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 П. 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 П. в ~ 1836 раз больше массы покоя электрона и немного меньше массы m_n нейтрона: m_n — m_p = 1,29344 МэВ. Элект-рич. заряд П. положителен, по абс. величине он равен заряду электрона 1,6021892 (46)∙10⁻¹⁹Кл [или 4,803242(14)∙10⁻¹⁰ СГСЭ ед. заряда]; уд. заряд П. очень высок-9,578756(27)∙10⁷∙Кл/кг. Спин П. равен 1/2ђ (ђ-постоянная Планка), магн. момент m_р = 2,792763(30)m_N, где m_N- ядерный магнетон.

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

Согласно классификации элементарных частиц, П. относится к адронам, он входит в класс тяжелых частиц-барионов (П. — самый легкий из барионов). П. участвует в сильных взаимод., а также во всех др. фундам. взаимод.: электромагнитном, слабом и гравитационном. В сильном взаимодействии П. и нейтрон имеют идентичные свойства и рассматриваются как разл. квантовые состояния одной элементарной частицы-нуклона. За счет слабых взаимод. в радиоактивных ядрах возможно превращение П. в нейтрон п, позитрон е⁺ и нейтрино v: p:n + e⁺ + v, а также превращение нейтрона в П., электрон е⁻ и антинейтрино: n:р+е⁻ + (см. радиоактивность). Стабильность П. позволяет использовать их как бомбардирующие частицы для осуществления ядерных реакций, причем П. предварительно ускоряют до высоких скоростей.

В химии роль П. особенно велика в кислотно-основном взаимодействии. Согласно разработанной И. Брёнстедом в 1923 теории кислот и оснований, кислоты-это вещества, способные отдавать П., а основания-вещества, способные принимать П. (см. кислоты и основания). Из-за высокого уд. заряда свободные П. не могут существовать в жидких средах; в водных растворах. П. претерпевает гидратацию. П., входящие в состав разл. протонных растворителей, принимают участие в хим. процессах, протекающих в растворах; растворители, не содержащие таких П., наз. апротонными. Важное значение во мн. химических реакциях имеет присоединение П. к молекуле вещества, напр. при нейтрализации, электроф. присоединении и замещении, образовании ониевых соед. (см. протонирование). Реакции кислотно-основного катализа зачастую включают стадию переноса П. от субстрата (кислоты или основания) к катализатору, К-рая наз. протолизом.

_{С. С. Бердоносов}