JOSEPH THOMSON: BIOGRAFIA I WKŁAD W NAUKĘ I CHEMIĘ - CHEMIA - 2026

Joseph John Thomson był wybitnym chemikiem, mającym różne wkłady, takie jak odkrycie elektronu, jego modelu atomowego, odkrycie izotopów czy eksperyment z promieniowaniem katodowym.

Urodził się w Cheetam Hill, dzielnicy Manchesteru w Anglii, 18 grudnia 1856 roku. Znany również jako „JJ” Thomson, studiował inżynierię w Owens College, obecnie część Uniwersytetu w Manchesterze, a później matematykę w Cambridge.

W 1890 roku JJ Thomson poślubił Rose Elizabeth Paget, córkę lekarza Sir Edwarda George'a Pageta, z którą miał dwoje dzieci: córkę o imieniu Joan Paget Thomson i chłopca o imieniu George Paget Thomson.

Ten ostatni stał się sławnym naukowcem, uzyskując w 1937 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za pracę z elektronami.

Od najmłodszych lat Thomson skupiał się na badaniach struktury atomów, odkrywając w ten sposób między innymi istnienie elektronów i izotopów.

W 1906 r. Thomson otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki, „w uznaniu wielkich zasług jego teoretycznych i eksperymentalnych badań przewodzenia elektryczności przez gazy”, a także wielu innych nagród za swoją pracę. (jeden)

W 1908 r. Otrzymał tytuł szlachecki do brytyjskiej korony i był profesorem honorowym fizyki w Cambridge oraz w Royal Institute w Londynie.

Zmarł 30 sierpnia 1940 roku w wieku 83 lat w mieście Cambridge w Wielkiej Brytanii. Fizyk został pochowany w Opactwie Westminsterskim, w pobliżu grobu sir Izaaka Newtona. (dwa)

Główny wkład Thomsona w naukę

Odkrycie elektronu

W 1897 roku JJ Thomson odkrył nową cząstkę lżejszą od wodoru, którą nazwano „elektronem”.

Wodór uznano za jednostkę miary masy atomowej. Aż do tego momentu atom był najmniejszym podziałem materii.

W tym sensie Thomson jako pierwszy odkrył ujemnie naładowane korpuskularne cząstki subatomowe.

Model atomowy Thomsona

Model atomowy Thomsona był strukturą, którą angielski fizyk przypisał atomom. Dla naukowca atomy były sferą o dodatnim ładunku.

Tam osadzone były elektrony o ładunku ujemnym rozłożone równomiernie na tej chmurze o ładunku dodatnim, to znaczy neutralizujące dodatni ładunek masy atomu.

Ten nowy model zastępuje model opracowany przez Daltona i zostanie później obalony przez Rutherforda, ucznia Thomsona z Cavendish Laboratories w Cambridge.

Separacja atomów

Thomson użył promieni dodatnich lub anodowych do oddzielenia atomów o różnych masach. Ta metoda pozwoliła mu obliczyć energię elektryczną przenoszoną przez każdy atom i liczbę cząsteczek na centymetr sześcienny.

Będąc w stanie podzielić atomy o różnej masie i ładunku, fizyk odkrył istnienie izotopów. Również w ten sposób, poprzez swoje badanie promieni dodatnich, dokonał wielkiego postępu w kierunku spektrometrii mas.

Odkrycie izotopów

JJ Thomson odkrył, że jony neonowe mają różne masy, to znaczy różne masy atomowe. W ten sposób Thomson wykazał, że neon ma dwa podtypy izotopów, neon-20 i neon-22.

Badane do dziś izotopy to atomy tego samego pierwiastka, ale ich jądra mają różne liczby masowe, ponieważ składają się z różnych ilości neutronów w centrum.

Eksperymenty z promieniem katodowym

Promienie katodowe to strumienie elektronów w lampach próżniowych, czyli rurach szklanych z dwiema elektrodami, jedną dodatnią i jedną ujemną.

Gdy elektroda ujemna, zwana także katodą, jest podgrzewana, emituje promieniowanie skierowane w kierunku elektrody dodatniej lub anody w linii prostej, jeśli na tej ścieżce nie występuje pole magnetyczne.

Jeśli szklane ścianki rury są pokryte materiałem fluorescencyjnym, uderzenie katod w tę warstwę powoduje projekcję światła.

Thomson zbadał zachowanie promieni katodowych i doszedł do wniosku, że promienie poruszają się po liniach prostych.

Również, że promienie te mogą zostać odwrócone od ich toru przez obecność magnesu, to znaczy pola magnetycznego. Ponadto promienie mogły poruszać ostrzami siłą masy krążących elektronów, pokazując w ten sposób, że elektrony mają masę.

JJ Thomson eksperymentował ze zmianą gazu wewnątrz lampy katodowej, ale nie zmieniał zachowania elektronów. Ponadto promienie katodowe ogrzewały obiekty, które przeszkadzały między elektrodami.

Podsumowując, Thomson wykazał, że promienie katodowe wywołują efekty świetlne, mechaniczne, chemiczne i termiczne.

Lampy katodowe i ich właściwości świetlne były kluczowe dla późniejszego wynalezienia telewizji lampowej (CTR) i kamer wideo.

Spektrometr masowy

JJ Thomson stworzył pierwsze podejście do spektrometru mas . Narzędzie to pozwoliło naukowcowi zbadać stosunek masy do ładunku lamp katodowych i zmierzyć, jak bardzo odchylają się one pod wpływem pola magnetycznego oraz ilość przenoszonej energii.

Dzięki tym badaniom doszedł do wniosku, że promienie katodowe składają się z ujemnie naładowanych cząsteczek, które znajdują się wewnątrz atomów, postulując w ten sposób podzielność atomu i dając początek figurze elektronu.

Ponadto postępy w spektrometrii mas trwały do ​​dnia dzisiejszego, ewoluując w kierunku różnych metod oddzielania elektronów od atomów.

Ponadto Thomson jako pierwszy zaproponował pierwszy falowód w 1893 r. Eksperyment ten polegał na propagowaniu fal elektromagnetycznych w kontrolowanej cylindrycznej wnęce, co po raz pierwszy wykonał w 1897 r. Lord Rayleigh, inny laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.

W przyszłości światłowody będą szeroko stosowane, nawet dzisiaj, w transmisji danych i światłowodach.

Dziedzictwo Thomsona

Thomson (Th) został ustanowiony jako jednostka miary ładunku masy w spektrometrii mas, zaproponowana przez chemików Cooksa i Rockwooda na cześć Thomsona.

Technika ta pozwala na określenie rozkładu cząsteczek substancji według ich masy i rozpoznanie przez to, które z nich są obecne w próbce materii.

Wzór Thomsona (Th):

Znakomite dzieła

• Odrzut energii elektrycznej przez gazy, przewodzenie energii elektrycznej przez gazy (1900).
• Korpuskularna teoria materii, elektron w chemii oraz wspomnienia i refleksje (1907).
• Beyond the Electron (1928).

Bibliografia

1. Nobel Media AB (2014). J. Thomson - Biograficzne. Nobelprize.org. nobelprize.org.
2. Thomson, Joseph J., Przewodzenie energii elektrycznej przez gazy. Cambridge, University Press, 1903.
3. Menchaca Rocha, Arturo. Dyskretny urok cząstek elementarnych.
4. Christen, Hans Rudolf, Fundamentals of General and Inorganic Chemistry, tom 1. Barcelona, ​​Hiszpania. Ediciones Reverté SA, 1986.
5. Arzani, Aurora Cortina, ogólna chemia elementarna. Meksyk, Editorial Porrúa, 1967.
6. RG Cooks, AL Rockwood. Rapid Commun. Mass Spectrom. 5, 93 (1991).