Proton – Konsep, penemuan, sifat dan karakteristik

Relevant Data:

1. Ernest Rutherford: Ilmuwan yang pertama kali mengidentifikasi proton sebagai bagian dari struktur inti atom.
2. Muatan positif: Proton memiliki muatan positif yang seimbang dengan muatan negatif dari elektron, sehingga menjaga netralitas atom.
3. Nomor atom: Nomor atom suatu unsur menunjukkan jumlah proton dalam inti atomnya.
4. Hukum kekekalan muatan: Jumlah total muatan positif (dari proton) dalam inti atom selalu sama dengan jumlah muatan negatif (dari elektron) di sekitarnya.

Explanation:
Proton adalah partikel subatomik yang ditemukan di inti atom bersama dengan neutron. Partikel ini memiliki massa sekitar 1836 kali massa elektron dan muatan positif yang setara dengan muatan negatif dari elektron. Proton membantu menentukan identitas unsur kimia karena jumlah proton dalam inti atom menentukan sifat kimia unsur tersebut.

Dalam inti atom, proton bersama neutron membentuk inti atom yang stabil. Jumlah proton dalam inti atom menentukan unsur kimia tersebut, sementara jumlah neutron dapat bervariasi dan memengaruhi isotop dari unsur tersebut. Proses fusi nuklir di dalam bintang menghasilkan energi dengan melibatkan interaksi antar proton dan neutron.

Proton juga memiliki peran penting dalam fisika partikel dan kosmologi. Dalam percobaan fisika partikel, akselerator partikel digunakan untuk mempelajari sifat dan perilaku proton. Selain itu, pemahaman tentang struktur inti atom dan interaksi proton membantu dalam menjelaskan asal-usul alam semesta dan evolusi bintang.

Resources:

1. “Introduction to Elementary Particles” by David Griffiths.
2. “Atomic and Nuclear Physics” by B. K. Agarwal.
3. “https://www.symmetrymagazine.org/article/what-is-a-proton” – Artikel tentang proton dari Symmetry Magazine.
4. “https://home.cern/science/particles-protons-neutrons-and-electrons” – Sumber informasi tentang proton dari European Organization for Nuclear Research (CERN).

Proton ditemukan dalam inti atom.

Apa itu proton?

Proton adalah salah satu jenis partikel subatom, yaitu salah satu partikel terkecil penyusun atom. Itu milik keluarga fermion dan diberkahi dengan muatan listrik positif.

Semua materi terbuat dari atom, dan pada dasarnya terdiri dari tiga jenis partikel yang memiliki muatan listrik berbeda: elektron (muatan negatif), neutron (muatan netral), dan proton (muatan positif).

Sudah lama ada anggapan bahwa proton adalah jenis partikel fundamental, artinya tidak dapat dibagi. Namun, saat ini terdapat bukti kuat bahwa ia tersusun dari quark.

Bagaimanapun, proton adalah partikel subatom yang stabil. Berbeda dengan elektron, yang mengorbit di sekitar inti atom, proton terkandung dalam inti atom bersama dengan neutron, yang menyediakan sebagian besar massa atom.

Lihat juga: Model atom

Penemuan proton

Proton ditemukan pada tahun 1918 oleh Ernest Rutherford (1871-1937), seorang ahli kimia dan fisikawan Inggris. Di tengah percobaan dengan gas nitrogen, Rutherford memperhatikan bahwa instrumennya mendeteksi keberadaan inti hidrogen dengan menembakkan partikel alfa ke gas tersebut.

Ia menyimpulkan bahwa inti-inti tersebut pasti merupakan partikel-partikel fundamental suatu materi, tanpa mengetahui bahwa tepatnya, inti atom hidrogen mengandung satu partikel: sebuah proton. Oleh karena itu diputuskan untuk memberi hidrogen nomor atom 1.

Namun diketahui dari pengalaman ilmiah sebelumnya yang mengarah pada penemuan ini. Misalnya fisikawan Jerman Eugene Goldstein (1850-1930) pada tahun 1886 menemukan ion positif di dalam atom, melalui eksperimen dengan sinar katoda.

Lebih jauh lagi, JJ Thompson (1856-1940) dari Inggris telah menemukan elektron dan muatan negatifnya, yang berarti perlu adanya jenis partikel lain dengan muatan berlawanan di dalam atom.

Lihat juga: Model atom Rutherford

Sifat dan karakteristik proton

1. Muatan Listrik: Proton memiliki muatan positif sebesar $+1e$ (di mana $e$ adalah muatan dasar, sekitar 1.602×10⁻¹⁹ coulomb).
2. Massa: Massa proton adalah sekitar 1.672×10⁻²⁷ kilogram, yang kira-kira 1836 kali lebih besar daripada massa elektron.
3. Lokasi: Proton terletak di dalam inti atom bersama dengan neutron.
4. Stabilitas: Proton adalah partikel yang sangat stabil. Dalam kondisi normal, proton tidak mengalami peluruhan.

Proton adalah partikel komposit yang stabil, jauh lebih masif daripada elektron (1836 kali) dan memiliki muatan unsur positif sebesar 1 (1,6 x 10 ^-19 C). Mereka terdiri dari tiga partikel elementer atau quark : dua “ atas ” (atas) dan satu “ bawah ” (bawah). Waktu paruhnya lebih dari 10 ³⁵ tahun, sehingga rentan terhadap dekomposisi.

Proton, seperti partikel subatom lainnya, mempunyai putarannya sendiri, yaitu momentum sudut intrinsik dan tidak berubah-ubah, yang dalam hal ini adalah ½. Sifat ini sangat berguna untuk resonansi magnetik nuklir dan aplikasi teknologi modern lainnya.

Nukleon

Karena mereka biasanya ditemukan dalam inti atom, proton dan neutron dikenal sebagai “nukleon ”. Sebaliknya, elektron mengorbit di sekelilingnya dengan cara yang kurang lebih tersebar.

Nukleon-nukleon tersebut dihubungkan satu sama lain oleh gaya nuklir kuat, yang hanya jika atom berukuran sangat besar (seperti Uranium) dapat menyerah pada gaya lain, misalnya gaya elektromagnetik.

Nukleon merupakan persentase terbesar dari massa atom mana pun dan oleh karena itu menentukan perbedaan antara satu unsur kimia dan unsur lainnya: misalnya, atom hidrogen hanya memiliki satu proton dalam intinya, sedangkan atom helium Ia memiliki dua proton dan satu atau dua. neutron, tergantung pada isotop spesifiknya.

Nomor atom

Nomor atom (Z) menunjukkan berapa banyak proton yang dimiliki suatu jenis atom dalam intinya. Setiap unsur kimia memiliki nomor atom yang berbeda, meskipun perilaku kimianya ditentukan oleh jumlah elektron yang mengorbit pada intinya (yang untuk atom netral sama dengan jumlah proton).

Misalnya, klor (Cl) mempunyai 17 proton dalam intinya, sehingga nomor atomnya adalah 17. Jumlah ini tidak pernah berubah, bahkan antar isotop (versi) dari atom yang sama, karena keduanya berbeda ya hanya karena nomornya. jumlah neutron dalam intinya.

Lanjutkan dengan: Antimateri

Peran Proton dalam Atom

Proton memiliki peran penting dalam menentukan identitas suatu unsur kimia. Jumlah proton dalam inti atom, yang dikenal sebagai nomor atom, menentukan jenis unsur tersebut. Sebagai contoh, hidrogen memiliki satu proton, sedangkan karbon memiliki enam proton.

Jumlah proton dalam inti juga menentukan jumlah elektron di sekitarnya dalam keadaan netral, yang pada gilirannya menentukan sifat kimia unsur tersebut. Proton juga berpartisipasi dalam gaya nuklir kuat yang menjaga neutron dan proton tetap bersama dalam inti atom.

Interaksi dengan Partikel Subatomik Lainnya

1. Neutron: Proton dan neutron bersama-sama membentuk inti atom. Neutron tidak memiliki muatan listrik, tetapi mereka berperan dalam menstabilkan inti dengan mengurangi tolakan elektrostatik antara proton.
2. Elektron: Elektron adalah partikel bermuatan negatif yang mengelilingi inti atom. Interaksi antara proton dan elektron melalui gaya elektromagnetik menentukan struktur dan sifat atom.

Aplikasi Proton

1. Spektroskopi NMR (Nuclear Magnetic Resonance): Proton sering digunakan dalam teknik NMR untuk menentukan struktur molekul dalam kimia organik dan biologi.
2. Terapi Proton: Dalam bidang kedokteran, terapi proton digunakan untuk mengobati kanker. Proton diarahkan ke tumor untuk menghancurkan sel-sel kanker dengan kerusakan minimal pada jaringan sehat di sekitarnya.
3. Fusi Nuklir: Proton berperan dalam reaksi fusi nuklir, seperti yang terjadi di dalam matahari, di mana proton bergabung untuk membentuk helium dan melepaskan sejumlah besar energi.

Kesimpulan

Proton adalah partikel subatomik yang sangat penting dengan muatan positif dan massa yang signifikan. Penemuan dan pemahaman tentang proton telah memungkinkan kemajuan besar dalam fisika, kimia, dan teknologi. Dari menentukan identitas unsur hingga aplikasi dalam teknologi medis, proton memainkan peran vital dalam banyak aspek kehidupan kita.

Referensi

• Griffiths, D. (2008). Introduction to Elementary Particles. Wiley-VCH.
• Krane, K. S. (1988). Introductory Nuclear Physics. Wiley.
• Tipler, P. A., & Mosca, G. (2007). Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. W.H. Freeman and Company.
• Atkins, P., & de Paula, J. (2010). Physical Chemistry. Oxford University Press.
• “Proton” di Wikipedia.
• “Struktur atom, atom, elektron, proton, neutron, nomor atom, massa, ion” (video) di Academia Internet.
• “Proton” dalam Hiperfisika di Georgia State University (AS).
• “Neutron dan proton dalam inti atom” di Alam.
• “Proton (partikel subatomik)” dalam The Encyclopaedia Britannica.

FAQs tentang Proton

1. Apa itu proton?

Proton adalah salah satu partikel subatom yang terdapat di inti atom bersama dengan neutron. Proton memiliki muatan positif dan jumlah proton dalam inti atom menentukan identitas unsur kimia tersebut.

2. Bagaimana proton ditemukan dalam struktur atom?

Proton ditemukan di inti atom bersama dengan neutron. Inti atom terdiri dari proton dan neutron yang dikelilingi oleh elektron yang berputar dalam kulit elektron di sekitarnya. Proton memiliki massa yang hampir sama dengan neutron, tetapi muatan positif.

3. Apa peran proton dalam membentuk atom dan sifat kimianya?

Proton memainkan peran penting dalam membentuk identitas unsur kimia karena jumlah proton dalam inti atom menentukan nomor atom suatu unsur. Muatan positif proton juga berinteraksi dengan muatan negatif elektron untuk membentuk ikatan kimia dan mempengaruhi sifat kimia suatu unsur.

4. Bagaimana proton berperan dalam reaksi nuklir dan radioaktivitas?

Dalam reaksi nuklir, proton dapat terlibat dalam pemancaran radioaktif seperti peluruhan beta positron di mana proton berubah menjadi neutron. Proton juga dapat bertabrakan dengan partikel lain dalam reaksi fusi nuklir untuk membentuk unsur yang berbeda.

5. Bagaimana proton digunakan dalam teknologi medis seperti terapi radiasi?

Proton digunakan dalam terapi radiasi proton, yaitu suatu metode pengobatan kanker yang menggunakan proton untuk menghancurkan sel kanker tanpa merusak jaringan sehat di sekitarnya. Teknologi ini memanfaatkan sifat penetrasi dan energi tinggi proton untuk merusak sel kanker secara selektif.