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Três maneiras de encontrar a massa de prótons incluem o cálculo da teoria, da massa molar atômica e comparações de carga / massa com elétrons. Usar a teoria para descobrir o que a massa de prótons "deveria ser" é realista apenas para especialistas da área. Os cálculos de carga / massa e massa molar podem ser feitos nos níveis de graduação e ensino médio.
Derivar massa de prótons a partir de teorias quânticas e de relatividade. Os prótons têm estrutura interna - três partículas (quarks) mantidas juntas por forças atraentes (glúons). Pressupostos ingênuos dariam a cada quarks 1/3 de massa de prótons. Cerca de 95% a 98% da massa de prótons não são contribuídos pela massa de quarks. Na verdade, a maior parte da massa de prótons é derivada da energia de interação entre os quarks. Lembre-se de "E = mc ^ 2", caso haja confusão sobre a frase "a massa é derivada da energia".
Calcular o conhecimento da massa molar de hidrogênio. Uma toupeira é igual a 6.022e23, assim como uma dúzia é igual a 12 ou um par é igual a dois. Podemos considerar que um mole de átomos de hidrogênio (não moléculas "H2") pesa 1,0079 g. Cada átomo de hidrogênio contém um próton, então um mole de prótons pesa 1,0079 g. Como cada mol é igual a 6.022e23 unidades, sabemos que os prótons 6.022e23 pesam 1.0079 gramas. A divisão de 1,0079 g pelo número molar (1,0079 / 6,022e23) resulta na massa de prótons: 1,6737e-24 g.
Observe que os átomos de hidrogênio têm um elétron para equilibrar a carga de prótons. Prótons sem elétrons, dissolvidos em solução ou em plasma, são muito diferentes dos átomos de hidrogênio. Como o cálculo não pára por aí, podemos ignorar o absurdo físico ao fingir que os elétrons não existem.
Lembre-se de que o método de cálculo da "massa molar" pode ser feito com qualquer elemento. No entanto, três fontes de erro aparecem. Primeiro, prótons em átomos de hidrogênio não estão ligados. Em outros elementos, prótons estão ligados a nêutrons. Os prótons ligados em um núcleo têm menos energia - portanto, ligeiramente menos massa - do que os prótons isolados. Segundo, o número de elétrons e o erro se ignorá-los começam a somar. Contabilizar elétrons torna todo o esforço mais complicado. Por fim, elementos mais pesados são radioativos. Considere caminhos de decaimento, presença de isótopos, meias-vidas, etc. Novamente, o cálculo ainda é possível, mas se torna mais difícil do que precisa.
Use taxas de carga / massa. Este método mede a curvatura das partículas ao inserir campos elétricos e magnéticos calibrados. A magnitude da curvatura indicaria massa de prótons em comparação com a massa de elétrons. A ideia experimental é semelhante a influenciar o movimento de uma bola rolante. Uma força mecânica constante desviará uma melancia pesada (próton) do deslocamento em linha reta até um certo ponto. A mesma força desviará muito mais uma bola de golfe leve (elétron).