Știința modernă a descoperit treptat faptul remarcabil că toată materia - în ciuda nenumăratelor variații în proprietăți fizice și chimice - se face dintr-un grup relativ limitat de unități de bază cunoscute sub numele de atomi. La rândul lor, acești atomi sunt pur și simplu aranjamente diferite ale a trei particule fundamentale: electroni, neutroni și protoni. Într-un anumit sens, protonul este particula subatomică definitorie, deoarece un atom este clasificat ca un element specific pe baza numărului său de protoni.
Un atom echilibrat
Protonii sunt localizați în nucleul unui atom, care este un miez compact în centrul atomului. Majoritatea nucleelor conțin și neutroni. Poate că cea mai esențială caracteristică a unui proton este sarcina electrică pozitivă. Această sarcină este egală în mărime cu sarcina electrică negativă a electronului, ceea ce înseamnă că sarcina unui proton echilibrează sarcina unui electron. Neutronii nu au sarcină electrică, deci un atom are o sarcină neutră globală atâta timp cât numărul de electroni este egal cu numărul său de protoni.
Măsurători de protoni
Protonii au o masă minusculă, dar diferită de zero. De fapt, protonii și neutronii formează cea mai mare parte a masei din univers - toată materia este compusă din atomi, iar masa atomilor este atribuibilă în primul rând protonilor și neutronilor. Masa unui proton este de 1,67 x 10 ^ -27 kilograme; aceasta este foarte asemănătoare cu masa unui neutron, dar mult mai mare decât masa unui electron, care este de 9,11 x 10 ^ -31 kilograme. Un proton, deși aproape de neconceput mic, are, de asemenea, dimensiuni fizice măsurabile. Cercetările moderne indică faptul că diametrul unui proton este de aproximativ 1,6 x 10 ^ -13 centimetri.
O forță mai puternică
Legea lui Coulomb afirmă că încărcăturile electrice cu polaritate opusă experimentează o forță atractivă, iar sarcinile electrice cu aceeași polaritate experimentează o forță respingătoare. De asemenea, afirmă că această forță este invers proporțională cu pătratul distanței care separă două încărcături punctuale. Astfel, magnitudinea forței electrice dintre două sarcini punctuale crește spre infinit pe măsură ce sarcinile punctuale se apropie una de alta. Aceasta înseamnă că protonii împachetați în nucleul unui atom experimentează o forță enormă de respingere. Nucleul rămâne intact, totuși, din cauza a ceva numit forța puternică. Una dintre cele patru forțe fundamentale, forța puternică acționează asupra protonilor și neutronilor și este capabilă să le mențină împreună, deoarece este mai puternică decât forța electrică dintre protoni.
Protoni donați
În contextul fizicii, protonii sunt discutați în mod specific ca particule subatomice. Chimiștii, cu toate acestea, folosesc termenii „proton” și „ion hidrogen” oarecum interschimbabil. Atomii de hidrogen au un proton și un electron, iar majoritatea au neutroni zero. În consecință, atunci când un atom de hidrogen își pierde electronul și devine ion, tot ce rămâne este un singur proton. Acest fapt este un aspect important al chimiei, deoarece concentrația ionilor de hidrogen dintr-o soluție determină gradul de aciditate al soluției. Cu alte cuvinte, ceea ce face acidă o substanță este capacitatea sa de a dona protoni către alte substanțe în timpul reacțiilor chimice.