Το φορτίο πρωτονίων είναι η βασική τιμή της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων

Εάν γνωρίζετε τη δομή του ατόμου, τότε σίγουραγνωρίζετε ότι το άτομο οποιουδήποτε στοιχείου αποτελείται από τρία είδη στοιχειωδών σωματιδίων: πρωτόνια, ηλεκτρόνια, νετρόνια. Τα πρωτόνια σε συνδυασμό με τα νετρόνια σχηματίζουν τον ατομικό πυρήνα ενός χημικού στοιχείου. Δεδομένου ότι η φόρτιση του πρωτονίου είναι θετική, ο ατομικός πυρήνας είναι πάντα θετικά φορτισμένος. Το ηλεκτρικό φορτίο του ατομικού πυρήνα αντισταθμίζεται από το περιβάλλον σύννεφο άλλων στοιχειωδών σωματιδίων. Ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο είναι αυτό το συστατικό του ατόμου που σταθεροποιεί το φορτίο του πρωτονίου. Ανάλογα με το πόσα ηλεκτρόνια περιβάλλουν τον πυρήνα, το στοιχείο μπορεί να είναι είτε ηλεκτρικώς ουδέτερα (σε περίπτωση ίσο αριθμό πρωτονίων και ηλεκτρονίων στο άτομο), ή έχουν ένα θετικό ή αρνητικό φορτίο (σε περίπτωση έλλειψης ή περίσσειας ηλεκτρόνια, αντίστοιχα). Το άτομο ενός στοιχείου που φέρει ένα ορισμένο φορτίο ονομάζεται ιόν.

Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι ο αριθμός των πρωτονίωνκαθορίζεται από τις ιδιότητες των στοιχείων και τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα από αυτούς. Δ. Ι. Μεντελλέγιεφ. Τα νετρόνια που περιέχονται στον ατομικό πυρήνα δεν έχουν φορτίο. Λόγω του γεγονότος ότι η μάζα του νετρονίου και του πρωτονίου συσχετίζονται και πρακτικά ίσες μεταξύ τους, και η μάζα του ηλεκτρονίου είναι αμελητέα σε σχέση με τους (με 1836 φορές μικρότερη από τη μάζα ενός πρωτονίου), ο αριθμός των νετρονίων στον πυρήνα του έχει ένα πολύ σημαντικό ρόλο, δηλαδή, καθορίζει τη σταθερότητα της το σύστημα και το ποσοστό αποσάθρωσης των ραδιενεργών πυρήνων. Περιεχόμενο της νετρονίων προσδιορίζεται με ισότοπο (ποικιλία) του στοιχείου.

Ωστόσο, λόγω της απόκλισης μεταξύ των μάζων των χρεώσεωντα σωματίδια, τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια έχουν διαφορετικά ειδικά φορτία (η τιμή αυτή προσδιορίζεται από την αναλογία του φορτίου ενός στοιχειώδους σωματιδίου στη μάζα του). Ως αποτέλεσμα, το ειδικό φορτίο του πρωτονίου είναι 9.578756 (27) · 107Cl / kg έναντι -1.758820088 (39) · 1011 για το ηλεκτρόνιο. Λόγω της υψηλής αξίας του ειδικού φορτίου, τα ελεύθερα πρωτόνια δεν μπορούν να υπάρχουν σε υγρά μέσα: είναι επιδεκτικά ενυδάτωσης.

Η μάζα και το φορτίο του πρωτονίου είναι συγκεκριμένες ποσότητες,που θα μπορούσε να δημιουργηθεί στις αρχές του περασμένου αιώνα. Ποιος από τους επιστήμονες έκανε αυτό - ένας από τους μεγαλύτερους - την ανακάλυψη του εικοστού αιώνα; Το 1913, Rutherford, με βάση το γεγονός ότι οι μάζες όλων των γνωστών χημικών στοιχείων είναι μεγαλύτερη από τη μάζα ενός ατόμου υδρογόνου σε ένα ακέραιο αριθμό φορών, πρότεινε ότι ο πυρήνας του ατόμου υδρογόνου που περιλαμβάνονται στο πυρήνα ενός ατόμου οποιουδήποτε στοιχείου. Λίγο αργότερα Rutherford διεξήχθη ένα πείραμα στο οποίο μελέτησαν την αλληλεπίδραση με σωματίδια άλφα πυρήνες αζώτου. Ως αποτέλεσμα του πειράματος από τον πυρήνα ενός ατόμου πέταξε σωματίδιο που Rutherford ονομάζεται «πρωτονίων» (από την ελληνική λέξη «Protos» - το πρώτο) και πρότεινε ότι είναι ο πυρήνας του ατόμου του υδρογόνου. Η υπόθεση έχει αποδειχθεί πειραματικά στην επανάληψη αυτής της επιστημονικής εμπειρίας στο θάλαμο νέφους.

Ο ίδιος Ράχτερφορντ το 1920 εκφράστηκεη υπόθεση της ύπαρξης στον ατομικό πυρήνα ενός σωματιδίου του οποίου η μάζα ισούται με τη μάζα του πρωτονίου, αλλά δεν φέρει ηλεκτρικό φορτίο. Ωστόσο, ο ίδιος ο Ράδερφορντ δεν μπόρεσε να ανιχνεύσει αυτό το σωματίδιο. Αλλά το 1932 ο μαθητής του Chadwick απέδειξε πειραματικά την ύπαρξη ενός σωματιδίου νετρονίων στον ατομικό πυρήνα, όπως προέβλεπε ο Rutherford, περίπου ίσος σε μάζα με το πρωτόνιο. Η ανίχνευση νετρονίων ήταν πιο δύσκολη, καθώς δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο και συνεπώς δεν εισέρχονται σε αλληλεπιδράσεις με άλλους πυρήνες. Η έλλειψη φόρτισης εξηγεί αυτή την ιδιότητα των νετρονίων ως πολύ μεγάλη διεισδυτική δύναμη.

Τα πρωτόνια και τα νετρόνια συνδέονται πολύ στον ατομικό πυρήναισχυρή αλληλεπίδραση. Τώρα οι φυσικοί συμφωνούν στην ιδέα ότι αυτά τα δύο στοιχειώδη πυρηνικά σωματίδια είναι πολύ παρόμοια μεταξύ τους. Έτσι, έχουν ίσες πλάτες και οι πυρηνικές δυνάμεις ενεργούν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο. Η μόνη διαφορά είναι ότι το φορτίο του πρωτονίου είναι θετικό, το νετρόνιο δεν έχει καμία επιβάρυνση καθόλου. Αλλά επειδή το ηλεκτρικό φορτίο στις πυρηνικές αλληλεπιδράσεις δεν έχει σημασία, μπορεί να θεωρηθεί ως ένα είδος σήματος πρωτονίων. Εάν στερούμε το πρωτόνιο ενός ηλεκτρικού φορτίου, θα χάσει την ατομικότητά του.