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質(zhì)子（英語：Proton，日韓漢字稱作陽子、陽性子），是一種帶1.6×10-19庫侖(C)正電荷的亞原子粒子，直徑約1.6~1.7×10?15m，每個(gè)原子的原子核內(nèi)部至少會(huì)含有一個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子的數(shù)量稱為原子序數(shù)，質(zhì)量是938百萬電子伏特/c2(MeV/c2)，即1.672621637（83）×10-27千克，大約是電子質(zhì)量的1836.5倍（電子的質(zhì)量為9.10938215（45）×10-31千克），質(zhì)子比中子稍輕（中子的質(zhì)量為1.674927211（84）×10-27千克）。
基本信息
| 中文名 | 質(zhì)子 |
| 外文名 | proton |
| 所屬學(xué)科 | |
| 發(fā)現(xiàn)時(shí)間 | 1918年 |
| 發(fā)現(xiàn)人 | |
| 所屬粒子類型 | 復(fù)合粒子 |
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基本性質(zhì)
相對(duì)質(zhì)量：1.007
電荷：+1 元電荷（+ 1.602176634 × 10庫侖）
粒子自旋：1/2
半衰期：最短為 10年（可視為穩(wěn)定）
質(zhì)子數(shù)=原子序數(shù)（就是元素序號(hào)）=核外電子數(shù)，中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)
1.氧元素是第二周期的元素，所以氧原子只有2個(gè)電子層內(nèi)從層2個(gè)，外層6個(gè)，共8個(gè)電子；而氧原子的質(zhì)子數(shù)也是8個(gè)。符合核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)，所以氧原子本身是電中性的，不帶電荷。
2.每種物質(zhì)中的原子的核外電子數(shù)一定是等于該原子的質(zhì)子數(shù)，但是這并不是說這種結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這只是元素原子的一個(gè)特性。比如Na原子就非常不穩(wěn)定，很容易失去一個(gè)電子變成Na+，帶一個(gè)正電荷，達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。注意此時(shí)帶電荷是因?yàn)樽兂闪穗x子。對(duì)于未失去電子的Na原子來說，還是符合核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)
發(fā)現(xiàn)過程
1919年，盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，容器C里放有放射性物質(zhì)A，從A射出的α粒子射到鋁箔F上，適當(dāng)選取鋁箔的厚度，使容器C抽成真空后，α粒子恰好被F吸收而不能透過，在F后面放一熒光屏S，用顯微鏡冊(cè)來觀察熒光屏上是否出現(xiàn)閃光．通過閥門T往C里通進(jìn)氮?dú)?/a>后，盧瑟福從熒光屏S上觀察到了閃光，把氮?dú)鈸Q成氧氣或二氧化碳，又觀察不到閃光，這表明閃光一定是α粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子透過鋁箔引起的。
盧瑟福把這種粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，根據(jù)它在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫做質(zhì)子，通常用符號(hào)盧瑟福把這種粒子引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，根據(jù)它在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫做質(zhì)子，通常用符號(hào)表示。
這個(gè)質(zhì)子是α粒子直接從氮核中打出的，還是α粒子打進(jìn)復(fù)核后形成的復(fù)核發(fā)生衰變 時(shí)放出的呢？為了弄清這個(gè)問題，英國物理學(xué)家布拉凱特又在充氮的云室里做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)．如果質(zhì)子是α粒子直接從氮核中打出的，那么在云室里就會(huì)看到四條徑跡：放射α粒子的徑 跡、碰撞后散射的．粒子的徑跡、質(zhì)子的徑跡及拋出質(zhì)子后的核的反沖徑跡．如果 粒子打進(jìn)氮核后形成一個(gè)復(fù)核，這復(fù)核立即發(fā)生衰變放出一個(gè)質(zhì)子，那么在云室里就能看到三條徑跡：入射α粒子的徑跡、質(zhì)子的徑跡及反沖核的徑跡．布拉凱特拍攝了兩萬多張?jiān)剖艺掌K于從四十多萬條“粒子徑跡的照片中，發(fā)現(xiàn)有八條產(chǎn)生了分叉．分叉的情況表明，這第二種設(shè)想是正確的．從質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可以知道產(chǎn)生的新核是氧17。
后來，人們用同樣的方法使氟、鈉、鋁等核發(fā)生了類似的轉(zhuǎn)變，并且都產(chǎn)生了質(zhì)子．由于各種核里都能轟擊出質(zhì)子，可見質(zhì)子是原子核的組成部分。
中子態(tài)的形成
在巨大的壓力下，處于超固態(tài)的物質(zhì)，使原來已經(jīng)擁擠得緊緊的原子核和電子不能再緊了，這時(shí)候原子核只好被迫解散，從里面釋放出質(zhì)子與中子。從原子核里放出的質(zhì)子，在極大壓力下會(huì)與電子結(jié)合為中子。這樣，物質(zhì)的構(gòu)造就發(fā)生了根本性的變化，原來由原子核和電子構(gòu)造的物質(zhì)，如今都變成了中子。這樣的狀態(tài)，就叫做“中子態(tài)”。
?科學(xué)含義
結(jié)構(gòu)圖
原子核中質(zhì)子數(shù)目決定其化學(xué)性質(zhì)和它屬于何種化學(xué)元素。氫原子最常見的同位素1H的原子核由一個(gè)質(zhì)子構(gòu)成。其它原子的原子核則由質(zhì)子和中子在強(qiáng)相互作用下構(gòu)成。
穩(wěn)態(tài)
至今為止質(zhì)子被認(rèn)為是一種穩(wěn)定的、不衰變的粒子。但也有理論認(rèn)為質(zhì)子可能衰變，只不過其壽命非常長(zhǎng)。到今天為止物理學(xué)家沒有能夠獲得任何可能理解為質(zhì)子衰變的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
水中的氫離子絕大多數(shù)都是水合質(zhì)子。質(zhì)子在化學(xué)和生物化學(xué)中起非常大的作用，根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，可以在水溶液中提供質(zhì)子的物質(zhì)一般被稱為酸，可以在水溶液中吸收質(zhì)子的物質(zhì)一般被稱為堿。
于此
p 是一個(gè)質(zhì)子，
質(zhì)子[亞原子粒子]
n 是一個(gè)中子，而且
νe 是一個(gè)電子中微子
歷史
質(zhì)子[亞原子粒子]
反質(zhì)子
質(zhì)子的反粒子是反質(zhì)子，反質(zhì)子是1955年埃米利奧·塞格雷（Emilio Gino Segrè）和歐文·張伯倫（Owen Chamberlain）發(fā)現(xiàn)的，兩人為此獲得了1959年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。(右下圖片繪制：張嘉年)
質(zhì)子[亞原子粒子]
反質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：正電子的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了狄拉克反粒子理論，一些理論物理學(xué)家開始認(rèn)真對(duì)待這一理論。1934年泡利與克拉夫證明，即使不能形成穩(wěn)定的負(fù)能粒子海，也會(huì)有相應(yīng)的反粒子存在。于是人們就開始尋找其他粒子的反粒子。早在1928年，狄拉克便預(yù)言了反質(zhì)子的存在，但證實(shí)它的存在卻花了20多年的時(shí)間。根據(jù)狄拉克的理論，反質(zhì)子的質(zhì)量與質(zhì)子相同，所帶電荷相反，質(zhì)子與反質(zhì)子成對(duì)出現(xiàn)或湮沒，用兩個(gè)普通的質(zhì)子碰撞便可獲得反質(zhì)子，但反質(zhì)子的產(chǎn)生閾能為6.8GeV。1954年，在加利福尼亞大學(xué)的勞倫斯輻射實(shí)驗(yàn)室，建成了64億電子伏的質(zhì)子同步穩(wěn)相加速器，這為尋找反粒子提供了條件。
1955年，張伯倫和塞格雷用上述加速器證實(shí)了前一年人們所觀測(cè)的反質(zhì)子的存在。由于反質(zhì)子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)極少，大約每1000億高能質(zhì)子的碰撞，才能產(chǎn)生數(shù)量很少的反質(zhì)子，因而證實(shí)反質(zhì)子的存在極為困難。1955年他們這個(gè)實(shí)驗(yàn)小組測(cè)到60個(gè)反質(zhì)子。由于偶然符合本底不大，記數(shù)系統(tǒng)雖不算好，但較為可信。不久他們又發(fā)現(xiàn)反中子。盡管高能粒子打靶時(shí)也能產(chǎn)生反中子，但是由于反中子不帶電，更難從其他粒子中鑒別出來。他們是利用反質(zhì)子與原子核碰撞，反質(zhì)子把自己的負(fù)電荷交給質(zhì)子，或由質(zhì)子處取得正電荷，這樣，質(zhì)子變成了中子，而反質(zhì)子則變成了反中子。魯比亞，C.在正反質(zhì)子對(duì)撞機(jī)上進(jìn)行幾百吉電子伏的對(duì)撞實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代弱電統(tǒng)一理論所預(yù)言的傳力子，因而獲得1984年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
質(zhì)子[亞原子粒子]
物理中的電子轉(zhuǎn)移是在電流的作用下，由高端向低端移動(dòng)，是外力的作用，與元素原子本身的性質(zhì)無關(guān)。而化學(xué)中的電子轉(zhuǎn)移，是不同原子之間自發(fā)的進(jìn)行的，是元素原子本身性質(zhì)所決定的。現(xiàn)在科學(xué)的發(fā)展，使人們發(fā)現(xiàn)了很多新的物質(zhì)存在形式，正電子是確實(shí)存在的，它的質(zhì)量以及許多性質(zhì)都和電子無異，但所帶電荷為正電荷，且輕子數(shù)為-1；同樣，人們還在探索反質(zhì)子，我們稱正電子、反質(zhì)子之類的物質(zhì)叫反物質(zhì)。正負(fù)電子一旦相遇，則發(fā)生湮滅，化為烏有，同時(shí)放出巨大能量，并產(chǎn)生光子。
符號(hào) p，H+
發(fā)現(xiàn)時(shí)間 1919年
發(fā)現(xiàn)者 歐內(nèi)斯特·盧瑟福
一般性質(zhì)
相對(duì)質(zhì)量 1.007
電荷 +1 元電荷（+ 1.60217733 × 10^-19 庫侖）
質(zhì)子[亞原子粒子]
作用力引力、電磁力、弱核力、強(qiáng)核力
半衰期 最短為 1035 年（可視為穩(wěn)定）
組成 兩個(gè)上夸克、一個(gè)下夸克
理論
酸堿離子理論是阿累尼烏其斯（Arrhenius）根據(jù)他的電離學(xué)說提出來的。他認(rèn)為在水中能電離出氫離子并且不產(chǎn)生其它陽離子的物質(zhì)叫酸。在水中能電離出氫氧根離子并且不產(chǎn)生其它陰離子的物質(zhì)叫堿。酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氫離子和氫氧根離子結(jié)合成水。這個(gè)理論取得了很大成功，但它的局限性也早就暴露出來，例如，氣態(tài)氨與氯脂氫反應(yīng)迅速生成氯化銨，這個(gè)酸堿中和反應(yīng)并有水的生成；又如氨的水溶液顯堿性，曾錯(cuò)誤地認(rèn)為NH3和H2O形成弱電解質(zhì)NH4OH分子，然后離解出OH-+等。
由于阿累尼烏斯的酸堿離子理論不能解一些非水溶液中進(jìn)行地酸堿反應(yīng)等問題，1923年布朗特（Bronsted）提出了酸堿質(zhì)子理論，把酸堿概念加以推廣。酸堿質(zhì)子理論認(rèn)為凡是能給出質(zhì)子的物質(zhì)都是酸，凡是能與質(zhì)子結(jié)合的物質(zhì)都是堿。即酸是質(zhì)子的給予體，堿是質(zhì)子的接受體。這樣，一個(gè)酸給出質(zhì)子后余下的部分自然就是堿，因?yàn)樗旧砭褪桥c質(zhì)子結(jié)合的。
這種關(guān)系叫做酸堿的共軛關(guān)系，式中略去了HB和B可能出現(xiàn)的電荷。右邊的堿是左邊酸的共軛堿，左邊的酸是右邊堿的共軛酸，兩者組成一個(gè)共軛酸堿對(duì)，它們只直差一個(gè)質(zhì)子。從以上例子可以看出，酸和堿可以是分子，也可以是陽離子和陰離子。還可以看出，像HPO2-4這樣的物質(zhì)，既表現(xiàn)酸，也
質(zhì)子[亞原子粒子]
根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，酸堿在溶液中所表現(xiàn)出來的強(qiáng)度，不僅與酸堿的本性有關(guān)，也與溶劑的本性有關(guān)。我們所能測(cè)定的是酸堿在一定溶劑中表現(xiàn)出來的相對(duì)強(qiáng)度。同一種酸或堿，如果溶于不同的溶劑，它們所表現(xiàn)的相對(duì)強(qiáng)度就不同。例如HOAc在水中表現(xiàn)為弱酸，但在液氨中表現(xiàn)為強(qiáng)酸，這是因?yàn)橐喊眾Z取質(zhì)子的能力（即堿性）比水要強(qiáng)得多。這種現(xiàn)象進(jìn)一步說明了酸堿強(qiáng)度的相對(duì)性。
三、酸堿反應(yīng)酸堿質(zhì)子理論中的酸堿反應(yīng)是酸堿之間的質(zhì)子傳遞。例如：這個(gè)反應(yīng)無論在水溶液中、苯或氣相中，它的實(shí)質(zhì)都是一樣的。HCL是酸，放出質(zhì)子給NH3，然后轉(zhuǎn)變成共軛堿CL-，NH3是堿，接受質(zhì)子后轉(zhuǎn)變成共軛酸NH4+。強(qiáng)堿奪取了強(qiáng)酸放出的質(zhì)子，轉(zhuǎn)化為較弱的共軛酸和共軛堿。酸堿質(zhì)子理論不僅擴(kuò)大了酸堿的范圍，還可以把酸堿離解作用、中和反應(yīng)、水解反應(yīng)等，都看作是質(zhì)子傳遞的酸堿反應(yīng)。由此可見，酸堿質(zhì)子理論更好地解釋了酸堿反應(yīng)，擺脫了酸堿必須在水中才能發(fā)生反應(yīng)的局限性，解決了一些非水溶劑或氣體間的酸堿反應(yīng)，并把水溶液中進(jìn)行的某些離子反應(yīng)系統(tǒng)地歸納為質(zhì)子傳遞的酸堿反應(yīng)，加深了人們對(duì)酸堿和酸堿反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。但是酸堿質(zhì)子理論不能解釋那些不交換質(zhì)子而又具有酸堿性的物質(zhì)，因此它還存在著一定的局限性。
路易斯提出的酸堿電子理論是目前概括最廣的酸堿理論。該理論認(rèn)為，凡是能給出電子對(duì)的物質(zhì)叫做堿；凡是能接受電子對(duì)的物質(zhì)叫做酸。即酸是電子對(duì)的接受體，堿是電子對(duì)的給予體。因此，堿中給出電子的原子至少有一對(duì)孤對(duì)電子（未成鍵的電子對(duì)），而酸中接受電子的原子至少有一個(gè)空軌道（外層未填充電子的軌道），以便接受堿給予的電子對(duì)，這種由路易斯定義的酸和堿叫做路易斯酸和路易斯堿。例如，三氟化硼（BF3）是路易斯酸，因?yàn)锽F3中的B原子有一個(gè)空軌道是電子的接受體。NH3中N原子有一對(duì)孤對(duì)電子，是電子對(duì)的給予體，為路易斯堿。但是，由于酸堿電子理論概括的酸堿范圍太寬，使其實(shí)用價(jià)值受到一定的限制。
守恒
質(zhì)子守恒就是酸失去的質(zhì)子和堿得到的質(zhì)子數(shù)目相同，質(zhì)子守恒和物料守恒，電荷守恒一樣同為溶液中的三大守恒關(guān)系，質(zhì)子守恒也可以由電荷守恒和物料守恒關(guān)系聯(lián)立得到NaHCO3 溶液中，存在下列等式 C(H+)+C(Na+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-) 這個(gè)式子叫電荷守恒C(Na+)=C(HCO3-)+ C(CO32-)+C(H2CO3) 這個(gè)式子叫物料守恒。
方法一：兩式相減得 C（H+）+C（H2CO3）=C（CO32-）+C(OH-) 這個(gè)式子叫質(zhì)子守恒。方法二：由酸堿質(zhì)子理論原始物種：HCO3-，H2O消耗質(zhì)子產(chǎn)物H2CO3，產(chǎn)生質(zhì)子產(chǎn)物CO32-，OH-C（H+）=C（CO32-）+C(OH-) -C（H2CO3）即C（H+）+C（H2CO3）=C（CO32-）+C(OH-) 關(guān)系：剩余的質(zhì)子數(shù)目等于產(chǎn)生質(zhì)子的產(chǎn)物數(shù)目-消耗質(zhì)子的產(chǎn)物數(shù)目直接用酸堿質(zhì)子理論求質(zhì)子平衡關(guān)系比較簡(jiǎn)單，但要細(xì)心；如果用電荷守恒和物料守恒關(guān)系聯(lián)立得到則比較麻煩，但比較保險(xiǎn)，又如NaH2PO4溶液，原始物種：H2PO4-，H2O，消耗質(zhì)子產(chǎn)物：H3PO4,產(chǎn)生質(zhì)子產(chǎn)物：HPO42-（產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)子），PO43-（產(chǎn)生二個(gè)質(zhì)子），OH-，所以：c（H+）=c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)-c（H3PO4）可以用電荷守恒和物料守恒聯(lián)立驗(yàn)證下。
發(fā)現(xiàn)
質(zhì)子是1919年盧瑟福任卡文迪許實(shí)驗(yàn)室主任時(shí)，用α粒子轟擊氮原子核后射出的粒子，命名為proton，這個(gè)單詞是由希臘文中的“第一”演化而來的。
原子核中所含質(zhì)子數(shù)等于該元素的原子序數(shù)。氫原子最常見的同位素的原子核由一個(gè)質(zhì)子構(gòu)成。其它原子的原子核則由質(zhì)子和中子在強(qiáng)相互作用下構(gòu)成。
質(zhì)子靜止質(zhì)量938MeV，是電子的1836倍。帶有+1元電荷（約1.60×10^-19 C），量值與電子電荷絕對(duì)值相同。質(zhì)子是最穩(wěn)定的粒子，實(shí)驗(yàn)已測(cè)得的質(zhì)子壽命大于10的33次方年。高能電子、μ子或中微子轟擊質(zhì)子的散射實(shí)驗(yàn)表明質(zhì)子的電荷和磁矩有一定的空間分布，因此質(zhì)子不是點(diǎn)粒子，而具有一定的結(jié)構(gòu)。目前認(rèn)為質(zhì)子是由所謂夸克的基本粒子構(gòu)成，由兩個(gè)+2/3電荷的上夸克和一個(gè)-1/3電荷的下夸克通過膠子在強(qiáng)相互作用下構(gòu)成。
質(zhì)子與質(zhì)子間，除了有電磁相互作用之外，還有強(qiáng)得多的強(qiáng)相互作用。這種強(qiáng)相互作用與質(zhì)子中子間以及中子中子間的強(qiáng)相互作用完全相同，是構(gòu)成結(jié)合為原子核的核力。核力與電荷的無關(guān)性說明質(zhì)子與中子可以看成是同一種粒子的兩種不同電荷狀態(tài)，這一性質(zhì)導(dǎo)致用同位旋概念來描述：質(zhì)子和中子是同位旋I相同、同位旋第三分量I3不同的兩種狀態(tài)，原子核的同位旋可由質(zhì)子和中子的同位旋“合成”得到。
質(zhì)子是核物理和粒子物理實(shí)驗(yàn)研究中用以產(chǎn)生反應(yīng)的很重要的轟擊粒子，在核物理中質(zhì)子常被用來在粒子加速器中加速到近光速后用來與其它粒子碰撞，這樣的試驗(yàn)為研究原子核結(jié)構(gòu)提供了極其重要的數(shù)據(jù)。慢速的質(zhì)子也可能被原子核吸收用來制造人造同位素或人造元素。核磁共振技術(shù)使用質(zhì)子的自旋來測(cè)試分子的結(jié)構(gòu)。質(zhì)子也是宇宙射線中的主要成分。
質(zhì)子[亞原子粒子]
讀法
英文： proton
日文：陽子
朝鮮文：???
泰文：??????
希伯來語：??????
俄語："Протон"
克羅地亞語：Proton
文學(xué)含義
電荷半徑測(cè)出
迄今最精確質(zhì)子電荷半徑測(cè)出
2020年12月，氫是宇宙中最常見、最基礎(chǔ)的元素，但其質(zhì)子電荷半徑大小仍是未解之謎。德國科學(xué)家在最新一期《科學(xué)》雜志撰文指出，他們利用高精度頻梳技術(shù)，在高分辨率氫光譜中激發(fā)氫原子，首次將量子動(dòng)力學(xué)的測(cè)試精確到小數(shù)點(diǎn)后13位，在此過程中測(cè)得質(zhì)子電荷半徑為0.8482（38）飛米（1飛米為10-15米），精度是此前所有測(cè)量結(jié)果的2倍。
參考資料
[1]
迄今最精確質(zhì)子電荷半徑測(cè)出- · 國際科技新聞-國際科技頻道[引用日期2020-12-07]
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
