Vi forklarer, hvad protoner er, hvordan de blev opdaget, deres egenskaber og karakteristika. Også hvad er nukleoner.
Hvad er en proton?
Protonen er en type afsubatomare partikel, altså en af de mindste partikler, der udgør atomet. Den tilhører fermionfamilien og er udstyret medelektrisk ladning positiv.
Allestof er lavet afatomer, og disse er til gengæld i det væsentlige sammensat af tre typer partikler udstyret med forskellig elektrisk ladning: elektroner (negativ ladning), denneutroner (neutral ladning) og protoner (positiv ladning).
I lang tid troede man, at protonen var en fundamental type partikel, det vil sige, at den ikke kunne opdeles. Men i dag er der stærke beviser for, at den er sammensat af kvarker.
Under alle omstændigheder er protonen en stabil subatomær partikel. I modsætning til elektronen, der kredser om atomets kerne, er protoner indeholdt i atomkernen sammen med neutroner, der bidrager med det meste af atommassen.
Opdagelse af protonen
Protoner blev opdaget i 1918 af Ernest Rutherford (1871-1937), en britisk kemiker og fysiker. Midt i forsøg med gas af nitrogen, bemærkede Rutherford, at hans instrumenter detekterede tilstedeværelsen af brintkerner ved at affyre alfapartikler mod gassen.
Han konkluderede, at disse kerner måtte være fundamentale partikler af stof, uden at vide på det tidspunkt, at netop kernen i brintatomet indeholder en enkelt partikel: en proton. Det blev således besluttet at forsyne brint med Atom nummer 1.
Det er dog kendt fra tidligere videnskabelige erfaringer, der førte til denne opdagelse. For eksempel fandt den tyske fysiker Eugene Goldstein (1850-1930) i 1886 positive ioner inde i atomet, gennem eksperimenter med katodestråler.
Derudover havde briten J. J. Thompson (1856-1940) allerede opdaget elektroner og deres negative ladning, det vil sige, at det var nødvendigt, at der var en anden type partikel med modsat ladning i atomet.
Protonens egenskaber og karakteristika
Protoner er stabile sammensatte partikler, meget mere massive end en elektron (1836 gange) og udstyret med en positiv elementær ladning på 1 (1,6 x 10-19 C). De er sammensat af tre elementarpartikler eller kvarker: to"op"(Ovenfor) og en"ned"(nedenfor). Deres halveringstid er større end 1035 år, hvorfra de er modtagelige for nedbrydning.
Protoner har ligesom andre subatomære partikler deres eget spin, det vil sige et iboende og ufravigeligt vinkelmomentum, som i dette tilfælde er ½. Denne egenskab er især nyttig til kernemagnetisk resonans og andre moderne teknologiske anvendelser.
Nukleoner
Da de normalt findes i atomkernen, er protoner og neutroner kendt som "nukleoner". Elektronerne kredser derimod mere eller mindre spredt rundt om dem.
Nukleoner er bundet sammen af stærke kernekræfter, som kun i særligt store atomer (som f.eks. Uran) kan give efter for andre kræfter, som f.eks. elektromagnetisk.
Nukleoner udgør den største procentdel af masse af ethvert atom og derfor bestemme forskellen mellem a kemisk element og den anden: for eksempel har brintatomet kun én proton i sin kerne, mens heliumatomet har to protoner og én eller to neutroner, afhængig af den specifikke isotop.
Atom nummer
I det periodiske system kan hvert grundstofs atomnummer observeres.Det Atom nummer (Z) angiver, hvor mange protoner en type atom har i sin kerne. Hvert kemisk grundstof har et forskelligt atomnummer, selvom dets kemiske opførsel snarere bestemmes af antallet af elektronerkredsløb omkring sin kerne (som for et neutralt atom er lig med antallet af protoner).
Således har for eksempel klor (Cl) 17 protoner i sin kerne, så dets atomnummer er 17. Dette tal varierer aldrig, heller ikke mellem isotoper (versioner) af det samme atom, da de kun adskiller sig ja med tallet af neutroner i dens kerne.