Menu

Structure de l'atome

Qu'est-ce qu'un proton ? Charge, masse et des autres propriétés

Qu'est-ce qu'un proton ? Charge, masse et des autres propriétés

Un proton est une particule subatomique avec une charge électrique positive trouvée dans le noyau atomique des atomes. Le nombre de cette sous-particule dans le noyau atomique détermine le numéro atomique. Les éléments chimiques sont classés dans le tableau périodique des éléments en fonction du numéro atomique.

Le proton n'est pas une particule élémentaire mais une particule composée. Il est composé de trois particules liées au gluon, deux quarks up et un quark down. Cette structure signifie qu'il s'agit d'un baryon (un sous-type de particules appelées hadrons).

Ces sous-particules atomiques sont présentes dans les noyaux atomiques, généralement attachés aux neutrons par une force nucléaire forte. Les protons et les neutrons sont les plus petites particules appartenant au noyau d'un atome, on les appelle donc aussi nucléons. La seule exception où il forme un noyau atomique sans aucun neutrons est le noyau d'un atome d'hydrogène ordinaire - le nucléide le plus abondant dans l'univers.

Cependant, l'hydrogène a d'autres isotopes qui contiennent des neutrons. Par exemple, les noyaux des isotopes lourds de l'hydrogène (deutérium et tritium) contiennent respectivement un proton et un ou deux neutrons. Ces deux isotopes de l'hydrogène sont utilisés comme combustible nucléaire dans les réactions de fusion nucléaire. Tous les autres types d'atomes sont constitués de deux protons ou plus et d'un nombre différent de neutrons.

Ils peuvent exister dans :

  • Les plasmas : ils sont le quatrième état d'agrégation de la matière. C'est un état fluide similaire à l'état gazeux mais dans lequel une certaine proportion de ses particules sont chargées électriquement (ionisées) et ne possèdent pas d'équilibre électromagnétique.

  • Les rayons cosmiques, qui sont des particules subatomiques provenant de l'espace avec une énergie cinétique très élevée.

  • Vent solaire : c'est un flux de particules chargées libérées par la haute atmosphère du Soleil.

Quelle est la durée de vie d'un proton ?

Sa durée de vie est d'environ 10 à 35 ans, il est donc considéré comme éternel à un niveau pratique.

Du point de vue du modèle standard de la physique des particules, ce sont des particules stables. Les lois de la physique ne permettent pas à un nucléon de se décomposer spontanément en raison de la préservation du nombre de baryons.

Quelle est la masse d'un proton ?

Il a une masse d'environ 1,6726219 × 10 -27 kilogrammes.

Cette valeur est à peu près la même masse que les neutrons. Cependant, par rapport à l'électron, la masse du proton est environ 1 836 fois plus grande.

Quelle est la charge électrique d'un proton ?

Le proton a une charge élémentaire positive de 1 602 x 10 -19 coulombs.

Les protons et les électrons ont la même charge absolue mais avec des signes opposés. Par conséquent, les atomes neutres ont le nombre d' électrons et les protons doivent être les mêmes.

Pourquoi les protons sont-ils nécessaires ?

Les protons sont essentiels car ils définissent l'élément qu'est un atome. 

Le numéro atomique (Z) est le nombre de protons dans son noyau et détermine les propriétés chimiques de l'atome.

Le nombre de neutrons (N) est également utilisé en additionnant tous les nucléons pour déterminer les isotopes d'un élément. Par conséquent, le nombre de masse (A) est la somme des deux sous-particules.

Une autre caractéristique essentielle est que sa charge positive aide à capturer les électrons et à les maintenir en orbite autour du noyau de l'atome.

Qui a découvert le proton ?

Le proton a été découvert par Ernest Rutherford en 1919.

Qu'est-ce qu'un proton ? Charge, masse et des autres propriétés

L'histoire de sa découverte remonte à 1886, lorsque Eugene Goldstein découvrit les rayons anodiques et montra qu'il s'agissait de particules chargées positivement ( ions) produites à partir de gaz.

Avec ses expériences, Goldstein a observé que ces particules avaient des valeurs différentes de la relation entre charge et masse. Pour cette raison, la charge positive avec une particule n'a pas pu être identifiée.

En 1911, Ernest Rutherford présente son modèle atomique planétaire. Dans ce modèle, j'ai déjà établi qu'une charge électrique positive était concentrée au centre de l'atome, entourée d'électrons découverts par Thompson avec une charge négative. 

Rutherford a libéré le noyau d'hydrogène en utilisant une source de radioactivité pour produire des particules alpha énergétiques. De plus, Rutherford a montré que le noyau d'hydrogène était présent dans d'autres noyaux grâce à ses recherches.

L'hydrogène est le seul élément du tableau périodique avec un seul proton. Par conséquent, parler d'un noyau d'hydrogène revient à parler d'un proton.

Auteur :

Date de publication : 19 mars 2019
Dernier examen : 3 décembre 2021