W anodowe promienie lub promienie kanał , zwane również pozytywny, to dodatni promień belki tworzą atomowych lub cząsteczkowych kationów (jonów z ładunkiem dodatnim), które są skierowane w kierunku elektrody ujemnej w rurze Crookes'a.
Promienie anodowe powstają, gdy elektrony przechodzące od katody do anody zderzają się z atomami gazu zamkniętego w rurze Crookesa.
Gdy cząsteczki o tym samym znaku odpychają się, elektrony zbliżające się do anody wyrywają elektrony obecne w skorupie atomów gazu.
W ten sposób atomy, które pozostały naładowane dodatnio - to znaczy zostały przekształcone w jony dodatnie (kationy) - są przyciągane do katody (naładowane ujemnie).
Odkrycie
Odkrył je niemiecki fizyk Eugen Goldstein, obserwując je po raz pierwszy w 1886 roku.
Później prace przeprowadzone nad promieniami anodowymi przez naukowców Wilhelma Wien'a i Josepha Johna Thomsona zakończyły się założeniem rozwoju spektrometrii mas.
Nieruchomości
Główne właściwości promieni anodowych są następujące:
- Mają ładunek dodatni, którego wartość jest całkowitą wielokrotnością ładunku elektronu (1,6 ∙ 10-19 C).
- Poruszają się po linii prostej przy braku pól elektrycznych i magnetycznych.
- Odchylają się w obecności pól elektrycznych i pól magnetycznych, przesuwając się w kierunku strefy ujemnej.
- Cienkie warstwy metali mogą przenikać.
- Mogą jonizować gazy.
- Zarówno masa, jak i ładunek cząstek tworzących promienie anodowe różnią się w zależności od gazu zawartego w rurze. Zwykle ich masa jest identyczna z masą atomów lub cząsteczek, z których pochodzą.
- Mogą powodować zmiany fizyczne i chemiczne.
Trochę historii
Przed odkryciem promieni anodowych miało miejsce odkrycie promieni katodowych, które miało miejsce w latach 1858 i 1859. Dzieje się tak Julius Plücker, niemiecki matematyk i fizyk.
Później to angielski fizyk Joseph John Thomson dogłębnie zbadał zachowanie, charakterystykę i wpływ promieni katodowych.
Ze swojej strony Eugen Goldstein - który wcześniej prowadził inne badania z promieniami katodowymi - był tym, który odkrył promienie anodowe. Odkrycie miało miejsce w 1886 roku i dokonał tego, gdy zdał sobie sprawę, że lampy wyładowcze z perforowaną katodą również emitowały światło na końcu katody.
W ten sposób odkrył, że oprócz promieni katodowych istnieją inne promienie: promienie anodowe; te poruszały się w przeciwnym kierunku. Ponieważ promienie te przechodziły przez otwory lub kanały w katodzie, postanowił nazwać je promieniami kanałowymi.
Jednak to nie on, ale Wilhelm Wien przeprowadził później szeroko zakrojone badania promieni anodowych. Wien, wraz z Josephem Johnem Thomsonem, ostatecznie stworzyli podstawy dla spektrometrii mas.
Odkrycie promieni anodowych przez Eugena Goldsteina stanowiło fundamentalny filar późniejszego rozwoju współczesnej fizyki.
Dzięki odkryciu promieni anodowych po raz pierwszy dostępne stały się roje atomów poruszających się szybko i uporządkowanym ruchem, których zastosowanie było bardzo owocne dla różnych gałęzi fizyki atomowej.
Anodowa lampa promieniowa
Przy odkryciu promieni anodowych Goldstein zastosował rurę wyładowczą z perforowaną katodą. Szczegółowy proces, w którym promienie anodowe są formowane w rurze wyładowczej, jest następujący.
Poprzez przyłożenie do rury dużej różnicy potencjałów, rzędu kilku tysięcy woltów, wytworzone pole elektryczne przyspiesza niewielką liczbę jonów, które są zawsze obecne w gazie i są tworzone w wyniku naturalnych procesów, takich jak radioaktywność.
Te przyspieszone jony zderzają się z atomami gazu, wyrywając z nich elektrony i tworząc więcej jonów dodatnich. Z kolei te jony i elektrony ponownie atakują więcej atomów, tworząc więcej jonów dodatnich w reakcji łańcuchowej.
Jony dodatnie są przyciągane do ujemnej katody, a niektóre przechodzą przez otwory w katodzie. Zanim dotarli do katody, przyspieszyli już na tyle szybko, że zderzając się z innymi atomami i cząsteczkami gazu, pobudzają gatunek do wyższych poziomów energii.
Kiedy gatunki te powracają do swoich pierwotnych poziomów energii, atomy i cząsteczki uwalniają energię, którą wcześniej zdobyły; energia jest emitowana w postaci światła.
Ten proces produkcji światła, zwany fluorescencją, powoduje pojawienie się poświaty w obszarze, w którym jony wyłaniają się z katody.
Proton
Chociaż Goldstein uzyskał protony podczas swoich eksperymentów z promieniami anodowymi, prawda jest taka, że to nie jemu przypisuje się odkrycie protonu, ponieważ nie był w stanie go poprawnie zidentyfikować.
Proton jest najlżejszą cząstką spośród dodatnich cząstek wytwarzanych w lampach anodowych. Proton powstaje, gdy rurka jest naładowana wodorem. W ten sposób, gdy wodór jonizuje i traci elektron, powstają protony.
Proton ma masę 1,67 ∙ 10 -24 g, prawie taką samą jak atom wodoru i ten sam ładunek, ale z przeciwnym znakiem jak elektron; to znaczy 1,6 ∙ 10-19 C.
Spekrtometria masy
Spektrometria mas, opracowana w wyniku odkrycia promieni anodowych, jest procedurą analityczną, która umożliwia badanie składu chemicznego cząsteczek substancji na podstawie ich masy.
Pozwala zarówno na rozpoznanie nieznanych związków, zliczenie znanych związków, jak i na poznanie właściwości i budowy cząsteczek substancji.
Ze swojej strony spektrometr mas jest urządzeniem, za pomocą którego można bardzo precyzyjnie analizować strukturę różnych związków chemicznych i izotopów.
Spektrometr mas pozwala na rozdzielenie jąder atomowych na podstawie zależności między masą a ładunkiem.
Bibliografia
-
- Promień anodowy (nd). Na Wikipedii. Pobrane 19 kwietnia 2018 r. Z es.wikipedia.org.
- Anoda ray (nd). Na Wikipedii. Pobrane 19 kwietnia 2018 r. Z en.wikipedia.org.
- Spektrometr mas (nd). Na Wikipedii. Pobrane 19 kwietnia 2018 r. Z es.wikipedia.org.
- Grayson, Michael A. (2002). Pomiar masy: od promieni dodatnich do białek. Philadelphia: Chemical Heritage Press
- Grayson, Michael A. (2002). Pomiar masy: od promieni dodatnich do białek. Philadelphia: Chemical Heritage Press.
- Thomson, JJ (1921). Promienie dodatniej elektryczności i ich zastosowanie w analizach chemicznych (1921)
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizyka i chemia . Everest