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Usina Nuclear Isar, Alemanha

Piscina de combustível nuclear usado

Turbina de uma usina nuclear

Proton

Proton

Um próton é uma partícula subatômica carregada positivamente dentro do núcleo atômico dos átomos. O número de prótons no núcleo atômico é o que determina o número atômico de um elemento, conforme indicado na tabela periódica dos elementos.

O próton não é uma partícula elementar, mas uma partícula composta. É constituído por três partículas ligadas ao glúon, dois quarks acima e um quark abaixo, tornando-o um bárion.

Os prótons estão presentes nos núcleos atômicos, geralmente ligados aos nêutrons por forte interação. A única exceção na qual ele forma um núcleo atômico sem nêutrons  é o núcleo do hidrogênio comum - o nuclídeo mais abundante no universo.

No entanto, o hidrogênio tem outros isótopos que contêm nêutrons. É o caso dos núcleos dos isótopos pesados ​​de hidrogênio (deutério e trítio) que contêm um próton e um ou dois nêutrons, respectivamente. Esses dois isótopos de hidrogênio são usados ​​como combustível nuclear em reações de fusão nuclear. Todos os outros tipos de átomos são compostos de dois ou mais prótons e diferentes números de nêutrons.

Como um próton é formado?

Os prótons são  compostos de três quarks de  rotação de 1/2. Eles são um  tipo de barion  que é um subtipo de hádrons. Os dois quarks acima e um quark abaixo são mantidos juntos por forte interação nuclear. Tem uma distribuição de carga positiva e decai exponencialmente.

Quarks são férmions elementares maciços que interagem fortemente para formar matéria nuclear e certos tipos de partículas chamadas hádrons. Um  férmion  é um dos dois tipos básicos de partículas elementares que existem na natureza.

Por sua vez, os bárions são uma família de partículas subatômicas compostas por três quarks. Precisamente, os mais representativos são prótons e nêutrons.

A antipartícula correspondente, o antipróton, tem as mesmas características do próton, mas com uma carga elétrica negativa.

Quais são as características de um próton?

As principais características são:

  • Massa: Eles têm uma  massa de 1.674 x 10 -24 g . Aproximadamente a mesma massa que nêutrons. Comparado ao elétron, a massa do próton é aproximadamente 1.836 vezes maior.
  • Carga elétrica: o próton tem uma  carga positiva de 1.602 x 10 -19  coulombs . Exatamente a mesma carga absoluta que o elétron, que tem uma carga negativa.
  • Raio de carga: 0.8775 (51) fm
  • Momento dipolar eléctrico: <5.4×10−24 e·cm
  • Momento dipolar magnético:  1.410606743(33)×10−26 J·T−1
  • O próton é uma partícula estável, o que significa que não se decompõe em outras partículas. Isso significa que sua vida é eterna dentro de limites experimentais.

Este último ponto é resumido na conservação do número de bárions nos processos entre partículas elementares. De fato, o bárion mais leve é ​​precisamente o próton e, se o número do bárion for armazenado, ele não poderá se decompor em nenhuma outra partícula mais leve.

Por que os prótons são importantes?

Os prótons são importantes porque definem de que elemento um átomo é. 

O número atômico de um átomo é o  número de prótons em seu núcleo .

O número atômico determina as propriedades químicas do átomo. Por esse motivo, os elementos químicos são representados pelo número de prótons em um núcleo (Z), ou seja, o número atômico. Para determinar os isótopos de um elemento, o número de nêutrons (N) também é usado adicionando todos os núcleons e é conhecido como número de massa (A).

Outra característica importante é que o próton ajuda a capturar elétrons e mantê-los orbitando em torno do núcleo. Essa propriedade é porque possui uma carga positiva que atrai elétrons com carga negativa. Esta propriedade não possui nêutrons, pois não possui carga elétrica.

O que são núcleons?

Núcleos são as sub-partículas que compõem o núcleo de um átomo (prótons e nêutrons). Prótons e nêutrons são núcleons. Ambos estão unidos no núcleo por uma forte força nuclear.

Sabe  -se que os núcleos compõem o núcleo atômico,  mas também podem existir isoladamente, sem fazer parte de núcleos maiores. Se não estiverem livres, há uma diferença importante: os prótons são estáveis ​​ou altamente estáveis, enquanto os nêutrons isolados decaem por decaimento beta. A meia-vida de um nêutron isolado é de 15 minutos.

Qual é a vida de um próton?

A vida de um próton é superior a 2,1 x 10 29  anos , razão pela qual é considerado eterno em um nível experimental. Os prótons são estáveis ​​do ponto de vista do modelo padrão da física de partículas. As leis da física não permitem que um próton se decomponha espontaneamente devido à preservação do número de bárions.

Em alguns tipos raros de decaimento radioativo, eles emitem prótons livres e o resultado da decomposição livre de nêutrons em outros decaimentos.

Como  próton livre , ele tem a facilidade de pegar um elétron e converter em hidrogênio neutro . Posteriormente, o hidrogênio neutro pode reagir quimicamente com muita facilidade.

Prótons livres podem existir em:

  • Plasmas . O plasma é o quarto estado de agregação da matéria: um estado fluido semelhante ao estado gasoso, mas no qual uma certa proporção de suas partículas é eletricamente carregada (ionizada) e não possui equilíbrio eletromagnético.
  • Os raios cósmicos , que são partículas subatômicas que vêm do espaço com uma elevada energia cinética.
  • Vento solar.  O vento solar é um fluxo de partículas carregadas liberadas da atmosfera superior do Sol.

Quem descobriu os prótons?

O próton foi descoberto por Rutherford em 1919.

Proton

A história de sua descoberta remonta a 1886, quando  Eugen Goldstein descobriu raios anódicos  e mostrou que eles eram partículas carregadas positivamente ( íons) produzidas a partir de gases.

Variando os gases dentro dos tubos, Goldstein observou que essas partículas tinham valores diferentes da relação entre carga e massa. Por esse motivo, a carga positiva de uma partícula não pôde ser identificada, diferentemente das cargas negativas dos elétrons, descobertas por Joseph John Thomson.

Após  a descoberta de Ernest Rutherford do núcleo atômico em  1911, Antonius Van den Broek propôs que a localização de cada  elemento na tabela periódica  (seu número atômico) fosse igual à sua carga nuclear. Essa teoria foi confirmada experimentalmente por Henry Moseley, em 1913, usando espectros de raios-X.

Em 1917, Rutherford demonstrou que o núcleo de hidrogênio estava presente em outros núcleos, um resultado geral que  é descrito como a descoberta do próton .

Com que experimento Rutherford descobriu o próton?

Rutherford percebeu que, ao bombardear partículas alfa em gás nitrogênio puro, seus detectores de cintilação mostravam sinais de núcleos de hidrogênio. Rutherford determinou que o hidrogênio só poderia vir do nitrogênio e que, portanto, eles deveriam conter núcleos de hidrogênio.

Um núcleo de hidrogênio se desintegrou sob o impacto da partícula alfa e formou um átomo de oxigênio no processo. O núcleo de hidrogênio está, portanto, presente em outros núcleos como uma partícula elementar, o que  Rutherford chamou de próton.

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Data de publicação: 19 de março de 2019
Última revisão: 19 de março de 2019