همه ماده از عناصر تشکیل شده است. اما چرا همه چیز در اطراف ما اینقدر متفاوت است؟ پاسخ مربوط به ذرات ریز است. به آنها پروتون می گویند. برخلاف الکترون ها که بار منفی دارند، این ذرات بنیادی دارای بار مثبت هستند. این ذرات چیست و چگونه کار می کنند؟
پروتون در همه جا
کدام ذره بنیادی بار مثبت دارد؟ هر چیزی که می توان لمس کرد، دید و احساس کرد از اتم ها تشکیل شده است، کوچکترین اجزای سازنده جامدات، مایعات و گازها. آنها کوچکتر از آن هستند که نمی توان دقیق تر به آنها نگاه کرد، اما چیزهایی مانند رایانه شما، آبی که می نوشید و حتی هوایی که تنفس می کنید را تشکیل می دهند. انواع مختلفی از اتم ها از جمله اکسیژن، نیتروژن و آهن وجود دارد. هر یک از این انواع عناصر نامیده می شوند.
برخی از آنها گاز (اکسیژن) هستند. عنصر نیکل به رنگ نقره ای است. دیگران هستندویژگی هایی که این ذرات ریز را از یکدیگر متمایز می کند. در واقع چه چیزی این عناصر را متفاوت می کند؟ پاسخ ساده است: اتم های آنها تعداد پروتون های متفاوتی دارند. این ذره بنیادی دارای بار مثبت است و در داخل مرکز اتم قرار دارد.
همه اتم ها منحصر به فرد هستند
اتم ها بسیار شبیه به هم هستند، اما تعداد متفاوت پروتون ها آنها را به یک نوع عنصر منحصر به فرد تبدیل می کند. برای مثال، اتم‌های اکسیژن دارای 8 پروتون، اتم‌های هیدروژن تنها 1 و اتم‌های طلا دارای 79 پروتون هستند. این ذرات بنیادی در خود هسته قرار دارند. در ابتدا تصور می شد که یک ذره بنیادی است، اما مطالعات اخیر نشان داده اند که پروتون ها از مواد کوچکتری به نام کوارک تشکیل شده اند.
پروتون چیست؟
کدام ذره بنیادی بار مثبت دارد؟ این یک پروتون است. این نام ذره زیر اتمی است که در هسته هر اتم قرار دارد. در واقع تعداد پروتون های هر اتم عدد اتمی است. تا همین اواخر، آن را یک ذره بنیادی می دانستند. با این حال، فن آوری های جدید منجر به کشف این موضوع شده است که پروتون از ذرات کوچکتری به نام کوارک تشکیل شده است. کوارک یک ذره اساسی از ماده است که به تازگی کشف شده است.
پروتون ها از کجا می آیند؟
یک ذره بنیادی با بار مثبت،پروتون نامیده می شود. این عناصر می توانند در نتیجه ظهور نوترون های ناپایدار تشکیل شوند. پس از حدود 900 ثانیه، نوترونی که از هسته منعکس می شود، به ذرات بنیادی دیگر اتم تجزیه می شود: یک پروتون، یک الکترون و یک پادنوترینو.
بر خلاف نوترون، پروتون آزاد پایدار است. هنگامی که پروتون های آزاد با یکدیگر برهمکنش می کنند، مولکول های هیدروژن را تشکیل می دهند. خورشید ما، مانند سایر ستارگان جهان، عمدتاً هیدروژن است. پروتون کوچکترین ذره بنیادی است که بار 1+ دارد. یک الکترون دارای بار 1- است، در حالی که یک نوترون اصلاً بار ندارد.
ذرات زیر اتمی: مکان و شارژ
عناصر با ساختار اتمی خود مشخص می شوند که از ذرات بنیادی زیر اتمی تشکیل شده است: پروتون، نوترون و الکترون. دو گروه اول در هسته (مرکز) اتم قرار دارند و دارای جرم یک اتمی هستند. الکترون ها در خارج از هسته، در مناطقی به نام "پوسته" قرار دارند. وزن آنها تقریباً هیچ است. هنگام محاسبه جرم اتمی، فقط به پروتون ها و نوترون ها توجه می شود. جرم یک اتم مجموع آنهاست.
با جمع کردن جرم اتمی همه اتم های یک مولکول، می توان جرم مولکولی را که بر حسب واحد جرم اتمی (به نام دالتون) بیان می شود، تخمین زد. هر یک از ذرات سنگین (نوترون، پروتون) یک جرم اتمی وزن دارند، بنابراین اتم هلیوم (He) کهدارای دو پروتون، دو نوترون و دو الکترون، وزنی در حدود چهار واحد جرم اتمی (دو پروتون به اضافه دو نوترون) دارد. هر ذره زیر اتمی علاوه بر مکان و جرم، خاصیتی به نام «بار» دارد. می تواند "مثبت" یا "منفی" باشد.
عناصر با بار یکسان تمایل دارند یکدیگر را منعکس کنند، در حالی که اجسام با بارهای مخالف تمایل به جذب یکدیگر دارند. کدام ذره بنیادی بار مثبت دارد؟ این یک پروتون است. نوترون ها اصلاً بار ندارند، که به هسته یک بار کلی مثبت می دهد. هر الکترون دارای بار منفی است که از نظر قدرت برابر با بار مثبت یک پروتون است. الکترون‌ها و پروتون‌های هسته به یکدیگر جذب می‌شوند و این همان نیرویی است که اتم را کنار هم نگه می‌دارد، مشابه نیروی گرانشی که ماه را در مدار دور زمین نگه می‌دارد.
ذره زیراتمی پایدار
کدام ذره بنیادی بار مثبت دارد؟ پاسخ معلوم است: پروتون. علاوه بر این، از نظر قدر برابر با بار واحد الکترون است. با این حال، جرم آن در حالت سکون 1.67262 × 10-27 کیلوگرم است، که 1836 برابر جرم یک الکترون است. پروتون ها همراه با ذرات خنثی الکتریکی به نام نوترون، تمام هسته های اتم را به جز هیدروژن می سازند. هر هسته یک عنصر شیمیایی دارای تعداد پروتون یکسانی است. عدد اتمی این عنصر موقعیت آن را در جدول تناوبی تعیین می کند.
کشف پروتون
یک ذره بنیادی با بار مثبت پروتون است که کشف آن به اولین مطالعات ساختار اتمی برمی گردد. هنگام مطالعه جریان اتم‌ها و مولکول‌های گازی یونیزه شده، که الکترون‌ها از آنها حذف می‌شوند، یک ذره مثبت، برابر جرم یک اتم هیدروژن تعیین شد. ارنست رادرفورد (1919) نشان داد که نیتروژن، هنگامی که با ذرات آلفا بمباران می شود، چیزی که به نظر می رسد هیدروژن است منتشر می کند. در سال 1920، او یک ذره بنیادی را از هسته های هیدروژن جدا کرد و آن را پروتون نامید.
تحقیقات فیزیک ذرات پرانرژی در پایان قرن بیستم درک ساختاری ماهیت پروتون را در گروهی از ذرات زیراتمی بهبود بخشید. نشان داده شده است که پروتون‌ها و نوترون‌ها از ذرات کوچکتری تشکیل شده‌اند و به عنوان باریون‌ها طبقه‌بندی می‌شوند - ذرات متشکل از سه واحد اولیه ماده به نام کوارک.
ذره زیر اتمی: به سوی یک نظریه یکپارچه بزرگ
اتم یک قطعه کوچک از ماده است که یک عنصر خاص است. برای مدتی اعتقاد بر این بود که این کوچکترین قطعه ماده ای است که می تواند وجود داشته باشد. اما در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، دانشمندان کشف کردند که اتم ها از ذرات زیراتمی خاصی تشکیل شده اند و مهم نیست که کدام عنصر، همان ذرات زیراتمی یک اتم را می سازند. تعداد ذرات مختلف زیر اتمی تنها چیزی است که تغییر می کند.
دانشمندان اکنون دریافته اند که ذرات زیر اتمی زیادی وجود دارد. اما برای موفقیت در شیمی، واقعاً فقط باید با سه مورد اصلی سر و کار داشته باشید: پروتون، نوترون و الکترون. ماده را می توان به یکی از دو روش بار الکتریکی کرد: مثبت یا منفی.
ذره بنیادی با بار مثبت چه نام دارد؟ پاسخ ساده است: یک پروتون، او حامل یک واحد بار مثبت است. و به دلیل وجود الکترون های با بار منفی، خود اتم خنثی است. گاهی اوقات برخی از اتم ها می توانند الکترون به دست آورند یا از دست بدهند و بار دریافت کنند. در این مورد، آنها یون نامیده می شوند.
ذرات بنیادی اتم: یک سیستم مرتب
اتم دارای ساختاری منظم و منظم است که ثبات را فراهم می کند و مسئول انواع خواص ماده است. مطالعه این ذرات زیراتمی بیش از صد سال پیش آغاز شد و تا به حال ما چیزهای زیادی در مورد آنها می دانیم. دانشمندان دریافته اند که بیشتر اتم خالی و پراکنده از "الکترون" است. آنها ذرات سبک با بار منفی هستند که در اطراف بخش سنگین مرکزی که 99.99٪ از کل جرم اتم است می چرخند. یافتن ماهیت الکترون ها آسان تر بود، اما پس از بررسی های مبتکرانه متعدد، مشخص شد که هسته شامل پروتون های مثبت و نوترون های خنثی است.
هر واحد در جهان از اتم تشکیل شده است
کلید درک بیشتر خواص ماده این است که هر واحد در جهان ما از اتم تشکیل شده است. 92 نوع اتم به طور طبیعی وجود دارد و آنها مولکول ها، ترکیبات و انواع دیگر مواد را برای ایجاد دنیای پیچیده اطراف ما تشکیل می دهند. اگرچه نام "اتم" از کلمه یونانی átomos به معنای "تقسیم ناپذیر" گرفته شده است، فیزیک مدرن نشان داده است که بلوک نهایی سازنده ماده نیست و در واقع به ذرات زیر اتمی "تقسیم" می شود. آنها موجودات بنیادی واقعی هستند که کل جهان را تشکیل می دهند.
