Περιεχόμενο
Η σύγχρονη επιστήμη ανακάλυψε σταδιακά το αξιοσημείωτο γεγονός ότι όλη η ύλη - παρά τις αμέτρητες παραλλαγές των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων - παράγεται από μια σχετικά περιορισμένη ομάδα βασικών μονάδων γνωστών ως άτομα. Αυτά τα άτομα, με τη σειρά τους, είναι απλά διαφορετικές διατάξεις τριών θεμελιωδών σωματιδίων: ηλεκτρόνια, νετρόνια και πρωτόνια. Από μια ορισμένη έννοια, το πρωτόνιο είναι το καθοριστικό υποατομικό σωματίδιο επειδή ένα άτομο ταξινομείται ως ένα συγκεκριμένο στοιχείο με βάση τον αριθμό των πρωτονίων του.
Μια ισορροπημένη ατμόσφαιρα
Τα πρωτόνια βρίσκονται στον πυρήνα των ατόμων, ο οποίος είναι ένας συμπαγής πυρήνας στο κέντρο του ατόμου. Οι περισσότεροι πυρήνες περιέχουν επίσης νετρόνια. Ίσως το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό ενός πρωτονίου είναι το θετικό ηλεκτρικό του φορτίο. Αυτή η φόρτιση είναι ίση με το αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο του ηλεκτρόνιου, πράγμα που σημαίνει ότι το φορτίο ενός πρωτονίου εξισορροπεί το φορτίο ενός ηλεκτρονίου. Τα νετρόνια δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο, έτσι ένα άτομο έχει ένα συνολικό ουδέτερο φορτίο όσο ο αριθμός των ηλεκτρονίων του είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων.
Μετρήσεις πρωτονίων
Τα πρωτόνια έχουν μια μικροσκοπική αλλά μη-μάζα μάζα. Στην πραγματικότητα, τα πρωτόνια και τα νετρόνια σχηματίζουν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας στο σύμπαν - όλη η ύλη αποτελείται από άτομα, και η μάζα των ατόμων οφείλεται κυρίως στα πρωτόνια και στα νετρόνια. Η μάζα ενός πρωτονίου είναι 1,67 χ 10 -27 κιλά. αυτό είναι πολύ παρόμοιο με μια μάζα νετρονίων, αλλά πολύ μεγαλύτερο από μια μάζα ηλεκτρονίων, η οποία είναι 9.11 x 10 ^ -31 κιλά. Ένα πρωτόνιο, αν και σχεδόν αδιανόητα μικρό, έχει επίσης μετρήσιμο φυσικό μέγεθος. Σύγχρονη έρευνα δείχνει ότι η διάμετρος των πρωτονίων είναι περίπου 1,6 x 10 ^ -13 εκατοστά.
Μια ισχυρότερη δύναμη
Ο νόμος Coulombs δηλώνει ότι τα ηλεκτρικά φορτία με αντίθετη πολικότητα έχουν μια ελκυστική δύναμη και τα ηλεκτρικά φορτία με την ίδια πολικότητα έχουν απωθητική δύναμη. Δηλώνει επίσης ότι αυτή η δύναμη είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης που χωρίζει τα δύο σημεία των φορτίων. Έτσι, το μέγεθος της ηλεκτρικής δύναμης μεταξύ των δύο φορτίων αυξάνεται προς το άπειρο καθώς τα φορτία σημείου γίνονται πολύ κοντά το ένα στο άλλο. Αυτό σημαίνει ότι τα πρωτόνια που συσκευάζονται σε έναν πυρήνα ατόμων αντιμετωπίζουν μια τεράστια απωστική δύναμη. Ο πυρήνας παραμένει άθικτος, όμως, εξαιτίας κάτι που ονομάζεται ισχυρή δύναμη. Μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις, η ισχυρή δύναμη δρα στα πρωτόνια και τα νετρόνια και είναι σε θέση να τα συγκρατήσει μαζί επειδή είναι ισχυρότερη από την ηλεκτρική δύναμη μεταξύ των πρωτονίων.
Δωρεά πρωτόνια
Στο con της φυσικής, πρωτόνια συζητούνται τυπικά ειδικά ως υποατομικά σωματίδια. Οι χημικοί, ωστόσο, χρησιμοποιούν τους όρους "πρωτόνιο" και "ιόν υδρογόνου" κάπως αλληλοεξαρτώμενοι. Τα άτομα υδρογόνου έχουν ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο και τα περισσότερα έχουν μηδενικά νετρόνια. Συνεπώς, όταν ένα άτομο υδρογόνου χάνει το ηλεκτρόνιο του και γίνεται ιόν, το μόνο που παραμένει είναι ένα μόνο πρωτόνιο. Αυτό το γεγονός είναι μια σημαντική πτυχή της χημείας επειδή η συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου σε ένα διάλυμα καθορίζει το βαθμό οξύτητας των λύσεων. Με άλλα λόγια, αυτό που κάνει μια ουσία όξινη είναι η ικανότητά της να δίδει πρωτόνια σε άλλες ουσίες κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων.