Sisältö
Nykyaikainen tiede löysi vähitellen huomattavan tosiasian, että kaikki aine - huolimatta lukemattomista fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien vaihteluista - on valmistettu suhteellisen rajallisesta ryhmästä perusyksiköitä, joita kutsutaan atomiksi. Nämä atomit puolestaan ovat yksinkertaisesti kolmen perushiukkasen eri järjestelyjä: elektronit, neutronit ja protonit. Tietyssä mielessä protoni on määrittelevä alaatominen hiukkanen, koska atomi luokitellaan spesifiseksi elementiksi sen protonien lukumäärän perusteella.
Tasapainoinen atomi
Protonit sijaitsevat atomien ytimessä, joka on kompakti ydin atomin keskellä. Useimmat ytimet sisältävät myös neutroneja. Ehkä protonin olennaisin ominaisuus on sen positiivinen sähkövaraus. Tämä varaus on yhtä suuri kuin elektronin negatiivinen sähkövaraus, mikä tarkoittaa, että yhden protonin varaus tasapainottaa yhden elektronin varauksen. Neutronilla ei ole sähkövarausta, joten atomilla on kokonaisneutraali varaus, kunhan sen elektronien lukumäärä on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä.
Protonimittaukset
Protoneilla on vähäinen massa, joka ei ole nolla. Itse asiassa protonit ja neutronit muodostavat suurimman osan maailmankaikkeuden massasta - kaikki aine koostuu atomista ja atomien massa johtuu pääasiassa protoneista ja neutroneista. Yhden protonin massa on 1,67 x 10 ^ -27 kilogrammaa; tämä on hyvin samanlainen kuin neutronimassa, mutta paljon suurempi kuin elektronien massa, joka on 9,11 x 10 ^ -31 kilogrammaa. Protonilla, vaikka melkein käsittämättömästi pieni, on myös mitattavissa oleva fysikaalinen koko. Nykyaikainen tutkimus osoittaa, että protonien halkaisija on noin 1,6 x 10 ^ -13 senttimetriä.
Vahvempi voima
Coulombsin lain mukaan vastakkaisella napaisuudella varustetuilla sähkövarauksilla on houkutteleva voima ja samalla napaisuudella sähkövarauksilla on karkottava voima. Siinä todetaan myös, että tämä voima on käänteisesti verrannollinen etäisyyden neliöön, joka erottaa kaksi pistevarausta. Siten kahden pistevarauksen välisen sähkövoiman suuruus kasvaa kohti äärettömyyttä, kun pistevaraukset saavat hyvin lähelle toisiaan. Tämä tarkoittaa, että atomien ytimeen pakatut protonit kokevat valtavan vastenvoiman. Ydin pysyy kuitenkin ehjänä niin kutsutun vahvan voiman takia. Yksi neljästä perusvoimasta, voimakas voima vaikuttaa protoneihin ja neutroneihin ja pystyy pitämään niitä yhdessä, koska se on voimakkaampi kuin protonien välinen sähkövoima.
Lahjoitetut protonit
Fysiikan yhteydessä protoneista puhutaan tyypillisesti erityisesti subatomisista hiukkasista. Kemistit kuitenkin käyttävät termejä "protoni" ja "vetyioni" jonkin verran keskenään. Vetyatomeissa on yksi protoni ja yksi elektroni, ja useimmissa on nolla neutronia. Sen seurauksena, kun vetyatomi menettää elektroninsa ja muuttuu ioniksi, kaikki jäljellä oleva on yksi protoni. Tämä tosiasia on tärkeä kemiallinen näkökohta, koska vetyionien konsentraatio liuoksessa määrittää liuoksen happamuusasteen. Toisin sanoen aine tekee happamaksi sen kyvyn luovuttaa protoneja muille aineille kemiallisten reaktioiden aikana.