Karakteristike protona

Moderna znanost postupno je otkrila izuzetnu činjenicu da je sva materija - unatoč bezbrojnim varijacijama u fizikalnim i kemijskim svojstvima - izrađen je od relativno ograničene skupine osnovnih jedinica poznatih kao atoma. Ti su atomi pak jednostavno različiti raspored triju temeljnih čestica: elektrona, neutrona i protona. U određenom smislu, proton je definirajuća subatomska čestica jer je atom klasificiran kao specifični element na temelju njegovog broja protona.

Protoni se nalaze u jezgri atoma, koja je kompaktna jezgra u središtu atoma. Većina jezgara također sadrži neutrone. Možda je najvažnija karakteristika protona njegov pozitivan električni naboj. Ovaj naboj jednak je veličini s negativnim električnim nabojem elektrona, što znači da naboj jednog protona uravnotežuje naboj jednog elektrona. Neutroni nemaju električni naboj, tako da atom ima ukupni neutralni naboj sve dok je njegov broj elektrona jednak broju protona.

Protoni imaju malu, a ne nulu masu. Zapravo, protoni i neutroni čine većinu mase u svemiru - sva je materija sastavljena od atoma, a masa atoma prvenstveno se pripisuje protonima i neutronima. Masa jednog protona je 1,67 x 10 ^ -27 kilograma; ovo je vrlo slično neutronovoj masi, ali daleko većoj od mase elektrona, koja iznosi 9,11 x 10 ^ -31 kilograma. Proton, iako gotovo nezamislivo malen, također ima mjerljivu fizičku veličinu. Suvremena istraživanja pokazuju da je promjer protona oko 1,6 x 10 ^ -13 centimetara.

Coulombov zakon kaže da električni naboji suprotnog polariteta doživljavaju privlačnu silu, a električni naboji s istim polaritetom odbijajuću silu. Također navodi da je ta sila obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti koja razdvaja dva točkovna naboja. Dakle, veličina električne sile između dvaju točkastih naboja povećava se prema beskonačnosti kako se točkasti naboji jako približavaju. To znači da protoni spakirani u atomsku jezgru doživljavaju ogromnu odbojnu silu. Jezgra ipak ostaje netaknuta zbog nečega što se naziva jaka sila. Jedna od četiri temeljne sile, jaka sila djeluje na protone i neutrone i sposobna ih je držati zajedno jer je jača od električne sile između protona.

U kontekstu fizike, protoni se obično raspravljaju posebno kao subatomske čestice. Kemičari, međutim, izraze "proton" i "ion vodika" koriste naizmjenično. Atomi vodika imaju jedan proton i jedan elektron, a većina ima nula neutrona. Posljedično tome, kada atom vodika izgubi svoj elektron i postane ion, ostaje samo jedan proton. Ova činjenica važan je aspekt kemije jer koncentracija vodikovih iona u otopini određuje stupanj kiselosti otopine. Drugim riječima, ono što tvar kiseli jest sposobnost davanja protona drugim tvarima tijekom kemijskih reakcija.