Protone: differenze tra le versioni

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[[File:Mass-comparison-atomic-components.svg|thumb|Confronto tra le masse di elettrone, protone e neutrone.]]

Il valore della carica elettrica del protone è uguale a quello dell'[[elettrone]], ma di segno opposto ({{M|1,602|e=−19|ul=C}}). Nei nuclei la forza repulsiva fra i protoni è bilanciata dalle presenza dei [[neutrone|neutroni]] e dalla [[Interazione forte|forza nucleare forte]] che attrae i [[Nucleone|nucleoni]] fra loro. La [[massa a riposo]] del protone è pari a circa {{M|1,6726231|e=−27|ul=kg}} ({{M|9,3828|e=2|ul=MeV}}/[[velocità della luce|''c''²]]), leggermente inferiore a quella del neutrone e circa 1836 volte superiore a quella dell'[[elettrone]].<ref>{{Cita web|url=https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mp|titolo=CODATA Value: proton mass|sito=physics.nist.gov|accesso=2024-07-15}}</ref>

Il valore della carica elettrica del protone è uguale a quello dell'elettrone, ma di segno opposto ({{M|1,602|e=−19|ul=C}}). Negli atomi successivi all'[[idrogeno]] la forza repulsiva fra i protoni è attenuata dalla presenza dei [[neutrone|neutroni]] e più che controbilanciata dalla [[Interazione forte|forza nucleare forte]] che attrae i [[Nucleone|nucleoni]] fra loro.

Il [[Magnetone nucleare#Momento magnetico anomalo del protone|momento magnetico del protone]] in unità di [[magnetone nucleare]] è pari a +2,793&nbsp;μ_N: è stato possibile spiegare il valore ''anomalo'' del momento magnetico del protone solo grazie al [[modello a quark costituenti]] introdotto negli [[Anni 1960|anni sessanta]].

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== Proprietà chimiche ==

{{Vedi anche|Idrone|Idronio}}

Il nucleo del più comune [[isotopo]] dell'[[idrogeno]], il [[Prozio (chimica)|prozio]], è costituito esclusivamente da un protone ed è rappresentato come H⁺. I nuclei degli altri atomi sono composti da neutroni e protoni tenuti insieme dalla [[Interazione forte|forza forte]], che contrasta efficacemente la [[forza di Coulomb|repulsione coulombiana]] dovuta all'interazione elettromagneticaesistente fra cariche dello stesso segno. Il numero di protoni nel nucleo, detto [[numero atomico]], determina, assieme al numero di elettroni presenti, lela proprietànatura chimichestessa dell'atomoelemento e lale naturasue stessaproprietà dell'elementochimiche.

In [[chimica]] e [[biochimica]] il termine viene usato quasi sempre impropriamente per riferirsi allo [[ione]] dell'[[idrogeno]] in [[soluzione acquosa]] ([[Idronio|idrogenione]]), mentre in realtà il protone libero in soluzione acquosa non esiste ed esiste invece lo [[ione molecolare]] covalente [[idrossonio]] o semplicemente ossonio, H₃O⁺. In questo contesto, secondo la [[teoria acido-base di Brønsted-Lowry]], un donatore di protoni è un [[acido]] e un accettore di protoni una [[base (chimica)|base]]. Il protone libero è il più semplice degli [[Acido di Lewis|acidi di Lewis]];<ref>{{Cita libro|nome=Raymond|cognome=Chang|titolo=Chemistry|accesso=2024-07-15|edizione=10th ed|data=2010|editore=McGraw-Hill|p=697|ISBN=978-0-07-727431-3}}</ref><ref>{{Cita libro|nome=Erwin|cognome=Riedel|nome2=Christoph|cognome2=Janiak|titolo=Anorganische Chemie|accesso=2024-07-15|edizione=10. Auflage|collana=De Gruyter Studium|data=2022|editore=De Gruyter|pp=367-370|ISBN=978-3-11-069604-2}}</ref> può essere generato in fase gassosa nella sorgente di uno [[spettrometro di massa]] per ionizzazione dell'idrogeno;<ref name=":0">{{Cita pubblicazione|nome=Fulvio|cognome=Cacace|data=1988-06-01|titolo=Radiolytic approach to gas-phase ion chemistry|rivista=Accounts of Chemical Research|volume=21|numero=6|pp=215–222|lingua=en|accesso=2024-07-15|doi=10.1021/ar00150a001|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ar00150a001}}</ref> in tal modo può essere immesso in una [[trappola ionica]] e ivi fatto reagire con altre molecole di interesse e generare quindi le corrispondenti specie "protonate" che, in tal modo, divengono acidi di di Brønsted-Lowry: reagendo con una molecola di acqua, ad esempio, si ottiene lo ione già menzionato H₃O⁺; dall'ammoniaca, lo ione ammonio NH₄⁺; dal metano, lo ione [[Flussionalità|flussionale]] [[metanio]] CH₅⁺.<ref name=":0" /><ref>{{Cita pubblicazione|nome=Golam|cognome=Rasul|nome2=G. K.|cognome2=Surya Prakash|nome3=George A.|cognome3=Olah|data=2011-11-28|titolo=Comparative study of the hypercoordinate carbonium ions and their boron analogs: A challenge for spectroscopists|rivista=Chemical Physics Letters|volume=517|numero=1|pp=1–8|accesso=2024-07-15|doi=10.1016/j.cplett.2011.10.020|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009261411012735}}</ref>

==Proprietà quantistiche==

Il protone, al contrario di altre particelle come l'[[elettrone]], non è una particella fondamentale maelementare, è costituitouna particella composita, costituita da [[Quark (particella)|quark]] e [[gluone|gluoni]], legati dal meccanismo chiamato [[Confinamento dei quark|confinamento di colore]]. Il confinamento è una fenomeno risultante dalla [[interazione forte]], la cui natura è però oscura ed elusiva. Ad esempio, è interessante notare che la grandissima parte, il 99% circa, della massa del protone, come di quella del neutrone, è determinata dall'energia della stessa [[interazione forte]] che tiene uniti i [[Quark (particella)|quark]], piuttosto che dalla loro massa propria.<ref>{{cita pubblicazione|url=https://physics.aps.org/articles/v11/118|lingua=en|autore=André Walker-Loud|rivista=Physics|volume=11|pagina=118|data=19 Novembre 2018|titolo=Viewpoint: Dissecting the Mass of the Proton}}</ref> L'intensità della forza nucleare forte decresce al crescere dell'energia delle particelle interagenti, sicché i quark e i gluoni si manifestano come particelle singole solo in collisioni ad alte energie o temperature, alle quali i protoni, come in generale gli altri [[adrone|adroni]], fondono formando il [[plasma di quark e gluoni]].

La struttura interna dei protoni è studiata negli acceleratori di particelle attraverso gli [[urto elastico|urti elastici]] e anelastici ad alta energia fra protoni e [[Nucleone|nucleoni]] e fra protoni e [[Leptone|leptoni]], come gli elettroni. Da questo tipo di esperimenti, a partire da [[SLAC]], è stato possibile scoprire per la prima volta l'esistenza di particelle interne al protone.<ref>{{cita web|url=https://cerncourier.com/a/deep-import-of-deep-inelastic-scattering/|titolo=Deep import of deep inelastic scattering|autore=Max Klein|data=2 Novembre 1999|accesso=26 aprile 2020|lingua=en}}</ref> Sulla base di questi esperimenti, Feynman formulò il modello a [[partone|partoni]], il primo che tenesse in considerazione la struttura composita del protone.<ref name="feynman">