Протон

ПРОТОН (от греч. protos- первый), стабильная элементарная частица, входящая в состав всех ядер атомов хим. элементов; ядро атома самого легкого изотопа водорода ¹Н (протия). Обозначается р. Масса протона m_p = 1,6726485(86)x x10^-27кг; в атомных единицах массы (а.е.м.) 1,007276470(11); в энергетич. 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. Элект-рич. заряд протона положителен, по абс. величине он равен заряду электрона 1,6021892 (46)·10^-19Кл [или 4,803242(14)·10^-10 СГСЭ ед. заряда]; уд. заряд протона очень высок-9,578756(27)x x 10⁷·Кл/кг. Спин протона равен 1/2ђ (ђ-постоянная Планка), магн. момент m_р = 2,792763(30)m_N, где m_N- ядерный магнетон.

Число протонов в ядре атома данного хим. элемента равно атомному номеру этого элемента и определяет место элемента в периодической системе химических элементов. Соотв. все хим. св-ва простых в-в и соединений, образуемых данным элементом, связаны с числом протонов в ядре атома. Термин "протон" ввел Э. Резерфорд в нач. 20-х гг. 20 в.

Согласно классификации элементарных частиц, протон относится к адронам, он входит в класс тяжелых частиц-барионов (протон-самый легкий из барионов). Протон участвует в сильных взаимод., а также во всех др. фундам. взаимод.: электромагнитном, слабом и гравитационном. В сильном взаимодействии протон и нейтрон имеют идентичные св-ва и рассматриваются как разл. квантовые состояния одной элементарной частицы-нуклона. За счет слабых взаимод. в радиоактивных ядрах возможно превращение протона в нейтрон п, позитрон е⁺ и нейтрино v: p:n + e⁺ + v, 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 протонов особенно велика в кислотно-основном взаимодействии. Согласно разработанной И. Брёнстедом в 1923 теории к-т и оснований, к-ты-это в-ва, способные отдавать протоны, а основания-в-ва, способные принимать протоны (см. Кислоты и основания). Из-за высокого уд. заряда свободные протоны не могут существовать в жидких средах; в водных р-рах. протон претерпевает гидратацию. Протоны, входящие в состав разл. протонных р-рителей, принимают участие в хим. процессах, протекающих в р-рах; р-рители, не содержащие таких протонов, наз. апротонными. Важное значение во мн. хим. р-циях имеет присоединение протонов к молекуле в-ва, напр. при нейтрализации, электроф. присоединении и замещении, образовании ониевых соед. (см. Протонирование). Р-ции кислотно-основного катализа зачастую включают стадию переноса протона от субстрата (к-ты или основания) к катализатору, К-рая наз. протолизом. С. С. Бердоносов