Innehåll
Modern vetenskap upptäckte gradvis det anmärkningsvärda faktumet att all materia - trots otaliga variationer i fysikaliska och kemiska egenskaper - är gjord av en relativt begränsad grupp basenheter kända som atomer. Dessa atomer är i sin tur helt enkelt olika arrangemang av tre grundläggande partiklar: elektroner, neutroner och protoner. I en viss mening är protonen den definierande subatomära partikeln eftersom en atom klassificeras som ett specifikt element baserat på dess antal protoner.
Ett balanserat atom
Protoner är belägna i en atomkärna, som är en kompakt kärna i mitten av atomen. De flesta kärnor innehåller också neutroner. Det kanske viktigaste kännetecknet för en proton är dess positiva elektriska laddning. Denna laddning är lika stor som storleken på elektronens negativa laddning, vilket betyder att laddningen för en proton balanserar laddningen för en elektron. Neutroner har ingen elektrisk laddning, så en atom har en total neutral laddning så länge antalet elektroner är lika med antalet protoner.
Protonmätningar
Protoner har en mindre men ändå icke-nollmassa. I själva verket bildar protoner och neutroner större delen av massan i universum - all materia består av atomer, och massan av atomer beror främst på protoner och neutroner. Massan för en proton är 1,67 x 10 ^ -27 kg; detta liknar mycket en neutronmassa men mycket större än en elektronmassa, som är 9,11 x 10 ^ -31 kg. En proton, även om den nästan är otänkbar liten, har också mätbar fysisk storlek. Modern forskning indikerar att en protons diameter är ungefär 1,6 x 10 ^ -13 centimeter.
En starkare kraft
Coulombs lag säger att elektriska laddningar med motsatt polaritet upplever en attraktiv kraft, och elektriska laddningar med samma polaritet upplever en avvisande kraft. Den säger också att denna kraft är omvänt proportionell mot kvadratet för avståndet som separerar två punktsladdningar. Således ökar storleken på den elektriska kraften mellan två punktladdningar mot oändligheten eftersom punktladdningarna kommer mycket nära varandra. Detta innebär att protonerna som är packade i en atomkärna upplever en enorm avvisande kraft. Kärnan förblir dock intakt på grund av något som kallas den starka kraften. En av de fyra grundläggande krafterna, den starka kraften verkar på protoner och neutroner och kan hålla dem samman eftersom den är starkare än den elektriska kraften mellan protoner.
Donerade protoner
När det gäller fysik diskuteras typiskt protoner specifikt som subatomära partiklar. Kemister använder emellertid uttrycket "proton" och "vätejon" något utbytbart. Väteatomer har en proton och en elektron, och de flesta har noll neutroner. Följaktligen, när en väteatom förlorar sin elektron och blir en jon, är allt som återstår en enda proton. Detta faktum är en viktig aspekt av kemi eftersom koncentrationen av vätejoner i en lösning avgör lösningens grad av surhet. Med andra ord, det som gör ett ämne surt är dess förmåga att donera protoner till andra ämnen under kemiska reaktioner.