La science moderne a progressivement découvert le fait remarquable que toute matière - malgré d'innombrables variations en propriétés physiques et chimiques - est constitué d'un groupe relativement limité d'unités de base connues sous le nom atomes. Ces atomes, à leur tour, sont simplement des arrangements différents de trois particules fondamentales: les électrons, les neutrons et les protons. Dans un certain sens, le proton est la particule subatomique déterminante car un atome est classé comme un élément spécifique en fonction de son nombre de protons.
Un atome équilibré
Les protons sont situés dans le noyau d'un atome, qui est un noyau compact au centre de l'atome. La plupart des noyaux contiennent également des neutrons. La caractéristique la plus essentielle d'un proton est peut-être sa charge électrique positive. Cette charge est égale en amplitude à la charge électrique négative de l'électron, ce qui signifie que la charge d'un proton équilibre la charge d'un électron. Les neutrons n'ont pas de charge électrique, donc un atome a une charge globale neutre tant que son nombre d'électrons est égal à son nombre de protons.
Mesures de protons
Les protons ont une masse minuscule mais non nulle. En fait, les protons et les neutrons forment la majeure partie de la masse de l'univers - toute la matière est composée d'atomes, et la masse des atomes est principalement attribuable aux protons et aux neutrons. La masse d'un proton est de 1,67 x 10^-27 kilogrammes; c'est très similaire à la masse d'un neutron mais bien supérieure à la masse d'un électron, qui est de 9,11 x 10^-31 kilogrammes. Un proton, bien que presque inconcevablement petit, a également une taille physique mesurable. La recherche moderne indique que le diamètre d'un proton est d'environ 1,6 x 10^-13 centimètres.
Une force plus forte
La loi de Coulomb stipule que les charges électriques de polarité opposée subissent une force d'attraction et les charges électriques de même polarité subissent une force répulsive. Il indique également que cette force est inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare deux charges ponctuelles. Ainsi, l'amplitude de la force électrique entre deux charges ponctuelles augmente vers l'infini à mesure que les charges ponctuelles se rapprochent l'une de l'autre. Cela signifie que les protons contenus dans le noyau d'un atome subissent une énorme force répulsive. Le noyau reste intact, cependant, à cause de ce qu'on appelle la force forte. L'une des quatre forces fondamentales, la force forte agit sur les protons et les neutrons et est capable de les maintenir ensemble car elle est plus forte que la force électrique entre les protons.
Protons donnés
Dans le contexte de la physique, les protons sont généralement discutés spécifiquement comme des particules subatomiques. Les chimistes, cependant, utilisent les termes « proton » et « ion hydrogène » de manière quelque peu interchangeable. Les atomes d'hydrogène ont un proton et un électron, et la plupart n'ont aucun neutron. Par conséquent, lorsqu'un atome d'hydrogène perd son électron et devient un ion, il ne reste qu'un seul proton. Ce fait est un aspect important de la chimie car la concentration d'ions hydrogène dans une solution détermine le degré d'acidité de la solution. En d'autres termes, ce qui rend une substance acide, c'est sa capacité à donner des protons à d'autres substances lors de réactions chimiques.