Tre modi per trovare la massa protonica includono il calcolo dalla teoria, dalla massa molare atomica e il confronto carica /massa con gli elettroni. Usare la teoria per trovare quale massa di protoni "dovrebbe essere" è realistica solo per gli esperti del settore. Calcoli di carica /massa e massa molare possono essere eseguiti a livello di scuola secondaria e secondaria.

Deriva la massa protonica dalle teorie di quantistica e relatività. I protoni hanno una struttura interna: tre particelle (quark) tenute insieme da forze attrattive (gluoni). Assunzioni ingenue davano a ciascun quark 1/3 di massa protonica. Circa il 95 percento al 98 percento della massa del protone non è fornito dalla massa del quark. In verità, la maggior parte della massa protonica deriva dall'energia di interazione tra i quark. Ricorda "E = mc ^ 2" nel caso in cui ci sia confusione sulla frase "la massa è derivata dall'energia".

Calcola la massa di idrogeno molare. Una talpa è uguale a 6.022e23, proprio come una dozzina equivale a 12 o una coppia è uguale a due. Possiamo considerarlo un dato di fatto che una mole di atomi di idrogeno (non molecole di "H2") pesa 1.0079 g. Ogni atomo di idrogeno contiene un protone, quindi una mole di protoni pesa 1.0079 g. Poiché ogni mole equivale a 6.022e23 unità, sappiamo che i protoni 6.022e23 pesano 1.0079 grammi. Dividendo 1.0079 g per numero di mole (1.0079 /6.022e23) si ottiene la massa del protone: 1.6737e-24 g.

Si noti che gli atomi di idrogeno hanno un elettrone per bilanciare la carica del protone. I protoni senza elettroni, sia come dissolti in soluzione che come plasma, sono molto diversi dagli atomi di idrogeno. Poiché il calcolo non si ferma qui, possiamo ignorare l'assurdità fisica nel fingere che gli elettroni non esistano.

Tenere presente che il metodo di calcolo della "massa molare" può essere eseguito con qualsiasi elemento. Tuttavia, tre fonti di errore si insinuano. Innanzitutto, i protoni negli atomi di idrogeno non sono legati. In altri elementi, i protoni sono legati ai neutroni. I protoni legati in un nucleo hanno meno energia, quindi leggermente meno massa, rispetto ai protoni isolati. In secondo luogo, il numero di elettroni, e l'errore se li ignora, inizia a sommarsi. Contabilizzare gli elettroni rende l'intero sforzo più complicato. Infine, gli elementi più pesanti sono radioattivi. Prendi in considerazione percorsi di decadimento, presenza di isotopi, emivite, ecc. Ancora, il calcolo è ancora possibile, ma diventa più difficile di quanto deve essere.

Utilizza i rapporti di carica /massa. Questo metodo misura la curvatura delle particelle quando si entra in campi elettrici e magnetici calibrati. La magnitudine di curvatura indicherebbe la massa del protone rispetto alla massa di elettroni. L'idea sperimentale è simile a influenzare il movimento di una palla rotolante. Una forza meccanica costante devierà un cocomero pesante (protone) dalla corsa rettilinea in misura limitata. La stessa forza devierà molto di più una pallina da golf leggera (elettrone).

Suggerimento

Il metodo della massa molare ignora la massa elettronica. Gli elettroni sono circa 1/1837 massicci come i protoni e c'è solo un elettrone per atomo di idrogeno. La notazione scientifica come "1.6737e-24" è comoda per numeri molto grandi o molto piccoli. In notazione decimale, un protone pesa 0,0000000000000000000000016737 g.