Как подсчитать количество протонов в атоме?

Как подсчитывалось количество протонов в химических элементах, составляющих периодическую таблицу Ведь это величина, которую невозможно измерить физически, а несколько сотен лет назад это смогли выяснить.

ОТВЕТ

Несколько сотен лет - это небольшое преувеличение. Ровно 150 лет назад Менделеев открыл закон периодичности, то есть зависимость химических свойств элементов от их атомной массы. Однако в то время не было известно, чем это обосновано. Обоснование появилось с пониманием в 1897-1909 годах, что атом состоит из положительно заряженного ядра и циркулирующих вокруг него электронов. Химические свойства зависят от количества электронов, а электрический заряд ядра (положительный) и суммарный заряд электронов (отрицательный) в сумме дают ноль. Поэтому химические свойства данного элемента позволяют сделать вывод о том, каков электрический заряд ядра соответствующего атома.

В атоме водорода есть только один электрон, а его ядро называется протоном. Электрическая нейтральность этого атома означает, что заряд протона равен (по модулю) заряду электрона. Другие ядра состоят из протонов и электрически нейтральных нейтронов (последние были открыты в 1932 году). Поэтому число протонов должно быть равно числу электронов, т.е. его можно определить из химических свойств.

Протоны в ядре действительно невозможно сосчитать пальцем, но я бы не согласился с утверждением, что их количество невозможно измерить физически. Практически каждое физическое измерение основано на какой-либо теории. В этом случае теория (проверенная опытом) говорит, что электрический заряд ядра исходит только от протонов. Мы также можем определить электрический заряд отдельного ядра без использования химических свойств соответствующего элемента - например, частицы α (ядра гелия), испускаемые радиоактивными элементами, можно наблюдать с помощью камеры Вильсона, впервые построенной в 1900 г. Их траектории в магнитном поле изгибаются таким образом, что зависят от отношения заряда к массе. Поэтому, если вы знаете массу α-частицы, вы можете определить ее электрический заряд.