главная > справочник > химическая энциклопедия:

Протон

Протон (от греч. protos - первый), стабильная элементарная частица. входящая в состав всех ядер атомов химических элементов; ядро атома самого легкого нуклида водорода ¹Н (протия). Обозначается р. Масса протона m_p = 1,6726485(86)·10^-27 кг; в атомных единицах массы (а.е.м.) 1,007276470(11); в энергетических единицах ~938,3 МэВ. Масса протона в ~ 1836 раз больше массы покоя электрона и немного меньше массы m_n нейтрона: m_n - m_p = 1,29344 МэВ. Электрический заряд протона положителен, по абсолютной величине он равен заряду электрона 1,6021892 (46)·10^-19Кл (или 4,803242(14)·10^-10 СГСЭ ед. заряда); удельный заряд протона очень высок - 9,578756(27)·10⁷ Кл/кг. Спин протона равен 1/2ћ (ћ - постоянная Планка), магнитный момент μ_р = 2,792763(30) μ_N, где μ_N- ядерный магнетон.

Число протонов в ядре атома данного химического элемента равно атомному номеру этого элемента и определяет место элемента в периодической системе химических элементов. Соответственно все химические свойства простых веществ и соединений, образуемых данным элементом, связаны с числом протонов в ядре атома. Термин "протон" ввел Э. Резерфорд в начале 20-х годов XX века.

Согласно классификации элементарных частиц, протон относится к адронам, он входит в класс тяжелых частиц - барионов (протон - самый легкий из барионов). Протон участвует в сильных взаимодействиях, а также во всех других фундаментальных взаимодействиях: электромагнитном, слабом и гравитационном. В сильном взаимодействии протон и нейтрон имеют идентичные свойства и рассматриваются как различные квантовые состояния одной элементарной частицы - нуклона. За счет слабых взаимодействий в радиоактивных ядрах возможно превращение протона в нейтрон n, позитрон е⁺ и нейтрино ν: p:n + e⁺ + ν, а также превращение нейтрона в протон, электрон е^- и антинейтрино : n:р+е^- + (см. Радиоактивность). Стабильность протонов позволяет использовать их как бомбардирующие частицы для осуществления ядерных реакций, причем протоны предварительно ускоряют до высоких скоростей.

В химии роль протона особенно велика в кислотно-основном взаимодействии. Согласно разработанной И. Бренстедом в 1923 теории кислот и оснований, кислоты - это вещества, способные отдавать протон, а основания - вещества, способные принимать протон (см. Кислоты и основания). Из-за высокого удельного заряда свободные протоны не могут существовать в жидких средах; в водных растворах. протон претерпевает гидратацию. Протоны, входящие в состав различных протонных растворителей, принимают участие в химических процессах, протекающих в растворах; растворители, не содержащие таких протонов, называются апротонными. Важное значение во многих химических реакциях имеет присоединение протона к молекуле вещества, например при нейтрализации, электрофильном присоединении и замещении, образовании ониевых соединений (см. Протонирование). Реакции кислотно-основного катализа зачастую включают стадию переноса протона от субстрата (кислоты или основания) к катализатору, которая называется протолизом.

© С.С.Бердоносов