuudella varustetuilla sähkövarauksilla on houkutteleva voima ja samalla polaarisuudella varustetuilla sähkövarauksilla vastenmielinen voima. Siinä todetaan myös, että tämä voima on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön, joka erottaa kaksi pistevarausta. Täten kahden pistelatauksen välisen sähkövoiman suuruus kasvaa kohti ääretöntä, kun pistevaraukset lähestyvät hyvin toisiaan. Tämä tarkoittaa, että atomin ytimeen pakatut protonit kokevat valtavan hylkivän voiman. Ydin pysyy kuitenkin ehjänä johtuen vahvasta voimasta. Yksi neljästä perusvoimasta, vahva voima vaikuttaa protoneihin ja neutroneihin ja pystyy pitämään ne yhdessä, koska se on voimakkaampi kuin protonien välinen sähkövoima.

Fysiikan yhteydessä protoneista keskustellaan tyypillisesti subatomisina hiukkasina. Kemistit käyttävät kuitenkin termejä "protoni" ja "vetyioni" jonkin verran keskenään. Vetyatomeilla on yksi protoni ja yksi elektroni, ja useimmilla on nolla neutronia. Tämän seurauksena, kun vetyatomi menettää elektroninsa ja tulee ioniksi, jäljellä on vain yksi protoni. Tämä tosiasia on tärkeä näkökohta kemiassa, koska vetyionien pitoisuus liuoksessa määrää liuoksen happamuusasteen. Toisin sanoen aineen tekee happamaksi sen kyky luovuttaa protoneja muille aineille kemiallisten reaktioiden aikana.