Protón

Proton en física

El protón es una de las dos partículas subatómicas que componen un núcleo atómico. La cantidad de protones en un átomo corresponde al número atómico "Z" y determina las propiedades de un elemento. Posee una carga energética equivalente a la del electrón, sin embargo, es positiva equivalente a 1,6 × 10-19 C, mientras que la masa es superior, en unas 1830 veces, a la del electrón.

Etimológicamente, viene del griego prōton cuyo significado es primero o previo. Se le atribuyó este término debido a que se pensaba que en combinación con el electrón, eran partículas que daban origen a la materia. Sin embargo, se ha demostrado que cada uno de estos está formado por partículas más pequeñas.

Se le acredita el descubrimiento de esta partícula  a Ernest Rutherford un físico neozelandés cuyos experimentos con gas nitrógeno le ayudaron a observar núcleos de hidrógeno. Con estos resultados, llegó a la conclusión de que estos núcleos eran partículas elementales.

Características

Después de años de investigación, se ha demostrado que uno de los aspectos destacados del protón es que no es una partícula elemental. En cromodinámica cuántica, es una partícula constituida por la unión estable de tres cuarks, dos superiores y uno en la parte inferior, unidas por gluones.

En conjunto con el neutrón se conocen como nucleones debido a que forman el núcleo de los átomos. En el hidrógeno, el núcleo del isótopo más frecuente del átomo, el más simple y estable, está formado por un solo protón.

Características

Se considera estable debido a que tiene un límite inferior en su vida media de unos 1035 años. Sin embargo, ciertas teorías indican que se puede descomponer en otras partículas.

Tiene una carga eléctrica positiva 1 (1,6 × 10-19 C) y posee una antipartícula, conocida como antiprotón, que se distingue por tener carga negativa. Además, tiene una masa de 1.674 x 10 -24g, es decir, casi dos mil veces más grande que la del electrón.

Historia

El descubrimiento del protón se remonta al año 1918 cuando Ernest Rutherford en su experimento reveló que cuando se lanzan partículas alfa contra un gas de nitrógeno, se podía observar núcleos de hidrógeno.

Para el físico, el único lugar del cual podían proceder estos núcleos era del nitrógeno por lo que este debía contener núcleos de hidrógeno. De esta manera, propuso que el núcleo de hidrógeno, cuyo número atómico es 1, era una partícula fundamental.

No obstante, en 1886, años antes, Eugene Goldstein descubrió los rayos catódicos con carga positiva producidos a partir de los gases. Con sus ensayos observó que las partículas tenían valores de carga y masa diferente, por lo que no logró identificar la carga positiva con una partícula. Sus trabajos fueron ignorados por años.

A partir del año 1970 y hasta la actualidad el protón ha sido objeto de estudio. Se logró determinar las partes que lo componen y otras propiedades que facilitan su aplicación en diversos campos de la investigación.

Importancia en química

El uso de los protones en el campo químico tiene diversas aplicaciones. El número atómico se refiere a la cantidad de protones del núcleo de un átomo y demuestra el elemento al que corresponde el átomo.

Un ejemplo de ello es el azufre que es de número atómico 16. En este caso, todo átomo de azufre tiene 16 protones, entonces los átomos con 16 protones son átomos de azufre.

En lo que respecta al catión de hidrógeno, un emisor de protones es un ácido y un receptor es una base. Esta particularidad, H+, es inestable en disolución y se encuentra adherida a otros átomos. Tiene la capacidad de formar el ion hidronio u oxonio (H3O+), en soluciones acuosas, donde el protón está ligado de forma covalente a una molécula de agua.

Protón en física

En física, un protón es una partícula compuesta por  cuarks, que están unidos por una fuerza nuclear mediada por gluones. Esta conclusión es posible gracias a los estudios llevados a cabo desde el año 1970 que dieron lugar a modelos de partones o partes del protón.

En este sentido, se pudo concluir que en su clasificación, los protones son partículas de fermiones, partículas elementales, que al experimentar interacción nuclear fuerte se convierten en hadrones. Sin embargo, dentro del conjunto de hadrones, son bariones, que es la forma como se denomina a los hadrones, que a su vez son fermiones.

Por otra parte, el antiprotón es la antipartícula del protón, es decir, tiene el mismo spin, la misma masa, pero diferente carga eléctrica. No forma parte de los núcleos atómicos, es estable en el vacío y no se desintegra naturalmente.

Usos y aplicaciones

Los protones tienen un momento angular intrínseco de valor fijo o spin que se puede usar en diferentes aplicaciones. Por ejemplo, en medicina se aprovecha en la espectroscopía de resonancia magnética nuclear que permite la exploración de órganos del cuerpo de manera radiológica.

Aplicación

También, se emplea para irradiar tumores benignos o malignos de manera precisa y sin consecuencias. Se utiliza en aceleradores de partículas para la producción y descubrimiento de nuevos elementos e integra el proceso de ácidos, bases e ionización, por lo que son importantes en todo aspecto de la vida.

Referencias

  • Protón. Wikipedia: https://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3n
  • Terapia de protones. Radiologyinfo.org: https://www.radiologyinfo.org/es/info/protonthera#:~:text=Los%20protones%20son%20part%C3%ADculas%20que,ser%20utilizados%20para%20irradiar%20tumores.
  • Protón. Dicciomed: https://dicciomed.usal.es/palabra/proton
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