Вся матерія складається з елементів. Але чому ж всі навколо так відрізняється? Відповідь пов'язаний з крихітними частинками. Їх називають протонами. На відміну від електронів, що мають негативний заряд, ці елементарні частинки мають позитивний заряд. Що це за частки і як вони працюють?

Протони скрізь

Яка елементарна частинка має позитивний заряд? Все, чого можна торкнутися, побачити і відчути, складається з атомів, найменших будівельних блоків, з яких складаються тверді тіла, рідини і гази. Вони занадто малі, щоб їх можна було розглянути більш уважно, але з них складаються такі речі, як ваш комп'ютер, вода, яку ви п'єте, і навіть повітря, яким ви дихаєте. Існує багато типів атомів, включаючи атоми кисню, азоту та заліза. Кожен з цих типів називається елементами.


Деякі з них - це гази (кисень). Елемент нікелю має сріблястий колір. Існують і інші особливості, які відрізняють ці найдрібніші частинки один від одного. Що насправді робить ці елементи різними? Відповідь проста: їх атоми мають різну кількість протонів. Ця елементарна частинка має позитивний заряд і знаходиться всередині центру атома.

Всі атоми унікальні

Атоми дуже схожі, однак різна кількість протонів робить їх унікальним типом елемента. Наприклад, атоми кисню мають 8 протонів, атоми водню мають лише 1 а атоми золота - 79. Можна багато розповісти про атом, просто підрахувавши його протони. Ці елементарні частинки знаходяться в самому ядрі. Спочатку вважалося, що вони є фундаментальною частинкою, однак недавні дослідження показали, що протони складаються з більш дрібних інгредієнтів - кварків.

Що таке протон?

Яка елементарна частинка має позитивний заряд? Це протон. Так називають субатомную частинку, яка є в ядрі кожного атома. Фактично число протонів в кожному атомі - це атомний номер. До недавнього часу він вважався фундаментальною частинкою. Однак нові технології привели до відкриття того, що протон складається з менших частинок, названих кварками. Кварк - фундаментальна частинка матерії, яка лише нещодавно була виявлена.

Звідки беруться протони?

Елементарна частинка, що має позитивний заряд, називається протоном. Ці елементи можуть утворюватися в результаті появи нестійких нейтронів. Через приблизно 900 секунд відскочив від ядра нейтрон розпадеться на інші елементарні частинки атома: протон, електрон і антинейтрино. На відміну від нейтрона, вільний протон стабільний. Коли вільні протони взаємодіють один з одним, вони утворюють молекули водню. Наше сонце, як і більшість інших зірок у Всесвіті, в основному складається з водню. Протон - це найменша елементарна частинка, яка має заряд +1. Електрон має заряд -1 а нейтрон не має заряду зовсім.

Субатомні частинки: місце розташування і заряд

Елементи характеризуються своєю атомною структурою, що складається з субатомних елементарних часток: протонів, нейтронів і електронів. Перші дві групи знаходяться в ядрі (центрі) атома і мають масу одиниці атомної маси. Електрони знаходяться за межами ядра, в зонах, які називаються «оболонками». Вони майже нічого не важать. При розрахунку атомної маси звертається увага тільки на протони і нейтрони. Маса атома являє собою їх суму.
Підсумовуючи атомну масу всіх атомів у молекулі, можна оцінити молекулярну масу, яка виражається в одиницях атомної маси (так званих дальтонах) . Кожна з важких частинок (нейтрон, протон) важить одну атомну масу, тому атом гелію (He), який має два протона, два нейтрона і два електрона, важить близько чотирьох одиниць атомної маси (два протони плюс два нейтрона). В додаток до розташування і масі кожна субатомна частинка володіє властивістю, званим «зарядом». Він може бути «позитивним» або «негативним». Елементи з однаковим зарядом схильні відбивати один одного, а предмети з протилежними зарядами схильні залучати один одного. Яка елементарна частинка має позитивний заряд? Це протон. Нейтрони не мають заряду, що дає ядру загальний позитивний заряд. Кожен електрон має негативний заряд, що дорівнює по силі позитивному заряду протона. Електрони і протони ядра притягуються один до одного, і це сила, яка утримує атом разом, подібно силі гравітації, яка утримує Місяць на орбіті навколо Землі.

Стабільна субатомна частинка

Яка елементарна частинка має позитивний заряд? Відповідь відома: протон. До того ж він дорівнює за величиною одиниці заряду електрона. Однак маса його у стані спокою становить 167262 x 10 -27 кг , що в 1836 разів більше маси електрона. Протони разом з електрично нейтральними частинками, званими нейтронами, становлять усі атомні ядра, за винятком водню. Кожне ядро даного хімічного елемента має таку ж кількість протонів. Атомний номер елемента і визначає його положення в періодичній таблиці.

Відкриття протона

Елементарна частинка, що має позитивний заряд, - це протон, відкриття якого датується найбільш ранніми дослідженнями атомної структури. При изучаении потоків іонізованих газоподібних атомів і молекул, з яких були видалені електрони, була визначена позитивна частка, рівна по масі атома водню. Ернест Резерфорд (1919) показав, що азот при бомбардуванні альфа-частинками викидає те, що здається воднем. До 1920 році він виділив з ядер водню елементарну частинку, назвавши її протоном.
Високоенергетичні дослідження фізики частинок в кінці ХХ століття вдосконалили структурний розуміння природи протона всередині групи субатомних частинок. Було показано, що протони і нейтрони складаються з більш дрібних частинок і класифікуються як баріони - частинки, що складаються з трьох елементарних одиниць речовини, відомих як кварки.

Субатомна частинка: до великої єдиної теорії

Атом є малою частиною матерії, яка являє собою конкретний елемент. Деякий час вважалося, що він був найменшою частиною матерії, яка могла існувати. Але в кінці XIX століття і на початку ХХ вчені виявили, що атоми складаються з певних субатомних частинок і що незалежно від того, який елемент, ті ж самі субатомні частинки складають атом. Число різних субатомних частинок - єдине, що змінюється. Вчені тепер визнають, що є багато субатомних частинок. Але для того, щоб бути успішним в хімії, вам дійсно потрібно мати справу з трьома основними: протонами, нейтронами і електронами. Матерія може бути електрично заряджена одним з двох способів: позитивним чи негативним. Як елементарна частинка, що має позитивний заряд, називається? Відповідь проста: протон, саме він несе одну одиницю позитивного заряду. А завдяки наявності негативно заряджених електронів, сам атом є нейтральним. Іноді деякі атоми можуть отримати або втратити електрони і отримати заряд. У цьому випадку їх називають іонами.

Елементарні частинки атома: упорядкована система

Атом має систематичну і впорядковану структуру, що забезпечує стабільність і відповідає за всілякі властивості матерії. Вивчення цих субатомних частинок почалося понад сто років тому, і до цього часу ми вже багато знаємо про них. вчені з'ясували, що велика частина атома порожня і малонаселена «електронами». Вони є негативно зарядженими легкими частинками, які обертаються навколо центральної важкої частини, що становить 9999 % від всієї маси атома. З'ясувати природу електронів було простіше, однак після численних геніальних досліджень стало відомо, що ядро включає в себе позитивні протони і нейтральні нейтрони.

Кожна одиниця у Всесвіті складається з атомів

Ключ до розуміння більшості властивостей матерії полягає в тому, що кожна одиниця в нашій Всесвіту складається з атомів. Існує 92 природних типу атомів, і вони утворюють молекули, з'єднання та інші типи речовин для створення складного світу навколо нас. Хоча назва «атом» було отримано від грецького слова atomos, що означає «неподільний», сучасна фізика показала, що він не є кінцевим будівельним блоком матерії і справді «ділиться» на субатомні частинки. Вони є реальними фундаментальними сутностями, з яких складається весь світ.