Opredelitev protona, strukture, lastnosti, naboja, zgodovine in primeri
Opredelitev protona
Protoni so vrsta subatomskih delcev, ki so eden najmanjših delcev, ki tvorijo atom. Ta proton pripada družini fermion in je opremljen tudi s pozitivnim električnim nabojem.
Vsa snov je sestavljena iz atomov, nato pa je sestavljena iz treh vrst delcev, ki so opremljeni z različnimi električnimi naboji:
- elektroni (negativni naboj),
- nevtroni (nevtralni naboj) in
- protoni (pozitivni naboj).
Dolgo časa se je mislilo, da je proton temeljna vrsta delcev, torej nedeljiv ali deljiv. Danes pa obstajajo trdni dokazi, da so ti protoni sestavljeni iz kvarkov.
Vendar je ta proton stabilen subatomski delec, elektronski ekvivalent. Za razliko od elektronov, ki krožijo okoli atomskega jedra, so ti protoni v atomskem jedru poleg nevtronov, ki prispevajo k večini atomske mase.
Zgodovina odkritja protona
Ernest Rutherford je proton odkril z eksperimentiranjem z dušikom. Proton je leta 1918 odkril Ernest Rutherford (1871-1937), angleški kemik in fizik. Sredi eksperimentov s plinom dušika je Rutherford kasneje ugotovil, da je njegov instrument zaznal prisotnost vodikovih jeder s sprožitvijo delcev alfa v plin.
Ugotovil je, da mora biti jedro temeljni del snovi, takrat pa še ni vedel, da jedro atoma vodika vsebuje en delček: proton. Tako je bilo odločeno, da vodiku zagotovimo atomsko številko 1.
Vendar pa so bile znane tudi predhodne znanstvene izkušnje, ki so privedle do tega odkritja. en primer, nemški fizik Eugene Goldstein (1850-1930) leta 1886 sklenil, da je atom postal električno nevtralen.
Poleg tega, J. J. Thompson (1856-1940) iz Anglije imajo ali so odkrili elektrone z negativnimi naboji, to pomeni, da mora biti v atomu neka druga vrsta delcev z nasprotnim nabojem. Vendar je Goldstein v iskanju teh delcev pozneje našel pozitivne ione z eksperimentiranjem s katodnimi žarki.
Lastnosti in značilnosti protonov
Vsak od teh protonov je sestavljen iz 2 kvarkov "navzgor" in 1 kvarka "navzdol".
Proton je stabilen sestavljeni delček, veliko večji od elektrona (1836-krat) in obdarjen tudi s pozitivnim osnovnim nabojem 1 (1,6 x 10 ^ -19 C). Sam proton je sestavljen iz treh osnovnih delcev ali kvarkov: dva "gor" (gor) in en "dol" (dol). Njihov razpolovni čas je daljši od 1035 let, takrat so dovzetni za razpadanje.
Ta proton ima tako kot drugi subatomski delci svoj spin, in sicer lastni in nespremenljivi kotni moment, ki je v tem primeru. Ta lastnost je zelo uporabna pri jedrski magnetni resonanci in tudi pri drugih sodobnih tehnoloških aplikacijah.
Struktura protona
Ti protoni in nevtroni imajo tudi strukturo. V protonih in nevtronih najdemo prave elementarne delce, imenovane kvarki. Znotraj jedra so protoni in nevtroni povezani z močnimi silami, temeljnimi interakcijami, ki urejajo vedenje kvarkov, ki tvorijo posamezne protone in nevtrone.
Proton ima kvarčno sestavo uud, zato je kvantno število naboja:
q (uud) = + + (-1/3) = +1
Masa tega protona je 938.272 MeV / c2, medtem ko je masa teh treh kvarkov le približno 12 MeV / c2 (le približno 1% masne energije nevtrona). Tako kot protoni je tudi večina mase (energije) teh nevtronov v obliki energije močne jedrske sile (gluoni). Nevtronske kvarke držijo gluoni, delci, ki izmenjujejo močno jedrsko silo.
Protonska stabilnost
Ti prosti protoni (protoni, ki niso vezani na nukleone ali elektrone) so stabilni delci, za katere ni bilo opaziti, da bi se spontano razgradili v druge delce. Te proste protone najdemo naravno v številnih situacijah (npr. Predstavljajo 90% kozmični žarki), pri katerih je energija ali temperatura dovolj visoka, da ju loči od elektronov, ki jih imajo afiniteta.
Razpad protona je povezan tudi z zakonom o ohranjanju barionskega števila. Barionovo število je posploševanje nukleonskega števila, ki se ohrani v nerelativističnih reakcijah in jedrskem razpadu. Baryonov zakon ohranjanja števil navaja, da:
Vsota barionskih števil vseh delcev, ki vstopijo, je enaka vsoti barionskih števil vseh delcev, ki izhajajo iz reakcije.
atomsko jedro
Ker jih običajno najdemo v jedru atoma, so protoni in nevtroni znani kot "nukleoni". Po drugi strani pa elektroni bolj ali manj krožijo okoli njih širjenje.
Ta atomska jedra so povezana z močno jedrsko silo, kar je le v primeru velikih atomov (kot je Uran), ki lahko ali lahko ustvarijo druge sile, na primer elektromagnetiko.
Ti nukleoni so največji odstotek mase katerega koli atoma in zato opredeljujejo razliko med kemičnimi elementi in drugimi: na primer ta atom vodika ima v jedru samo en proton, medtem ko ima helij 2 protona in enega ali dva nevtrona, odvisno od izotopa Specifično.
atomsko število
Atomsko število vsakega elementa je razvidno iz periodnega sistema.
Atomsko število (Z) označuje, koliko protonov ima določena vrsta atoma v jedru. vsak kemični element ima različno atomsko število, čeprav je njegovo kemijsko vedenje nekoliko določeno s številom elektronov, ki krožijo okoli jedra.
Tako ima na primer klor (Cl) v svojem jedru 17 protonov, zato je njegovo atomsko število 17. To število se nikoli ne spreminja, tudi med izotopi (različicami) istega atoma, ker se med seboj razlikujejo le po številu nevtronov v svojih jedrih.
Protonov naboj in masa
V fiziki je ta proton subatomski delec s pozitivnim nabojem 1,6 × 10-19 kulonov in masa 938 MeV (1,6726231 × 10-27 kg ali približno 1836-krat večja od mase elektrona). Atom je običajno sestavljen iz številnih protonov in nevtronov, ki se nahajajo v jedru (središču) atoma, pa tudi iz številnih elektronov, ki obdajajo jedro. V nevtralno nabitih atomih bo število protonov enako številu elektronov. Število protonov v jedru običajno določa kemijske lastnosti atoma. To atomsko jedro je pogosto znano kot jedro, jedro ali tudi nukleon (angleško: nukleon), reakcije, ki se pojavijo ali pa so povezane s temi atomskimi jedri, imenujemo jedrske reakcije.
Fizične lastnosti
Ti protoni imajo nekoliko manjšo maso kot nevtroni v jedru, vendar so 1.836-krat večji od elektronov. Dejanska masa protona je 1,6726 x 10 ^ -27 kilogramov, kar je zelo majhna masa. Simbol "^ -" predstavlja negativni eksponent. Ta številka je decimalna vejica, ki ji sledi 26 ničel, torej številka 16726. Kar zadeva električni naboj, so protoni pozitivni. Ne kot osnovni delci, so protoni pravzaprav narejeni iz 3 drobnih delcev, imenovanih kvarki.
Funkcije v Atomu
Protoni v tem atomskem jedru pomagajo vezati jedro skupaj. Ti protoni privlačijo tudi negativno nabite elektrone in jih shranijo v orbite okoli jedra. Število protonov v jedru tega atoma določa, za kateri kemični element gre. To število je znano kot atomsko število; pogosto označena z veliko začetnico "Z".
Poskusna uporaba
Znotraj masivnega pospeševalnika delcev ti fiziki pospešijo protone na zelo visoke hitrosti in jih tudi prisilijo v trčenje. To ustvari še eno kaskado delcev, ki jo fiziki nato preučijo. Laboratorij za fiziko delcev CERN v Švici trči s protoni, da bi lahko s pomočjo pospeševalnika, imenovanega Veliki hadronski trkalnik (LHC), preučeval njihovo notranjo strukturo. Ti delci so nato omejeni z močnimi magneti, ki jih zadržujejo v tem 27-kilometrskem obroču, preden trčijo.
Poskus je podoben cilju, da bi v majhnem obsegu poustvarili oblike snovi, ki so obstajale nekje po velikem poku.
Energija za zvezde
Na soncu in vseh drugih zvezdah se ti protoni z jedrsko fuzijo kombinirajo z drugimi protoni. Ta fuzija nato zahteva temperaturo približno 1 milijon stopinj Celzija. Zaradi visoke temperature se dva lažja delca stopita v tretji delček. Masa ustvarjenega delca je manjša od dveh prvotnih delcev skupaj.
Nato je Albert Einstein leta 1905 odkril, da se snov in energija lahko ali lahko pretvorita iz ene oblike v drugo. To pojasnjuje, kako je izguba mase, izgubljene v fuzijskem procesu, videti kot energija, ki jo oddajajo zvezde.
Primer protona
Prosti protoni obstajajo. Jedro atoma vodika ali tudi ion H + je primer protona. Ne glede na izotop ima vsak atom vodika 1 proton; vsak atom helija vsebuje 2 protona; vsak litijev atom vsebuje 3 protone itd.
Tako je razlaga definicije protona, strukture, lastnosti, naboja, zgodovine in primerov, upajmo, da je opisano lahko koristno za vas. Hvala vam
Poglej tudiRazumevanje spretnosti, vrst, primerov in mnenja strokovnjakov
Poglej tudiOpredelitev zavrnitve krogle, tehnike, polja, pravil in sloga
Poglej tudiDavki: opredelitev, funkcije, ugodnosti in vrste po mnenju strokovnjakov