Prótons | O Que São, Massa e Quem Descobriu

Os prótons são partículas subatômicas que foram descobertos em 1886, quando o físico alemão Eugen Goldstein realizou um experimento usando uma aparelhagem semelhante ao tubo de raios catódicos, onde ele observou o surgimento de um feixe luminoso no sentido oposto ao dos elétrons.

Goldstein concluiu que os componentes desse feixe deveriam possuir carga elétrica positiva. A figura abaixo mostra uma representação esquemática do experimento realizado por Eugen.

Representação esquemática do experimento de Eugen Goldstein.

Em 1904, que Ernest Rutherford realizou o mesmo experimento com o gás hidrogênio e detectou a presença de partículas ainda menores com carga elétrica positiva. Essas partículas receberam o nome de prótons (p).

O próton apresenta massa aproximadamente 1836 vezes maior que a do elétron. Os prótons, que possuem carga elétrica positiva igual a 1,6 x 10^-19 C, juntamente com os nêutrons, que são eletricamente neutros, estão localizados no núcleo do átomo.

Ao redor do núcleo se encontra a eletrosfera, onde estão localizados os elétrons, que possuem carga elétrica negativa e igual a -1,6 x 10^-19 C. O raio do núcleo é 10 vezes menor que o raio do átomo, porém comporta praticamente todo o peso do átomo.

Um próton é formado por três quarks: dois quarks são do tipo up (+2/3) e um quark é do tipo down (-1/3).

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É a carga do núcleo, ou seja, a quantidade de prótons, que caracteriza cada elemento químico, sendo este número chamado de número atômico (Z).

Z = nº de prótons = p

Quando um átomo se encontra em seu estado fundamental, ou seja, eletricamente neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons.

Já quando o átomo perde um elétron, a quantidade de prótons se torna maior, logo, o átomo se transforma em um cátion.

Por outro lado, ao ganhar elétron, a quantidade de prótons se torna menor, logo, o átomo se transforma em um ânion. Em todos os casos, a quantidade de prótons sempre será a mesma, igual ao número atômico.

Exemplos

₂₅Mn → Z = 25 = 25 prótons e 25 elétrons

₈O^2- → Z = 8 = 8 prótons e 10 elétrons

₁₇Cl^- → Z = 17 = 17 prótons e 18 elétrons

₁₁Na⁺ → Z = 11 = 11 prótons e 10 elétrons

A soma do número de prótons (p) com o número de nêutrons (n) presentes no núcleo do átomo resulta no número de massa (A).

A = p + n

O número de massa determina a massa do átomo, já que, como já foi dito, a massa está praticamente toda concentrada no núcleo.

Átomos que apresentam a mesma quantidade de prótons, ou seja, mesmo número atômico (Z) e diferentes números de massa (A), são chamados de átomos isótopos.

Exemplo de átomos isótopos

₆C¹², ₆C¹³ e ₆C¹⁴ → todos esses átomos possuem 6 prótons (Z = 6)

₈O¹⁶, ₈O¹⁷ e ₈O¹⁸ → todos esses átomos possuem 8 prótons (Z = 8) 

O número de prótons no núcleo atômico exerce grande influência sobre o tamanho do átomo, ou seu raio atômico. O átomo que apresenta maior número de prótons exerce uma maior atração sobre seus elétrons, o que resulta em redução no seu tamanho.

Outro fator que afeta o raio atômico é o número de níveis ou camadas eletrônicas. Quanto maior o número de níveis, maior será o tamanho do átomo.

Um próton livre é uma partícula estável que não se encontra ligada ao núcleo ou a elétrons. Os prótons livres podem ser encontrados em diversas situações em que as temperaturas ou energias sejam altas o suficiente para permitir que se separem dos elétrons.