Vsa snov je sestavljena iz elementov. Toda zakaj je vse okoli nas tako drugačno? Odgovor je povezan z drobnimi delci. Imenujejo se protoni. Za razliko od elektronov, ki imajo negativen naboj, imajo ti osnovni delci pozitiven naboj. Kaj so ti delci in kako delujejo?
Protoni povsod
Kateri elementarni delec ima pozitiven naboj? Vse, kar se da dotakniti, videti in občutiti, je sestavljeno iz atomov, najmanjših gradnikov, ki sestavljajo trdne snovi, tekočine in pline. Premajhni so, da bi si jih podrobneje ogledali, vendar sestavljajo stvari, kot so vaš računalnik, voda, ki jo pijete, in celo zrak, ki ga dihate. Obstaja veliko vrst atomov, vključno s kisikom, dušikom in železom. Vsaka od teh vrst se imenuje elementi.
Nekateri med njimi so plini (kisik). Element iz niklja je srebrne barve. Obstajajo še drugilastnosti, ki te drobne delce razlikujejo drug od drugega. Kaj pravzaprav naredi te elemente drugačne? Odgovor je preprost: njihovi atomi imajo različno število protonov. Ta elementarni delec ima pozitiven naboj in se nahaja znotraj središča atoma.
Vsi atomi so edinstveni
Atomi so zelo podobni, vendar jih zaradi različnega števila protonov predstavlja edinstven tip elementa. Na primer, atomi kisika imajo 8 protonov, atomi vodika imajo le 1, atomi zlata pa 79. O atomu lahko veliko poveš samo s štetjem njegovih protonov. Ti osnovni delci se nahajajo v samem jedru. Prvotno se je menilo, da gre za temeljni delec, vendar so nedavne študije pokazale, da so protoni sestavljeni iz manjših sestavin, imenovanih kvarki.
Kaj je proton?
Kateri elementarni delec ima pozitiven naboj? To je proton. To je ime subatomskega delca, ki je v jedru vsakega atoma. Pravzaprav je število protonov v vsakem atomu atomsko število. Do nedavnega je veljal za temeljni delec. Vendar so nove tehnologije pripeljale do odkritja, da je proton sestavljen iz manjših delcev, imenovanih kvarki. Kvark je temeljni delec snovi, ki je bil odkrit šele pred kratkim.
Od kod prihajajo protoni?
Elementarni delec s pozitivnim nabojem,imenujemo proton. Ti elementi lahko nastanejo kot posledica pojava nestabilnih nevtronov. Po približno 900 sekundah se nevtron, ki se odbija od jedra, razpade na druge elementarne delce atoma: proton, elektron in antinevtrino.
Za razliko od nevtrona je prosti proton stabilen. Ko prosti protoni medsebojno delujejo, tvorijo molekule vodika. Naše sonce, tako kot večina drugih zvezd v vesolju, je večinoma vodik. Proton je najmanjši elementarni delec, ki ima naboj +1. Elektron ima naboj -1, medtem ko nevtron sploh nima naboja.
Subatomski delci: lokacija in naboj
Za elemente je značilna njihova atomska struktura, sestavljena iz subatomskih elementarnih delcev: protonov, nevtronov in elektronov. Prvi dve skupini se nahajata v jedru (središču) atoma in imata maso ene atomske mase. Elektroni se nahajajo zunaj jedra, v conah, imenovanih "lupine". Tehtajo skoraj nič. Pri izračunu atomske mase je pozornost namenjena le protonom in nevtronom. Masa atoma je njihova vsota.
Če seštejemo atomsko maso vseh atomov v molekuli, lahko ocenimo molekulsko maso, ki je izražena v enotah atomske mase (imenovanih d altoni). Vsak od težkih delcev (nevtron, proton) tehta eno atomsko maso, zato atom helija (He), kiima dva protona, dva nevtrona in dva elektrona, tehta približno štiri enote atomske mase (dva protona plus dva nevtrona). Poleg lokacije in mase ima vsak subatomski delec lastnost, imenovano "naboj". Lahko je "pozitivno" ali "negativno".
Elementi z enakim nabojem se med seboj odsevajo, medtem ko se predmeti z nasprotnimi naboji med seboj privlačijo. Kateri osnovni delec ima pozitiven naboj? To je proton. Nevtroni sploh nimajo naboja, kar daje jedru splošni pozitiven naboj. Vsak elektron ima negativen naboj, ki je po moči enak pozitivnemu naboju protona. Elektroni in protoni jedra se privlačijo drug k drugemu in to je sila, ki drži atom skupaj, podobno kot sila gravitacije, ki drži Luno v orbiti okoli Zemlje.
Stabilni subatomski delec
Kateri elementarni delec ima pozitiven naboj? Odgovor je znan: proton. Poleg tega je po velikosti enak enotnemu naboju elektrona. Vendar je njegova masa v mirovanju 1,67262 × 10-27 kg, kar je 1836-kratna masa elektrona. Protoni skupaj z električno nevtralnimi delci, imenovanimi nevtroni, sestavljajo vsa atomska jedra, razen vodika. Vsako jedro določenega kemičnega elementa ima enako število protonov. Atomsko število tega elementa določa njegov položaj v periodnem sistemu.
Odkritje protona
Elementarni delec s pozitivnim nabojem je proton, katerega odkritje sega v najzgodnejše študije strukture atoma. Pri preučevanju tokov ioniziranih plinastih atomov in molekul, iz katerih so bili odstranjeni elektroni, smo določili pozitivni delec, ki je po masi enak atomu vodika. Ernest Rutherford (1919) je pokazal, da dušik, ko je bombardiran z alfa delci, oddaja nekaj, kar se zdi, da je vodik. Do leta 1920 je izoliral elementarni delec iz vodikovih jeder in ga imenoval proton.
Raziskave fizike visokoenergetskih delcev ob koncu 20. stoletja so izboljšale strukturno razumevanje narave protona znotraj skupine subatomskih delcev. Pokazalo se je, da so protoni in nevtroni sestavljeni iz manjših delcev in so razvrščeni kot barioni – delci, sestavljeni iz treh osnovnih enot snovi, znanih kot kvarki.
Subatomski delec: proti veliki enotni teoriji
Atom je majhen kos snovi, ki je specifičen element. Nekaj časa je veljalo, da je to najmanjši kos snovi, ki bi lahko obstajal. Toda v poznem 19. in v začetku 20. stoletja so znanstveniki odkrili, da so atomi sestavljeni iz določenih subatomskih delcev in da ne glede na to, kateri element, isti subatomski delci sestavljajo atom. Število različnih subatomskih delcev je edina stvar, ki se spreminja.
Znanstveniki zdaj priznavajo, da obstaja veliko subatomskih delcev. Toda da bi bili uspešni v kemiji, se morate v resnici ukvarjati le s tremi glavnimi: protoni, nevtroni in elektroni. Snov se lahko električno napolni na enega od dveh načinov: pozitivno ali negativno.
Kako se imenuje elementarni delec s pozitivnim nabojem? Odgovor je preprost: proton je tisti, ki nosi eno enoto pozitivnega naboja. In zaradi prisotnosti negativno nabitih elektronov je sam atom nevtralen. Včasih lahko nekateri atomi pridobijo ali izgubijo elektrone in pridobijo naboj. V tem primeru se imenujejo ioni.
Elementarni delci atoma: urejen sistem
Atom ima sistematično in urejeno strukturo, ki zagotavlja stabilnost in je odgovorna za vse vrste lastnosti snovi. Preučevanje teh subatomskih delcev se je začelo pred več kot sto leti in do zdaj že vemo veliko o njih. znanstveniki so ugotovili, da je večina atoma prazna in redko poseljena z "elektroni". So negativno nabiti lahki delci, ki se vrtijo okoli osrednjega težkega dela, ki predstavlja 99,99 % celotne mase atoma. Ugotoviti naravo elektronov je bilo lažje, toda po številnih iznajdljivih študijah je postalo znano, da jedro vključuje pozitivne protone in nevtralne nevtrone.
Vsaka enota v vesolju je sestavljena iz atomov
Ključ za razumevanje večine lastnosti snovi je, da je vsaka enota v našem vesolju sestavljena iz atomov. V naravi je 92 vrst atomov, ki tvorijo molekule, spojine in druge vrste snovi, da ustvarijo zapleten svet okoli nas. Čeprav je ime "atom" izpeljano iz grške besede átomos, kar pomeni "nedeljiv", je sodobna fizika pokazala, da ni končni gradnik snovi in se dejansko "razdeli" na subatomske delce. So prave temeljne entitete, ki sestavljajo ves svet.
