E gjithë materia përbëhet nga elementë. Por pse gjithçka rreth nesh është kaq e ndryshme? Përgjigja ka të bëjë me grimcat e vogla. Ata quhen protone. Ndryshe nga elektronet, të cilat kanë një ngarkesë negative, këto grimca elementare kanë një ngarkesë pozitive. Cilat janë këto grimca dhe si funksionojnë ato?
Protone kudo
Cila grimcë elementare ka ngarkesë pozitive? Çdo gjë që mund të preket, shihet dhe ndjehet përbëhet nga atome, blloqet më të vogla ndërtuese që përbëjnë trupat e ngurtë, lëngjet dhe gazrat. Ato janë shumë të vogla për t'i parë nga afër, por ato përbëjnë gjëra të tilla si kompjuteri juaj, uji që pini dhe madje edhe ajri që thithni. Ka shumë lloje të atomeve, duke përfshirë oksigjenin, azotin dhe hekurin. Secili prej këtyre llojeve quhet elemente.
Disa prej tyre janë gazra (oksigjen). Elementi i nikelit është me ngjyrë argjendi. Ka të tjerëtipare që i dallojnë këto grimca të vogla nga njëra-tjetra. Çfarë i bën në të vërtetë këta elementë të ndryshëm? Përgjigja është e thjeshtë: atomet e tyre kanë numër të ndryshëm protonesh. Kjo grimcë elementare ka një ngarkesë pozitive dhe ndodhet brenda qendrës së atomit.
Të gjithë atomet janë unikë
Atomet janë shumë të ngjashëm, por numri i ndryshëm i protoneve i bën ata një lloj elementi unik. Për shembull, atomet e oksigjenit kanë 8 protone, atomet e hidrogjenit kanë vetëm 1 dhe atomet e arit kanë 79. Ju mund të tregoni shumë për një atom vetëm duke numëruar protonet e tij. Këto grimca elementare ndodhen në vetë bërthamën. Fillimisht mendohej të ishte një grimcë themelore, megjithatë, studimet e fundit kanë treguar se protonet përbëhen nga përbërës më të vegjël të quajtur kuarkë.
Çfarë është një proton?
Cila grimcë elementare ka ngarkesë pozitive? Ky është një proton. Ky është emri i grimcave nënatomike që është në bërthamën e çdo atomi. Në fakt, numri i protoneve në çdo atom është numri atomik. Deri vonë, ajo konsiderohej një grimcë themelore. Megjithatë, teknologjitë e reja kanë çuar në zbulimin se protoni përbëhet nga grimca më të vogla të quajtura kuarke. Kuarku është një grimcë themelore e materies që është zbuluar vetëm kohët e fundit.
Nga vijnë protonet?
Një grimcë elementare me ngarkesë pozitive,quhet proton. Këta elementë mund të formohen si rezultat i shfaqjes së neutroneve të paqëndrueshme. Pas rreth 900 sekondash, neutroni që kërcen nga bërthama do të kalbet në grimca të tjera elementare të atomit: një proton, një elektron dhe një antineutrino.
Ndryshe nga neutroni, protoni i lirë është i qëndrueshëm. Kur protonet e lira ndërveprojnë me njëri-tjetrin, ato formojnë molekula hidrogjeni. Dielli ynë, si shumica e yjeve të tjerë në univers, është kryesisht hidrogjen. Një proton është grimca më e vogël elementare që ka një ngarkesë prej +1. Një elektron ka një ngarkesë prej -1, ndërsa një neutron nuk ka fare ngarkesë.
Grimcat nënatomike: vendndodhja dhe ngarkesa
Elementet karakterizohen nga struktura e tyre atomike, e përbërë nga grimca elementare nënatomike: protone, neutrone dhe elektrone. Dy grupet e para ndodhen në bërthamën (qendrën) e atomit dhe kanë një masë prej një mase atomike. Elektronet ndodhen jashtë bërthamës, në zona të quajtura "predha". Ata nuk peshojnë pothuajse asgjë. Gjatë llogaritjes së masës atomike, vëmendje i kushtohet vetëm protoneve dhe neutroneve. Masa e një atomi është shuma e tyre.
Duke përmbledhur masën atomike të të gjithë atomeve në një molekulë, mund të vlerësohet masa molekulare, e cila shprehet në njësi të masës atomike (të quajtura d alton). Secila nga grimcat e rënda (neutron, proton) peshon një masë atomike, kështu që atomi i heliumit (He), i cilika dy protone, dy neutrone dhe dy elektrone, peshon rreth katër njësi të masës atomike (dy protone plus dy neutrone). Përveç vendndodhjes dhe masës, çdo grimcë nënatomike ka një veti të quajtur "ngarkesa". Mund të jetë "pozitiv" ose "negativ".
Elementët me të njëjtën ngarkesë priren të reflektojnë njëri-tjetrin, ndërsa objektet me ngarkesa të kundërta priren të tërheqin njëri-tjetrin. Cila grimcë elementare ka një ngarkesë pozitive? Ky është një proton. Neutronet nuk kanë fare ngarkesë, gjë që i jep bërthamës një ngarkesë të përgjithshme pozitive. Çdo elektron ka një ngarkesë negative, e cila është e barabartë në forcë me ngarkesën pozitive të një protoni. Elektronet dhe protonet e bërthamës tërhiqen nga njëri-tjetri, dhe kjo është forca që e mban atomin së bashku, e ngjashme me forcën e gravitetit që e mban Hënën në orbitë rreth Tokës.
Grimcë e qëndrueshme nënatomike
Cila grimcë elementare ka ngarkesë pozitive? Përgjigja dihet: proton. Përveç kësaj, është e barabartë në madhësi me ngarkesën njësi të elektronit. Megjithatë, masa e tij në qetësi është 1,67262 × 10-27 kg, që është 1836 herë masa e një elektroni. Protonet, së bashku me grimcat elektrike neutrale të quajtura neutrone, përbëjnë të gjitha bërthamat atomike përveç hidrogjenit. Çdo bërthamë e një elementi kimik të caktuar ka të njëjtin numër protonesh. Numri atomik i këtij elementi përcakton pozicionin e tij në tabelën periodike.
Zbulimi i protonit
Një grimcë elementare me ngarkesë pozitive është protoni, zbulimi i së cilës daton që nga studimet më të hershme të strukturës atomike. Gjatë studimit të rrjedhave të atomeve dhe molekulave të gazta të jonizuara, nga të cilat u hoqën elektronet, u përcaktua një grimcë pozitive, e barabartë në masë me një atom hidrogjeni. Ernest Rutherford (1919) tregoi se azoti, kur bombardohet me grimca alfa, lëshon atë që duket të jetë hidrogjen. Deri në vitin 1920, ai izoloi një grimcë elementare nga bërthamat e hidrogjenit, duke e quajtur atë një proton.
Kërkimi i fizikës së grimcave me energji të lartë në fund të shekullit të 20-të përmirësoi kuptimin strukturor të natyrës së protonit brenda një grupi grimcash nënatomike. Është treguar se protonet dhe neutronet përbëhen nga grimca më të vogla dhe klasifikohen si barione - grimca të përbëra nga tre njësi elementare të materies të njohura si kuarke.
Grimca nënatomike: drejt një teorie të madhe të unifikuar
Atomi është një pjesë e vogël e materies, e cila është një element specifik. Për ca kohë besohej se ishte pjesa më e vogël e materies që mund të ekzistonte. Por në fund të shekullit të 19-të dhe në fillim të shekullit të 20-të, shkencëtarët zbuluan se atomet përbëhen nga grimca të caktuara nënatomike dhe se pavarësisht nga cili element, të njëjtat grimca nënatomike përbëjnë një atom. Numri i grimcave të ndryshme nënatomike është e vetmja gjë që ndryshon.
Shkencëtarët tani e kuptojnë se ka shumë grimca nënatomike. Por për të qenë të suksesshëm në kimi, ju duhet të merreni vetëm me tre kryesoret: protonet, neutronet dhe elektronet. Lënda mund të ngarkohet elektrikisht në njërën nga dy mënyrat: pozitive ose negative.
Si quhet grimca elementare me ngarkesë pozitive? Përgjigja është e thjeshtë: një proton, është ai që mbart një njësi të ngarkesës pozitive. Dhe për shkak të pranisë së elektroneve të ngarkuar negativisht, vetë atomi është neutral. Ndonjëherë disa atome mund të fitojnë ose humbasin elektrone dhe të fitojnë një ngarkesë. Në këtë rast, ato quhen jone.
Grimcat elementare të atomit: një sistem i renditur
Atomi ka një strukturë sistematike dhe të renditur që siguron stabilitet dhe është përgjegjës për të gjitha llojet e vetive të materies. Studimi i këtyre grimcave nënatomike filloi më shumë se njëqind vjet më parë, dhe deri më tani ne dimë shumë rreth tyre. Shkencëtarët kanë zbuluar se shumica e atomit është bosh dhe pak e populluar nga "elektrone". Ato janë grimca të lehta të ngarkuara negativisht që rrotullohen rreth pjesës së rëndë qendrore, e cila është 99,99% e masës totale të atomit. Zbulimi i natyrës së elektroneve ishte më i lehtë, por pas studimeve të shumta gjeniale, u bë e ditur se bërthama përfshin protone pozitive dhe neutrone neutrale.
Çdo njësi në univers përbëhet nga atome
Çelësi për të kuptuar shumicën e vetive të materies është se çdo njësi në universin tonë përbëhet nga atome. Ekzistojnë 92 lloje të atomeve që ndodhin natyrshëm, dhe ato formojnë molekula, komponime dhe lloje të tjera substancash për të krijuar botën komplekse rreth nesh. Megjithëse emri "atom" rrjedh nga fjala greke átomos, që do të thotë "i pandashëm", fizika moderne ka treguar se ai nuk është blloku përfundimtar i ndërtimit të materies dhe në të vërtetë "ndahet" në grimca nënatomike. Ata janë entitetet e vërteta themelore që përbëjnë të gjithë botën.
