Karakteristik Proton

Ilmu pengetahuan modern secara bertahap menemukan fakta luar biasa bahwa semua materi -- meskipun ada variasi yang tak terhitung jumlahnya dalam sifat fisik dan kimia - dibuat dari kelompok unit dasar yang relatif terbatas yang dikenal sebagai atom. Atom-atom ini, pada gilirannya, hanyalah susunan berbeda dari tiga partikel fundamental: elektron, neutron, dan proton. Dalam arti tertentu, proton adalah partikel subatomik yang menentukan karena atom diklasifikasikan sebagai elemen tertentu berdasarkan jumlah protonnya.

Proton terletak di inti atom, yang merupakan inti kompak di pusat atom. Kebanyakan inti juga mengandung neutron. Mungkin karakteristik yang paling penting dari sebuah proton adalah muatan listrik positifnya. Muatan ini sama besarnya dengan muatan listrik negatif elektron, yang berarti bahwa muatan satu proton menyeimbangkan muatan satu elektron. Neutron tidak memiliki muatan listrik, sehingga atom memiliki muatan netral secara keseluruhan selama jumlah elektronnya sama dengan jumlah protonnya.

Proton memiliki massa yang sangat kecil namun tidak nol. Faktanya, proton dan neutron membentuk sebagian besar massa di alam semesta -- semua materi terdiri dari atom, dan massa atom terutama disebabkan oleh proton dan neutron. Massa satu proton adalah 1,67 x 10^-27 kilogram; ini sangat mirip dengan massa neutron tetapi jauh lebih besar dari massa elektron, yaitu 9,11 x 10^-31 kilogram. Sebuah proton, meskipun sangat kecil, juga memiliki ukuran fisik yang dapat diukur. Penelitian modern menunjukkan bahwa diameter proton adalah sekitar 1,6 x 10^-13 sentimeter.

Hukum Coulomb menyatakan bahwa muatan listrik dengan polaritas yang berlawanan mengalami gaya tarik menarik, dan muatan listrik dengan polaritas yang sama mengalami gaya tolak menolak. Ia juga menyatakan bahwa gaya ini berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang memisahkan dua muatan titik. Dengan demikian, besarnya gaya listrik antara dua muatan titik meningkat menuju tak terhingga karena muatan titik menjadi sangat dekat satu sama lain. Ini berarti bahwa proton yang dikemas ke dalam inti atom mengalami gaya tolak yang sangat besar. Namun, nukleus tetap utuh, karena sesuatu yang disebut gaya kuat. Salah satu dari empat gaya fundamental, gaya kuat bekerja pada proton dan neutron dan mampu menahan mereka bersama-sama karena lebih kuat daripada gaya listrik antara proton.

Dalam konteks fisika, proton biasanya dibahas secara khusus sebagai partikel subatomik. Namun, ahli kimia menggunakan istilah "proton" dan "ion hidrogen" secara bergantian. Atom hidrogen memiliki satu proton dan satu elektron, dan sebagian besar memiliki nol neutron. Akibatnya, ketika atom hidrogen kehilangan elektronnya dan menjadi ion, yang tersisa hanyalah satu proton. Fakta ini merupakan aspek penting dalam kimia karena konsentrasi ion hidrogen dalam larutan menentukan derajat keasaman larutan. Dengan kata lain, apa yang membuat suatu zat bersifat asam adalah kemampuannya untuk menyumbangkan proton ke zat lain selama reaksi kimia.