Вся материя состоит из элементов. Но почему же все вокруг нас так отличается? Ответ связан с крошечными частицами. Их называют протонами. В отличие от электронов, имеющих отрицательный заряд, эти элементарные частицы имеют положительный заряд. Что это за частицы и как они работают?
Протоны везде
Какая элементарная частица имеет положительный заряд? Все, чего можно коснуться, увидеть и почувствовать, состоит из атомов, самых маленьких строительных блоков, из которых состоят твердые тела, жидкости и газы. Они слишком малы, чтобы их можно было рассмотреть более внимательно, но из них состоят такие вещи, как ваш компьютер, вода, которую вы пьете, и даже воздух, которым вы дышите. Существует много типов атомов, включая атомы кислорода, азота и железа. Каждый из этих типов называется элементами.
Все атомы уникальны
Атомы очень похожи, однако разное количество протонов делает их уникальным типом элемента. Например, атомы кислорода имеют 8 протонов, атомы водорода имеют только 1, а атомы золота - 79. Можно многое рассказать об атоме, просто подсчитав его протоны. Эти элементарные частицы находятся в самом ядре. Первоначально считалось, что они являются фундаментальной частицей, однако недавние исследования показали, что протоны состоят из более мелких ингредиентов - кварков.
Что такое протон?
Какая элементарная частица имеет положительный заряд? Это протон. Так называют субатомную частицу, которая есть в ядре каждого атома. Фактически число протонов в каждом атоме - это атомный номер. До недавнего времени он считался фундаментальной частицей. Однако новые технологии привели к открытию того, что протон состоит из меньших частиц, называемых кварками. Кварк - фундаментальная частица материи, которая только недавно была обнаружена.
Откуда берутся протоны?
Элементарная частица, имеющая положительный заряд, называется протоном. Эти элементы могут образовываться в результате появления неустойчивых нейтронов. Спустя примерно 900 секунд отскочивший от ядра нейтрон распадется на другие элементарные частицы атома: протон, электрон и антинейтрино.
Субатомные частицы: местоположение и заряд
Элементы характеризуются своей атомной структурой, состоящей из субатомных элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов. Первые две группы находятся в ядре (центре) атома и имеют массу единицы атомной массы. Электроны находятся за пределами ядра, в зонах, которые называются «оболочками». Они почти ничего не весят. При расчете атомной массы обращается внимание только на протоны и нейтроны. Масса атома представляет собой их сумму.
Суммируя атомную массу всех атомов в молекуле, можно оценить молекулярную массу, которая выражается в единицах атомной массы (так называемых дальтонах) . Каждая из тяжелых частиц (нейтрон, протон) весит одну атомную массу, поэтому атом гелия (He), который имеет два протона, два нейтрона и два электрона, весит около четырех единиц атомной массы (два протона плюс два нейтрона). В дополнение к местоположению и массе каждая субатомная частица обладает свойством, называемым «зарядом». Он может быть «положительным» или «отрицательным».
Элементы с одинаковым зарядом склонны отражать друг друга, а предметы с противоположными зарядами склонны привлекать друг друга. Какая элементарная частица имеет положительный заряд? Это протон. Нейтроны не имеют заряда вовсе, что дает ядру общий положительный заряд. Каждый электрон имеет отрицательный заряд, который равен по силе положительному заряду протона. Электроны и протоны ядра притягиваются друг к другу, и это сила, которая удерживает атом вместе, подобно силе гравитации, которая удерживает Луну на орбите вокруг Земли.
Стабильная субатомная частица
Какая элементарная частица имеет положительный заряд? Ответ известен: протон. К тому же он равен по величине единице заряда электрона. Однако масса его в состоянии покоя составляет 1,67262 × 10-27 кг , что в 1836 раз больше массы электрона. Протоны вместе с электрически нейтральными частицами, называемыми нейтронами, составляют все атомные ядра, за исключением водорода. Каждое ядро данного химического элемента имеет такое же количество протонов. Атомный номер этого элемента и определяет его положение в периодической таблице.
Открытие протона
Элементарная частица, имеющая положительный заряд, - это протон, открытие которого датируется самыми ранними исследованиями атомной структуры. При изучаении потоков ионизированных газообразных атомов и молекул, из которых были удалены электроны, была определена положительная частица, равная по массе атому водорода. Эрнест Резерфорд (1919 г.) показал, что азот при бомбардировке альфа-частицами выбрасывает то, что кажется водородом. К 1920 году он выделил из ядер водорода элементарную частицу, назвав ее протоном.
Высокоэнергетические исследования физики частиц в конце ХХ века усовершенствовали структурное понимание природы протона внутри группы субатомных частиц. Было показано, что протоны и нейтроны состоят из более мелких частиц и классифицируются как барионы - частицы, состоящие из трех элементарных единиц вещества, известных как кварки.
Субатомная частица: к великой единой теории
Атом является малой частью материи, которая представляет собой конкретный элемент. Некоторое время считалось, что он был наименьшей частью материи, которая могла существовать. Но в конце XIX века и в начале ХХ ученые обнаружили, что атомы состоят из определенных субатомных частиц и что независимо от того, какой элемент, те же самые субатомные частицы составляют атом. Число различных субатомных частиц - единственное, что меняется.
Ученые теперь признают, что есть много субатомных частиц. Но для того, чтобы быть успешным в химии, вам действительно нужно иметь дело только с тремя основными: протонами, нейтронами и электронами. Материя может быть электрически заряжена одним из двух способов: положительным или отрицательным.
Как элементарная частица, имеющая положительный заряд, называется? Ответ прост: протон, именно он несет одну единицу положительного заряда. А благодаря наличию отрицательно заряженных электронов, сам атом является нейтральным. Иногда некоторые атомы могут получить или потерять электроны и получить заряд. В этом случае их принято называть ионами.
Элементарные частицы атома: упорядоченная система
Атом имеет систематическую и упорядоченную структуру, обеспечивающую стабильность и отвечающую за всевозможные свойства материи. Изучение этих субатомных частиц началось более ста лет назад, и к настоящему времени мы уже многое знаем о них. ученые выяснили, что большая часть атома пуста и малонаселена «электронами». Они являются отрицательно заряженными легкими частицами, которые вращаются вокруг центральной тяжелой части, которая составляет 99,99 % от всей массы атома. Выяснить природу электронов было проще, однако после многочисленных гениальных исследований стало известно, что ядро включает в себя положительные протоны и нейтральные нейтроны.
Каждая единица во Вселенной состоит из атомов
Ключ к пониманию большинства свойств материи состоит в том, что каждая единица в нашей Вселенной состоит из атомов. Существует 92 естественных типа атомов, и они образуют молекулы, соединения и другие типы веществ для создания сложного мира вокруг нас. Хотя название «атом» было получено от греческого слова átomos, что означает «неделимое», современная физика показала, что он не является конечным строительным блоком материи и действительно «делится» на субатомные частицы. Они являются реальными фундаментальными сущностями, из которых состоит весь мир.
