Sva materija je sastavljena od elemenata. Ali zašto je sve oko nas tako drugačije? Odgovor ima veze sa sitnim česticama. Zovu se protoni. Za razliku od elektrona koji imaju negativan naboj, ove elementarne čestice imaju pozitivan naboj. Šta su ove čestice i kako rade?
Protoni posvuda
Koja elementarna čestica ima pozitivan naboj? Sve što se može dodirnuti, vidjeti i osjetiti sastoji se od atoma, najmanjih građevinskih blokova koji čine čvrste tvari, tekućine i plinove. Oni su premali da bi ih bolje pogledali, ali čine stvari poput vašeg kompjutera, vode koju pijete, pa čak i zraka koji udišete. Postoje mnoge vrste atoma, uključujući kiseonik, dušik i željezo. Svaki od ovih tipova se naziva elementima.
Neki od njih su gasovi (kiseonik). Element nikla je srebrne boje. Ima i drugihkarakteristike koje razlikuju ove sitne čestice jedne od drugih. Šta zapravo čini ove elemente različitim? Odgovor je jednostavan: njihovi atomi imaju različit broj protona. Ova elementarna čestica ima pozitivan naboj i nalazi se unutar centra atoma.
Svi atomi su jedinstveni
Atomi su vrlo slični, ali različit broj protona čini ih jedinstvenom vrstom elementa. Na primjer, atomi kisika imaju 8 protona, atomi vodonika imaju samo 1, a atomi zlata imaju 79. Možete reći puno o atomu samo prebrojavanjem njegovih protona. Ove elementarne čestice se nalaze u samom jezgru. Prvobitno se smatralo da je fundamentalna čestica, međutim, nedavne studije su pokazale da se protoni sastoje od manjih sastojaka zvanih kvarkovi.
Šta je proton?
Koja elementarna čestica ima pozitivan naboj? Ovo je proton. Ovo je naziv subatomske čestice koja se nalazi u jezgru svakog atoma. U stvari, broj protona u svakom atomu je atomski broj. Do nedavno se smatrao fundamentalnom česticom. Međutim, nove tehnologije dovele su do otkrića da se proton sastoji od manjih čestica zvanih kvarkovi. Kvark je fundamentalna čestica materije koja je tek nedavno otkrivena.
Odakle dolaze protoni?
Elementarna čestica sa pozitivnim nabojem,zove proton. Ovi elementi mogu nastati kao rezultat pojave nestabilnih neutrona. Nakon otprilike 900 sekundi, neutron koji se odbija od jezgra će se raspasti na druge elementarne čestice atoma: proton, elektron i antineutrino.
Za razliku od neutrona, slobodni proton je stabilan. Kada slobodni protoni međusobno djeluju, formiraju molekule vodika. Naše sunce, kao i većina drugih zvijezda u svemiru, uglavnom je vodonik. Proton je najmanja elementarna čestica koja ima naboj od +1. Elektron ima naelektrisanje od -1, dok neutron uopšte nema naelektrisanje.
Subatomske čestice: lokacija i punjenje
Elemente karakteriše njihova atomska struktura, koja se sastoji od subatomskih elementarnih čestica: protona, neutrona i elektrona. Prve dvije grupe nalaze se u jezgru (centru) atoma i imaju masu od jedne atomske mase. Elektroni se nalaze izvan jezgra, u zonama koje se nazivaju "ljuske". Nemaju skoro ništa. Prilikom izračunavanja atomske mase pažnja se obraća samo na protone i neutrone. Masa atoma je njihov zbir.
Sabiranjem atomske mase svih atoma u molekulu, može se procijeniti molekulska masa, koja je izražena u jedinicama atomske mase (zvane d altoni). Svaka od teških čestica (neutron, proton) teži jednu atomsku masu, pa atom helija (He) kojiima dva protona, dva neutrona i dva elektrona, težak je oko četiri jedinice atomske mase (dva protona plus dva neutrona). Pored lokacije i mase, svaka subatomska čestica ima svojstvo zvano "naboj". Može biti "pozitivno" ili "negativno".
Elementi sa istim nabojem imaju tendenciju da reflektuju jedni druge, dok objekti sa suprotnim naelektrisanjem imaju tendenciju da se privlače. Koja elementarna čestica ima pozitivan naboj? Ovo je proton. Neutroni uopće nemaju naboj, što jezgru daje ukupni pozitivan naboj. Svaki elektron ima negativan naboj, koji je po snazi jednak pozitivnom naboju protona. Elektroni i protoni jezgra se privlače jedni prema drugima, a to je sila koja drži atom zajedno, slično sili gravitacije koja drži Mjesec u orbiti oko Zemlje.
Stabilna subatomska čestica
Koja elementarna čestica ima pozitivan naboj? Odgovor je poznat: proton. Osim toga, ona je po veličini jednaka jediničnom naboju elektrona. Međutim, njegova masa u mirovanju je 1,67262 × 10-27 kg, što je 1836 puta više od mase elektrona. Protoni, zajedno s električnim neutralnim česticama zvanim neutroni, čine sva atomska jezgra osim vodika. Svako jezgro datog hemijskog elementa ima isti broj protona. Atomski broj ovog elementa određuje njegovu poziciju u periodnom sistemu.
Otkriće protona
Elementarna čestica sa pozitivnim nabojem je proton, čije otkriće datira još od najranijih studija atomske strukture. Prilikom proučavanja tokova ioniziranih plinovitih atoma i molekula, iz kojih su uklonjeni elektroni, određena je pozitivna čestica, po masi jednaka atomu vodika. Ernest Rutherford (1919) je pokazao da azot, kada je bombardovan alfa česticama, emituje ono što izgleda kao vodonik. Do 1920. izolovao je elementarnu česticu iz jezgara vodonika, nazivajući je protonom.
Istraživanja fizike visokih energija na kraju 20. stoljeća poboljšala su strukturno razumijevanje prirode protona unutar grupe subatomskih čestica. Pokazalo se da se protoni i neutroni sastoje od manjih čestica i klasificirani su kao barioni - čestice sastavljene od tri elementarne jedinice materije poznate kao kvarkovi.
Subatomska čestica: ka velikoj ujedinjenoj teoriji
Atom je mali komad materije, koji je specifičan element. Neko vrijeme se vjerovalo da je to najmanji komad materije koji može postojati. Ali krajem 19. i početkom 20. vijeka, naučnici su otkrili da se atomi sastoje od određenih subatomskih čestica i da bez obzira koji element, iste subatomske čestice čine atom. Broj različitih subatomskih čestica je jedina stvar koja se mijenja.
Naučnici sada prepoznaju da postoji mnogo subatomskih čestica. Ali da biste bili uspješni u hemiji, trebate se baviti samo tri glavna: protonima, neutronima i elektronima. Materija može biti električno napunjena na jedan od dva načina: pozitivno ili negativno.
Kako se zove elementarna čestica s pozitivnim nabojem? Odgovor je jednostavan: proton je taj koji nosi jednu jedinicu pozitivnog naboja. A zbog prisutnosti negativno nabijenih elektrona, sam atom je neutralan. Ponekad neki atomi mogu dobiti ili izgubiti elektrone i dobiti naboj. U ovom slučaju, oni se nazivaju joni.
Elementarne čestice atoma: uređeni sistem
Atom ima sistematsku i uređenu strukturu koja obezbeđuje stabilnost i odgovorna je za sve vrste svojstava materije. Proučavanje ovih subatomskih čestica počelo je prije više od stotinu godina, a do sada već znamo mnogo o njima. naučnici su otkrili da je veći dio atoma prazan i rijetko naseljen "elektronima". To su negativno nabijene svjetlosne čestice koje se okreću oko središnjeg teškog dijela, što čini 99,99% ukupne mase atoma. Otkrivanje prirode elektrona bilo je lakše, ali nakon brojnih genijalnih istraživanja postalo je poznato da jezgro uključuje pozitivne protone i neutralne neutrone.
Svaka jedinica u svemiru se sastoji od atoma
Ključ za razumijevanje većine svojstava materije je da se svaka jedinica u našem svemiru sastoji od atoma. Postoje 92 prirodne vrste atoma, i oni formiraju molekule, spojeve i druge vrste supstanci kako bi stvorili složeni svijet oko nas. Iako je naziv "atom" izveden iz grčke riječi átomos, što znači "nedjeljiv", moderna fizika je pokazala da on nije konačni građevni blok materije i da se zaista "dijeli" na subatomske čestice. Oni su pravi fundamentalni entiteti koji čine cijeli svijet.
