Proton - Définition

Historique

Le concept d'une particule analogue à l'hydrogène, constituant des autres atomes, s'est graduellement développée au cours du XIX^e siècle et du début du XX^e siècle. Dès 1815, William Prout émet l'hypothèse que tous les atomes sont composés d'atomes d'hydrogène, sur la base d'interprétations des valeurs des masses atomiques ; cette hypothèse se révèle fausse lorsque ces valeurs sont mesurées avec plus de précision.

En 1886, Eugen Goldstein découvre les rayons canaux et montre qu'ils sont composés de particules chargés positivement (des ions) produits par des gaz. Cependant, comme les ions produits par différents gaz possèdent des rapport charge/masse différents, ils ne sont pas identifiés comme une simple particule, à la différence de l'électron découvert par Joseph Thomson en 1897.

À la suite de la découverte du noyau atomique par Ernest Rutherford en 1911, Antonius van den Broek émet l'hypothèse que la place de chaque élément dans la classification périodique est égale à la charge de son noyau. Cette hypothèse est confirmée expérimentalement par Henry Moseley en 1913.

En 1919, Rutherford prouve que le noyau de l'atome d'hydrogène est présent dans les autres noyaux. Il remarque que lorsque des particules alpha sont envoyées dans un gaz d'azote, ses détecteurs de scintillation indiquent la signature de noyaux d'hydrogène. Il détermine ensuite que cet hydrogène ne peut provenir que de l'azote. Ce noyau d'hydrogène est donc présent à l'intérieur d'un autre noyau. Rutherford baptise la particule correspondante du nom de proton, d'après le neutre singulier du mot grec pour « premier », πρῶτον.

Chimie

En chimie et en biochimie, le terme proton peut se référer à l'ion hydrogène en solution aqueuse (c'est-à-dire, l'ion hydronium). Dans ce contexte, un donneur de proton est un acide et un accepteur de proton est une base (voir les réactions acido-basiques). En effet, l'atome d'hydrogène dans son isotope ultra-majoritaire se compose d'un noyau formé d'un unique proton et sans neutron, et d'un cortège électronique d'un seul électron. Un atome d'hydrogène ayant perdu un électron est donc un proton libre. Dans une solution aqueuse, on ne peut pas vraiment distinguer l'ion hydronium H₃O⁺ et le proton H⁺, ce dernier ayant tendance à former constamment des liaisons avec les molécules d'eau (et les molécules d'eau étant ultra-majoritaires, il est inutile de tenir compte de la formation des ions H₃O⁺ pour calculer le nombre de molécules d'eau).

Un acide 'monoprotique' (chlorure d'hydrogène, acide éthanoïque, acide nitrique) ne peut céder qu'un seul proton par molécule.