Mọi vật chất đều được tạo nên từ các yếu tố. Nhưng tại sao mọi thứ xung quanh chúng ta lại khác biệt như vậy? Câu trả lời liên quan đến các hạt nhỏ. Chúng được gọi là proton. Không giống như các electron, mang điện tích âm, các hạt cơ bản này có điện tích dương. Những hạt này là gì và chúng hoạt động như thế nào?
Proton ở khắp mọi nơi
Hạt cơ bản nào mang điện tích dương? Mọi thứ có thể chạm, nhìn và cảm nhận đều được tạo thành từ các nguyên tử, những khối xây dựng nhỏ nhất tạo nên chất rắn, chất lỏng và chất khí. Chúng quá nhỏ để có thể xem xét kỹ hơn, nhưng chúng tạo nên những thứ như máy tính của bạn, nước bạn uống và thậm chí cả không khí bạn thở. Có nhiều loại nguyên tử, bao gồm oxy, nitơ và sắt. Mỗi loại này được gọi là phần tử.
Một số trong số chúng là khí (oxy). Nguyên tố niken có màu bạc. Co nhung nguoi khacđặc điểm để phân biệt các hạt nhỏ này với nhau. Điều gì thực sự làm cho những yếu tố này khác nhau? Câu trả lời rất đơn giản: nguyên tử của chúng có số proton khác nhau. Hạt cơ bản này mang điện tích dương và nằm bên trong tâm của nguyên tử.
Tất cả các nguyên tử là duy nhất
Các nguyên tử
rất giống nhau, nhưng số lượng proton khác nhau khiến chúng trở thành một loại nguyên tố duy nhất. Ví dụ, nguyên tử oxy có 8 proton, nguyên tử hydro chỉ có 1, và nguyên tử vàng có 79. Bạn có thể biết rất nhiều về một nguyên tử chỉ bằng cách đếm số proton của nó. Các hạt cơ bản này nằm trong chính hạt nhân. Ban đầu được cho là một hạt cơ bản, tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng proton được tạo thành từ các thành phần nhỏ hơn gọi là quark.
Proton là gì?
Hạt cơ bản nào mang điện tích dương? Đây là một proton. Đây là tên của hạt hạ nguyên tử có trong hạt nhân của mọi nguyên tử. Trên thực tế, số proton trong mỗi nguyên tử là số hiệu nguyên tử. Cho đến gần đây, nó được coi là một hạt cơ bản. Tuy nhiên, các công nghệ mới đã dẫn đến việc phát hiện ra rằng proton được tạo thành từ các hạt nhỏ hơn gọi là quark. Hạt quark là một hạt cơ bản của vật chất chỉ mới được phát hiện gần đây.
Các proton đến từ đâu?
Một hạt cơ bản mang điện tích dương,gọi là proton. Các nguyên tố này có thể được hình thành do sự xuất hiện của các neutron không ổn định. Sau khoảng 900 giây, neutron bật ra khỏi hạt nhân sẽ phân rã thành các hạt cơ bản khác của nguyên tử: proton, electron và phản neutrino.
Không giống như neutron, proton tự do ổn định. Khi các proton tự do tương tác với nhau, chúng tạo thành các phân tử hydro. Mặt trời của chúng ta, giống như hầu hết các ngôi sao khác trong vũ trụ, chủ yếu là hydro. Một proton là hạt cơ bản nhỏ nhất có điện tích +1. Một electron có điện tích -1, trong khi một neutron hoàn toàn không có điện tích.
Hạt hạ nguyên tử: vị trí và điện tích
Các nguyên tố được đặc trưng bởi cấu trúc nguyên tử của chúng, bao gồm các hạt cơ bản hạ nguyên tử: proton, neutron và electron. Hai nhóm đầu tiên nằm trong hạt nhân (trung tâm) của nguyên tử và có khối lượng bằng một khối lượng nguyên tử. Các điện tử nằm bên ngoài hạt nhân, trong các khu vực được gọi là "vỏ". Chúng hầu như không có trọng lượng gì. Khi tính toán khối lượng nguyên tử, người ta chỉ chú ý đến proton và neutron. Khối lượng của một nguyên tử là tổng của chúng.
Bằng cách cộng khối lượng nguyên tử của tất cả các nguyên tử trong phân tử, người ta có thể ước tính khối lượng phân tử, được biểu thị bằng đơn vị khối lượng nguyên tử (gọi là d alton). Mỗi hạt nặng (nơtron, proton) nặng bằng một khối lượng nguyên tử, do đó nguyên tử heli (He),có hai proton, hai neutron và hai electron, nặng khoảng bốn đơn vị khối lượng nguyên tử (hai proton cộng với hai neutron). Ngoài vị trí và khối lượng, mỗi hạt hạ nguyên tử có một đặc tính gọi là "điện tích". Nó có thể là "tích cực" hoặc "tiêu cực".
Các nguyên tố có cùng điện tích có xu hướng phản xạ lẫn nhau, trong khi các vật có điện tích trái dấu có xu hướng hút nhau. Hạt cơ bản nào mang điện tích dương? Đây là một proton. Nơtron hoàn toàn không có điện tích, điều này mang lại cho hạt nhân một điện tích dương tổng thể. Mỗi electron có một điện tích âm, có độ bền bằng điện tích dương của một proton. Các electron và proton của hạt nhân bị hút vào nhau và đây là lực giữ nguyên tử lại với nhau, tương tự như lực hấp dẫn giữ Mặt trăng quay quanh Trái đất.
Hạt hạ nguyên tử ổn định
Hạt cơ bản nào mang điện tích dương? Câu trả lời đã biết: proton. Ngoài ra, nó có độ lớn bằng điện tích đơn vị của electron. Tuy nhiên, khối lượng của nó khi nghỉ là 1,67262 × 10-27kg, gấp 1836 lần khối lượng của một electron. Các proton, cùng với các hạt trung hòa về điện gọi là neutron, tạo nên tất cả các hạt nhân nguyên tử, ngoại trừ hydro. Mỗi hạt nhân của một nguyên tố hóa học nhất định có cùng số proton. Số hiệu nguyên tử của nguyên tố này xác định vị trí của nó trong bảng tuần hoàn.
Khám phá về proton
Một hạt cơ bản mang điện tích dương là proton, phát hiện ra nó có từ những nghiên cứu đầu tiên về cấu trúc nguyên tử. Khi nghiên cứu dòng chảy của các nguyên tử và phân tử ở thể khí bị ion hóa, từ đó các điện tử bị bứt ra, người ta đã xác định được một hạt dương, có khối lượng bằng nguyên tử hydro. Ernest Rutherford (1919) đã chỉ ra rằng nitơ, khi bị bắn phá bởi các hạt alpha, phát ra chất có vẻ là hydro. Đến năm 1920, ông phân lập một hạt cơ bản từ hạt nhân hydro, gọi nó là proton.
Nghiên cứu vật lý hạt năng lượng cao vào cuối thế kỷ 20 đã cải thiện sự hiểu biết về cấu trúc về bản chất của proton trong một nhóm các hạt hạ nguyên tử. Người ta đã chứng minh rằng proton và neutron được tạo thành từ các hạt nhỏ hơn và được phân loại là baryon - các hạt được tạo thành từ ba đơn vị vật chất cơ bản được gọi là quark.
Hạt hạ nguyên tử: hướng tới một lý thuyết thống nhất lớn
Nguyên tử là một mảnh vật chất nhỏ, là một nguyên tố cụ thể. Trong một thời gian, người ta tin rằng nó là mảnh vật chất nhỏ nhất có thể tồn tại. Nhưng vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng nguyên tử được tạo thành từ một số hạt hạ nguyên tử nhất định và cho dù là nguyên tố nào thì các hạt hạ nguyên tử giống nhau cũng tạo nên một nguyên tử. Số lượng các hạt hạ nguyên tử khác nhau là thứ duy nhất thay đổi.
Các nhà khoa học hiện nhận ra rằng có rất nhiều hạt hạ nguyên tử. Nhưng để thành công trong hóa học, bạn thực sự chỉ cần giải quyết ba yếu tố chính: proton, neutron và electron. Vật chất có thể được tích điện theo một trong hai cách: dương hoặc âm.
Hạt cơ bản mang điện tích dương được gọi là gì? Câu trả lời rất đơn giản: một proton, chính nó mang một đơn vị điện tích dương. Và do sự hiện diện của các electron mang điện tích âm, bản thân nguyên tử là trung tính. Đôi khi một số nguyên tử có thể đạt được hoặc mất đi các electron và thu được điện tích. Trong trường hợp này, chúng được gọi là ion.
Các hạt cơ bản của nguyên tử: một hệ thống có thứ tự
Nguyên tử có cấu trúc có hệ thống và có trật tự, mang lại sự ổn định và chịu trách nhiệm về tất cả các loại thuộc tính của vật chất. Việc nghiên cứu các hạt hạ nguyên tử này đã bắt đầu hơn một trăm năm trước, và đến nay chúng ta đã biết rất nhiều về chúng. các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng hầu hết nguyên tử đều trống rỗng và thưa thớt các "electron". Chúng là những hạt nhẹ mang điện tích âm xoay quanh phần nặng ở trung tâm, chiếm 99,99% tổng khối lượng của nguyên tử. Việc tìm ra bản chất của các electron dễ dàng hơn, nhưng sau nhiều nghiên cứu tài tình, người ta đã biết rằng hạt nhân bao gồm các proton dương và neutron trung tính.
Mọi đơn vị trong vũ trụ đều được tạo thành từ các nguyên tử
Chìa khóa để hiểu hầu hết các thuộc tính của vật chất là mọi đơn vị trong vũ trụ của chúng ta đều được tạo thành từ các nguyên tử. Có 92 loại nguyên tử xuất hiện tự nhiên và chúng tạo thành phân tử, hợp chất và các loại chất khác để tạo ra thế giới phức tạp xung quanh chúng ta. Mặc dù tên "nguyên tử" có nguồn gốc từ chữ átomos trong tiếng Hy Lạp, có nghĩa là "không thể phân chia", vật lý hiện đại đã chỉ ra rằng nó không phải là khối cấu tạo cuối cùng của vật chất và thực sự "phân chia" thành các hạt hạ nguyên tử. Họ là những thực thể cơ bản thực sự tạo nên toàn bộ thế giới.
