Charakteristika protónu

Moderná veda postupne objavila pozoruhodný fakt, že na všetkom záleží - napriek nespočetným variáciám vo fyzikálnych a chemických vlastnostiach - je vyrobený z relatívne obmedzenej skupiny základných jednotiek známych ako atómy. Tieto atómy sú zase jednoducho odlišným usporiadaním troch základných častíc: elektrónov, neutrónov a protónov. V istom zmysle je protón definujúcou subatomárnou časticou, pretože atóm je klasifikovaný ako špecifický prvok na základe počtu protónov.

Protóny sa nachádzajú v jadre atómu, čo je kompaktné jadro v strede atómu. Väčšina jadier tiež obsahuje neutróny. Asi najdôležitejšou charakteristikou protónu je jeho kladný elektrický náboj. Tento náboj sa rovná veľkosti zápornému elektrickému náboju elektrónu, čo znamená, že náboj jedného protónu vyrovnáva náboj jedného elektrónu. Neutróny nemajú elektrický náboj, takže atóm má celkovo neutrálny náboj, pokiaľ sa jeho počet elektrónov rovná počtu protónov.

Protóny majú nepatrnú, ale nenulovú hmotnosť. V skutočnosti tvoria protóny a neutróny väčšinu hmoty vo vesmíre - všetka hmota sa skladá z atómov a hmotnosť atómov sa dá pripísať predovšetkým protónom a neutrónom. Hmotnosť jedného protónu je 1,67 x 10 ^ -27 kilogramov; toto je veľmi podobné hmotnosti neutrónu, ale oveľa väčšie ako hmotnosť elektrónu, ktorá je 9,11 x 10 ^ -31 kilogramov. Protón, aj keď je takmer nepredstaviteľne malý, má tiež merateľnú fyzickú veľkosť. Moderný výskum naznačuje, že priemer protónu je asi 1,6 x 10 ^ -13 centimetrov.

Coulombov zákon hovorí, že elektrické náboje s opačnou polaritou zažívajú príťažlivú silu a elektrické náboje s rovnakou polaritou zažívajú odpudivú silu. Tiež uvádza, že táto sila je nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti, ktorá oddeľuje dva bodové náboje. Preto sa veľkosť elektrickej sily medzi dvoma bodovými nábojmi zvyšuje smerom k nekonečnu, keď sa bodové náboje dostanú veľmi blízko k sebe. To znamená, že protóny zabalené do jadra atómu zažívajú obrovskú odpudivú silu. Jadro však zostáva nedotknuté z dôvodu niečoho, čo sa nazýva silná sila. Jedna zo štyroch základných síl, silná sila pôsobí na protóny a neutróny a je schopná ich držať pohromade, pretože je silnejšia ako elektrická sila medzi protónmi.

V kontexte fyziky sú protóny typicky diskutované špecificky ako subatomárne častice. Chemici však používajú výrazy „protón“ a „vodíkový ión“ trochu zameniteľne. Atómy vodíka majú jeden protón a jeden elektrón a väčšina má nulové neutróny. Ak teda atóm vodíka stratí elektrón a stane sa z neho ión, zostane iba jediný protón. Táto skutočnosť je dôležitým aspektom chémie, pretože koncentrácia iónov vodíka v roztoku určuje stupeň kyslosti roztoku. To znamená, že látka je kyslá, to je jej schopnosť darovať protóny iným látkam počas chemických reakcií.