Обясняваме какво представляват протоните, как са открити, техните свойства и характеристики. Също така, какво представляват нуклоните.
Какво е протон?
Протонът е видсубатомна частица, тоест една от минималните частици, които изграждат атома. Той принадлежи към семейството на фермионите и е надарен селектрически заряд положителен.
Всичкиматерия е направено отатоми, а те от своя страна са по същество съставени от три вида частици, надарени с различен електрически заряд: електрони (отрицателен заряд),неутрони (неутрален заряд) и протони (положителен заряд).
Дълго време се смяташе, че протонът е основен тип частица, тоест не може да бъде разделен. Днес обаче има сериозни доказателства, че е съставен от кварки.
Във всеки случай протонът е стабилна субатомна частица. За разлика от електрона, който обикаля около ядрото на атома, протоните се съдържат в атомното ядро заедно с неутроните, като допринасят по-голямата част от атомната маса.
Откриване на протона
Протоните са открити през 1918 г. от Ърнест Ръдърфорд (1871-1937), британски химик и физик. В разгара на експериментите с газ на азота, Ръдърфорд отбеляза, че неговите инструменти са открили наличието на водородни ядра чрез изстрелване на алфа частици към газа.
Той заключи, че тези ядра трябва да са фундаментални частици на материята, без да знае по това време, че точно ядрото на водородния атом съдържа една-единствена частица: протон. По този начин беше решено да се осигури водород с атомно число 1.
Известно е обаче от предишния научен опит, който е довел до това откритие. Например немският физик Юджийн Голдщайн (1850-1930) през 1886 г. открива положителни йони вътре в атома чрез експерименти с катодни лъчи.
Освен това британецът J. J. Thompson (1856-1940) вече е открил електроните и техния отрицателен заряд, тоест е било необходимо да има някакъв друг вид частица с противоположен заряд в атома.
Свойства и характеристики на протона
Протоните са стабилни композитни частици, много по-масивни от електрон (1836 пъти) и надарени с положителен елементен заряд от 1 (1,6 x 10-19 C). Те са съставени от три елементарни частици или кварки: две "нагоре"(По-горе) и един"надолу" (По-долу). Техният полуживот е по-дълъг от 1035 години, от който момент те са податливи на разлагане.
Протоните имат, подобно на другите субатомни частици, свой собствен спин, тоест присъщ и неизменен ъглов импулс, който в този случай е ½. Това свойство е особено полезно за ядрено-магнитен резонанс и други съвременни технологични приложения.
Нуклони
Тъй като те обикновено се намират в атомното ядро, протоните и неутроните са известни като "нуклони". Електроните, от друга страна, обикалят около тях по повече или по-малко разпръснат начин.
Нуклоните са свързани помежду си от силни ядрени сили, които само в особено големи атоми (като уран) могат да отстъпят на други сили, като напр. електромагнитни.
Нуклоните съставляват най-голям процент от маса на всеки атом и следователно определя разликата между a химичен елемент и другото: например водородният атом има само един протон в ядрото си, докато хелиевият атом има два протона и един или два неутрона, в зависимост от конкретния изотоп.
Атомно число
В периодичната таблица може да се наблюдава атомният номер на всеки елемент.В атомно число (Z) показва колко протона има даден вид атом в своето ядро. Всеки химичен елемент има различен атомен номер, въпреки че химичното му поведение се определя по-скоро от броя на електроните, коитоорбита около ядрото му (което за неутрален атом е равно на броя на протоните).
Така например хлорът (Cl) има 17 протона в ядрото си, така че атомният му номер е 17. Това число никога не варира, дори между изотопи (версии) на един и същ атом, тъй като те се различават между да само по броя на неутрони в ядрото му.