Заряд протона - базисна величина фізики елементарних частинок
Якщо ви знайомі з будовою атома, то напевно знаєте, що атом будь-якого елемента складається з трьох видів елементарних частинок: протонів, електронів, нейтронів. Протони в поєднанні з нейтронами утворюють атомне ядро хімічного елемента. Так як заряд протона позитивний, атомне ядро завжди заряджена позитивно. Електричний заряд атомного ядра компенсується оточуючим його хмарою інших елементарних частинок. Негативно заряджений електрон - це та складова атома, яка стабілізує заряд протона. Залежно від того, яка кількість електронів оточує атомне ядро, елемент може бути або електрично нейтральним (у разі рівності кількості протонів і електронів в атомі), або мати позитивний або негативний заряд (у разі нестачі або надлишку електронів, відповідно). Атом елемента, що несе на собі певний заряд, іменується іоном.
Важливо пам`ятати, що саме числом протонів визначаються властивості елементів і їх положення в періодичній таблиці ім. Д. І. Менделєєва. Вміщені в атомному ядрі нейтрони не мають заряду. Через те що маси нейтрона і протона співставні і практично дорівнюють один одному, а маса електрона мізерно мала в порівнянні з ними (в 1836 разів менше маси протона), то число нейтронів в ядрі атома відіграє дуже важливу роль, а саме: визначає стабільність системи і швидкість розпаду радіоактивних ядер. Змістом нейтронів визначається ізотоп (різновид) елемента.
Однак через невідповідність мас заряджених частинок протони й електрони мають різні питомі заряди (ця величина визначається відношенням заряду елементарної частинки до її маси). Внаслідок цього питома заряд протона дорівнює 9,578756 (27) middot-107 Кл / кг проти -1,758820088 (39) middot-1011 у електрона. Через високого значення питомого заряду вільні протони не можуть існувати в рідких середовищах: вони піддаються гідратації.
Маса і заряд протона - це конкретні величини, які вдалося встановити ще на початку минулого сторіччя. Хто ж із учених зробив це - одне з найбільших - відкриття двадцятого століття? Ще в 1913 році Резерфорд, грунтуючись на тому, що маси всіх відомих хімічних елементів більше маси атома водню в ціле число раз, припустив, що ядро атома водню входить в ядро атома будь-якого елемента. Дещо пізніше Резерфорд провів досвід, в якому вивчав взаємодію ядер атома азоту з альфа-частками. В результаті проведеного експерименту з ядра атома вилетіла частка, яку Резерфорд назвав «протон» (від грецького слова «протос» - перший) і припустив, що вона і є ядром атома водню. Припущення було доведено експериментально в ході повторного проведення цього наукового досвіду в камері Вільсона.
Тим же Резерфордом в 1920 році було висловлена гіпотеза про існування в атомному ядрі частинки, маса якої дорівнює масі протона, але не несучої на собі ніякого електричного заряду. Однак самому Резерфорду виявити цю частку не вдалося. Зате в 1932 році його учень Чедвік експериментально довів існування в атомному ядрі нейтрона - частинки, як і передбачав Резерфорд, приблизно рівною по масі протона. Виявити нейтрони було складніше, тому що вони не мають електричного заряду і, відповідно, не вступають у взаємодії з іншими ядрами. Відсутністю заряду пояснюється така властивість нейтронів як дуже висока проникаюча здатність.
Протони і нейтрони пов`язані в атомному ядрі дуже сильним взаємодією. Зараз фізики сходяться на думці, що дві ці елементарні ядерні частинки дуже схожі один на одного. Так, вони мають рівні спини, і ядерні сили діють на них абсолютно однаково. Єдина відмінність - заряд протона позитивний, нейтрон ж взагалі не має заряду. Але так як електричний заряд в ядерних взаємодіях не має ніякого значення, він може розглядатися лише як певна мітка протона. Якщо ж позбавити протон електричного заряду, то він втратить свою індивідуальність.
Відкриття протона і нейтрона Після того, як було відкрито, що речовини складаються з молекул, а ті в свою чергу - з атомів, перед вченими-фізиками постало нове питання. Необхідно було встановити структуру атомів - з чого ж складаються вони. За рішення цього непростого завдання…
Що таке валентні електрони? Викладачам фізики і хімії в навчальних закладах добре відомо, що набагато простіше пояснити яку-небудь тему, якщо вдатися до аналогій або скористатися наближеними прикладами, роз'яснюючи «на пальцях». Хоча наведені описи можуть не повністю…
Класифікація елементарних частинок Наскільки різноманітні елементарні частинки, настільки ж різноманітні і їх характеристики. Саме на підставі характеристик і складена класифікація елементарних частинок.Один з найважливіших показників - це маса. Важливо брати до уваги саме масу…
Досліди Резерфорда Вчені не відразу прийшли до правильного розуміння будови атома. Першу модель атома запропонував англійський фізик Дж. Дж. Томсон, який відкрив електрон. Але його модель увійшла в суперечність з дослідами Е. Резерфорда з вивчення розподілу в…
Маса нейтрона, протона, електрона - що спільного? Як тільки трапляється зустрітися з невідомим предметом, так обов'язково виникає меркантильно-життєве питання - а скільки це важить. А от якщо це невідоме - елементарна частинка, що тоді? А нічого, питання залишається тим самим: яка ж маса цієї…
Частинки. Сильна взаємодія Відомо, що для того, щоб будь-який матеріальний предмет змінив свій рух, до нього ззовні має бути додано вектор сили. У повсякденному житті кожен з нас стикається з величезною кількістю різних сил: наприклад, завдяки силам тертя і тяжкості ми можемо…
Що таке альфа розпад Сьогодні ми поговоримо про те, що ж таке альфа розпад і як його можна пояснити з точки зору класичної та альтернативної теорій. Існування матеріального світу можливе лише завдяки тому, що структури, з яких складається будь-яка речовина, мають…
Енергія іонізації атома Енергія іонізації - основна характеристика атома. Саме вона визначає природу і міцність хімічних зв'язків, які здатний утворювати атом. Відновні властивості речовини (простого) також залежать від цієї характеристики.Поняття «енергія іонізації» іноді…
Електричний заряд Всі тіла складаються з неподільних найдрібніших частинок, які називаються елементарними. Вони мають масу і здатні притягатися один до одного. За законом всесвітнього тяжіння, при збільшенні відстані між частинками сила тяжіння відносно повільно…
Будова атомного ядра: історія вивчення та сучасні характеристики Будова атомного ядра становить один з найпринциповіших питань сучасної науки. Постійно вироблені в цій області експерименти дозволили вченим не тільки з високим ступенем точності визначити, що з себе представляє атом, але й активно використовувати…
Планетарна модель атома: теоретичне обгрунтування та практичні докази Відкриття електрона в який вже раз поставило перед вченими всього світу питання: яке ж внутрішньо будову атома? Природно, що розгледіти навіть в найпотужніший мікроскоп, як там все влаштовано, неможливо. Тому різні вчені пропонували свої версії…
З чого складається атом будь-якої речовини? Атом, як відокремлена одиниця, побудований з ядра, зарядженого позитивним електричним зарядом, і з електронів, несучих негативних заряд. Ось з чого складається атом.У його центрі розташовується ядро, яке утворюють ще більш дрібні частинки - протони…
Основи неорганічної хімії. Ступінь окислювання Ступінь окислення - це умовний заряд атома елемента в молекулі. Дане поняття є фундаментальним в неорганічної хімії, без його розуміння неможливо уявити собі процеси окислювально-відновних реакцій, типів зв'язків в молекулах, хімічні та фізичні…