Kjennetegn ved et proton

Moderne vitenskap oppdaget gradvis det bemerkelsesverdige faktum at alt betyr noe - til tross for utallige variasjoner i fysiske og kjemiske egenskaper - er laget av en relativt begrenset gruppe basisenheter kjent som atomer. Disse atomene er i sin tur ganske enkelt forskjellige ordninger av tre grunnleggende partikler: elektroner, nøytroner og protoner. I en viss forstand er protonen den definerende subatomære partikkelen fordi et atom er klassifisert som et spesifikt element basert på antall protoner.

Protoner er lokalisert i et atoms kjerne, som er en kompakt kjerne i sentrum av atomet. De fleste kjerner inneholder også nøytroner. Kanskje den viktigste funksjonen til en proton er dens positive elektriske ladning. Denne ladningen er lik i størrelse med den negative elektriske ladningen til elektronet, noe som betyr at ladningen til ett proton balanserer ladningen til et elektron. Nøytroner har ingen elektrisk ladning, så et atom har en total nøytral ladning så lenge antallet elektroner er lik antall protoner.

Protoner har en liten, men likevel ikke-null masse. Faktisk danner protoner og nøytroner det meste av massen i universet - all materie består av atomer, og atommassen tilskrives primært protoner og nøytroner. Massen til en proton er 1,67 x 10 ^ -27 kg; dette ligner veldig på en nøytronmasse, men langt større enn en elektronmasse, som er 9,11 x 10 ^ -31 kg. Et proton, selv om det er nesten utenkelig lite, har også målbar fysisk størrelse. Moderne undersøkelser indikerer at diameteren på en proton er omtrent 1,6 x 10 ^ -13 centimeter.

Coulombs lov sier at elektriske ladninger med motsatt polaritet opplever en attraktiv kraft, og elektriske ladninger med samme polaritet opplever en frastøtende kraft. Den sier også at denne kraften er omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden som skiller to punktladninger. Dermed øker størrelsen på den elektriske kraften mellom to punktsladninger mot uendelig ettersom punktladningene kommer veldig nær hverandre. Dette betyr at protonene pakket inn i et atoms kjernen opplever en enorm frastøtende kraft. Kjernen forblir imidlertid intakt på grunn av noe som kalles den sterke kraften. En av de fire grunnleggende kreftene, den sterke kraften virker på protoner og nøytroner og er i stand til å holde dem sammen fordi den er sterkere enn den elektriske kraften mellom protoner.

I sammenheng med fysikk blir protoner typisk diskutert spesifikt som subatomære partikler. Kjemikere bruker imidlertid begrepene "proton" og "hydrogenion" noe om hverandre. Hydrogenatomer har ett proton og ett elektron, og de fleste har null nøytroner. Når et hydrogenatom mister elektronet og blir et ion, er det bare en proton som gjenstår. Dette faktum er et viktig aspekt av kjemi fordi konsentrasjonen av hydrogenioner i en løsning bestemmer løsningens surhetsgrad. Med andre ord, det som gjør et stoff surt er dets evne til å donere protoner til andre stoffer under kjemiske reaksjoner.