Prótons

Prótons são partículas subatômicas localizadas no núcleo do átomo, juntamente aos nêutrons. São eletricamente positivos, apresentam carga oposta aos elétrons, porém com mesma intensidade. Os prótons são utilizados para determinar o número atômico, diferenciando os vários átomos dos diversos elementos químicos.

Os prótons possuem uma massa que é, aproximadamente, 1.836 vezes maior que do elétron e que corresponde a cerca de 99,8% da massa do nêutron. Não são uma partícula fundamental, já que são compostos por três quarks. Os prótons são essenciais para manter a atração entre o núcleo e a eletrosfera, sendo essenciais para a estabilização da estrutura atômica. Os prótons foram propostos pelo cientista neozelandês Ernest Rutherford.

Leia também: O que é um átomo?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre prótons
• 2 - O que é próton?
• 3 - Qual é a função dos prótons?
• 4 - Características dos prótons
• 5 - Localização dos prótons
• 6 - Diferença entre prótons e elétrons
• 7 - História dos prótons
• 8 - Exercícios resolvidos sobre prótons

Resumo sobre prótons

• Os prótons são partículas positivas presentes no núcleo do átomo.
• O próton apresenta uma massa 1.836 vezes maior que do elétron e que corresponde a cerca de 99,8% da massa do nêutron.
• Sua massa é de cerca de 1,672 x 10⁻²⁷ kg e possui um raio da ordem de 8,4 x 10⁻¹⁶ m.
• Além de identificar os diferentes átomos, os prótons exercem atração sobre os elétrons da eletrosfera.
• Os prótons são formados por três quarks, não sendo uma partícula fundamental.
• Foram descobertos por Ernest Rutherford.

O que é próton?

O próton é uma partícula carregada positivamente, com carga igual a +1, localizada no núcleo do átomo. Sua massa é de 1,007 u, ou 1,672 x 10⁻²⁷ kg.

Qual é a função dos prótons?

Presente no núcleo atômico e com carga positiva, os prótons são responsáveis por atrair eletrostaticamente os elétrons, mantendo assim a estrutura atômica. Como possuem carga igual à dos elétrons, porém oposta, podemos considerar o átomo uma estrutura eletricamente neutra.

Os prótons também são utilizados para determinar o número atômico de um átomo (Z), que é numericamente igual ao número de prótons presentes no núcleo e serve para determinar algumas propriedades do átomo. Sendo assim, podemos concluir que os átomos de diferentes elementos químicos são distinguidos por meio do seu número de prótons.

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Características dos prótons

Os prótons não são uma partícula fundamental, pois são formados por três quarks: dois quarks “up”, cada um com carga +2/3, e um quark “down”, com carga −1/3, totalizando a tradicional carga +1. Tais quarks são mantidos por meio da chamada “força forte”, devido à presença de glúons.

O tamanho do próton é de grande discussão e apresenta muitas formas de medição, porém o Comitê de Dados (Codata) do Conselho Internacional de Ciência apresenta um valor de 8,414 x 10⁻¹⁶ m para o raio do próton, algo em torno de 60.000 vezes menor que o raio do átomo de hidrogênio.

Sua massa, em unidades de massa atômica, é de 1,007 u, enquanto em quilogramas é igual a 1,672 x 10⁻²⁷ kg. Tal massa é cerca de 1.836 vezes maior que a massa do elétron e um pouco menor que a do nêutron, correspondendo a cerca de 99,8% da massa deste. A carga de um próton é igual a 1,602 x 10⁻¹⁹ C, exatamente a mesma do elétron em módulo.

Localização dos prótons

Os prótons são partículas que estão presentes no núcleo do átomo. Sendo positivos, o núcleo não poderia ser feito apenas por prótons, dada a instabilidade que seria criada pela força de repulsão. Assim sendo, os prótons coexistem no núcleo atômico com os nêutrons, responsáveis por impedir que os prótons possam se repelir.

Diferença entre prótons e elétrons

Os prótons se diferem dos elétrons em diversos pontos característicos. Para começar, os elétrons são partículas fundamentais, ou seja, não são formados por outras partículas subatômicas, diferentemente dos prótons, formados por três quarks.

Além disso, os elétrons possuem uma massa que é, aproximadamente, 1.836 vezes menor que a do próton. Prótons e elétrons possuem cargas elétricas opostas; enquanto os prótons possuem carga positiva, os elétrons possuem carga negativa. Contudo, tal carga é de mesma intensidade (1,602 x 10⁻¹⁹ C, em módulo). Por fim, os prótons estão localizados no núcleo atômico, enquanto os elétrons se encontram na eletrosfera do átomo.

Saiba mais: O que é a camada de valência de um átomo?

História dos prótons

A descoberta dos prótons é creditada ao cientista neozelandês Ernest Rutherford. Em 1911, ao incidir partículas alfa (He²⁺) sobre uma folha de ouro, junto com seus colaboradores Geiger e Mardsen, Rutherford chegou à conclusão de que o núcleo atômico seria composto por partículas positivas muito pequenas. Posteriormente, seus resultados apontaram que o átomo de hidrogênio apresentaria a estrutura nuclear mais simples, com uma única carga.

Rutherford e Mardsen propuseram a ideia de partículas H, sendo que elas seriam a partícula nuclear do hidrogênio expelida após bombardeamento por partículas alfa. Posteriormente, Rutherford percebeu que tais partículas também seriam expelidas de outros átomos, não só hidrogênio, como boro, flúor, alumínio, sódio, fósforo e nitrogênio.

Assim, chegou-se à conclusão de que as partículas H seriam constituintes de todos os átomos. Posteriormente, Rutherford cunhou o termo “próton” para a partícula H, em referência à palavra grega protos, que significa “primeiro”.

É evidente que havia ali uma proximidade com a teoria dos “prótilos” de William Prout. Tal teoria, de 1816, dizia que os átomos de hidrogênio seriam os átomos fundamentais, e todos os demais átomos seriam um conjunto de átomos de hidrogênio (os “prótilos”).

Exercícios resolvidos sobre prótons

Questão 1.

(Udesc – tarde/2023.2) As investigações sobre a estrutura da matéria representam um importante marco na história da Química, especialmente nos séculos XIX e XX, em que foi proposta a existência de várias partículas que podem ser encontradas em um átomo.

Sobre essas partículas, analise as proposições.

1. Os prótons são partículas de carga positiva que estão localizadas no núcleo do átomo.
2. Os elétrons são partículas de carga negativa que estão localizadas na eletrosfera.
3. Os nêutrons são partículas sem carga elétrica e estão localizadas na eletrosfera.
4. Os prótons possuem massa maior que a dos elétrons.
5. Os nêutrons estão localizados no núcleo do átomo e possuem massa equivalente à massa dos elétrons.
6. Os prótons e os elétrons são partículas que, embora possuam cargas opostas, estão localizados no núcleo atômico.

Assinale a alternativa correta.

1. Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras.
2. Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.
3. Somente as afirmativas V e VI são verdadeiras.
4. Somente as afirmativas III e VI são verdadeiras.
5. Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras.

Resposta: Letra E

A afirmativa III está errada, pois os nêutrons estão junto com os prótons no núcleo, não na eletrosfera.

A afirmativa V está errada, pois a massa dos prótons e dos nêutrons é muito parecida, e os prótons possuem massa, aproximadamente, 1.836 vezes maior que dos elétrons. Assim sendo, a massa dos nêutrons também é muito maior que a dos elétrons.

A afirmativa VI está errada, pois os elétrons não estão no núcleo atômico, mas sim na eletrosfera.

Questão 2.

(Uerj/2023) O elemento químico de menor número atômico é o mais abundante no Universo. Ele possui quantidade de prótons igual a 1 e faz parte da composição da água.

Esse elemento químico é denominado:

a) ferro

b) enxofre

c) chumbo

d) hidrogênio

Resposta: Letra D

O átomo que possui um único próton no seu núcleo é o que possui número atômico igual a 1. Tal átomo, então, pertence ao elemento químico hidrogênio.

Fontes

COOPER, K. Protons: The essential building blocks of atoms. Space.com. 27 nov. 2022. Disponível em: https://www.space.com/protons-facts-discovery-charge-mass

KARR, J. P.; MARCHAND, D.; VOUTIER, E. The proton size. Nature Review Physics. N. 2. P. 601-614. 2020.

INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY – IUPAC. Glossary of terms used in physical organic chemistry. Pure and Applied Chemistry, Reino Unido, 1994.

NIST STANDART REFERENCE DATABASE. CODATA Internationally recommended 2018 values of the Fundamental Physics Constants. Disponível em: https://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html

PEAKE, B. M. The discovery of the electron, proton, and neutron. Journal of Chemical Education. V. 66, n. 9. P. 738. 1989.

WOOD, C.; SHERMAN, M.  Inside the Proton, the ‘Most Complicated Thing You Could Possibly Imagine’. Quanta Magazine. 19 out. 2022. Disponível em: https://www.quantamagazine.org/inside-the-proton-the-most-complicated-thing-imaginable-20221019/