De anodiske strålene eller kanalstrålene , også kalt positive, er positive strålestråler dannet av atom- eller molekylære kationer (positivt ladede ioner) som er rettet mot den negative elektroden i et Crookes-rør.
De anodiske strålene kommer fra når elektronene som går fra katoden mot anoden, kolliderer med atomene i gassen som er omsluttet i Crookes-røret.
Ettersom partiklene av det samme tegnet frastøter hverandre, river elektronene som går mot anoden bort elektronene som er til stede i skorpen til gassatomer.
Dermed blir atomene som har holdt seg positivt ladet - det vil si at de har blitt omdannet til positive ioner (kationer) - tiltrukket av katoden (negativt ladet).
Oppdagelse
Det var den tyske fysikeren Eugen Goldstein som oppdaget dem, og observerte dem for første gang i 1886.
Senere endte arbeidet med anodiske stråler av forskerne Wilhelm Wien og Joseph John Thomson med å anta utviklingen av massespektrometri.
Egenskaper
Hovedegenskapene til anodiske stråler er følgende:
- De har en positiv ladning, og verdien av ladningen er et heltall multiplum av ladningen til elektronet (1,6 ∙ 10 -19 C).
- De beveger seg i en rett linje i mangel av elektriske felt og magnetfelt.
- De avviker i nærvær av elektriske felt og magnetiske felt, og beveger seg mot den negative sonen.
- Tynne lag metaller kan trenge gjennom.
- De kan ionisere gasser.
- Både massen og ladningen til partiklene som utgjør de anodiske strålene, varierer avhengig av gassen som er lukket i røret. Normalt er massen identisk med massen til atomene eller molekylene de er avledet fra.
- De kan forårsake fysiske og kjemiske forandringer.
Litt historie
Før oppdagelsen av anodestråler fant funnet av katodestråler sted, som skjedde gjennom årene 1858 og 1859. Oppdagelsen skyldes Julius Plücker, en tysk matematiker og fysiker.
Senere var det den engelske fysikeren Joseph John Thomson som studerte dybden oppførsel, egenskaper og effekter av katodestråler.
For hans del var Eugen Goldstein - som tidligere hadde utført andre undersøkelser med katodestråler - den som oppdaget anodestråler. Funnet skjedde i 1886, og han gjorde det da han innså at utslippsrør med den perforerte katoden også sendte ut lys på slutten av katoden.
På denne måten oppdaget han at det i tillegg til katodestråler var andre stråler: anodestråler; disse beveget seg i motsatt retning. Siden disse strålene passerte gjennom hullene eller kanalene i katoden, bestemte han seg for å kalle dem kanalstråler.
Imidlertid var det ikke han men Wilhelm Wien som senere foretok omfattende studier av anodestråler. Wien, sammen med Joseph John Thomson, endte opp med å etablere grunnlaget for massespektrometri.
Eugen Goldsteins oppdagelse av anodestråler utgjorde en grunnleggende pilar for den senere utviklingen av samtidsfysikken.
Takket være oppdagelsen av anodestråler, ble svermer av atomer i rask og ordnet bevegelse tilgjengelig for første gang, og anvendelsen av disse var veldig fruktbar for forskjellige grener av atomfysikken.
Det anodiske strålerøret
I oppdagelsen av anodestråler brukte Goldstein et utslippsrør som hadde katoden perforert. Den detaljerte prosess som anodiske stråler dannes i et gassutladningsrør er som følger.
Ved å påføre en stor potensialforskjell på flere tusen volt på røret, akselererer det elektriske feltet som skapes det lille antall ioner som alltid er til stede i en gass, og som er skapt av naturlige prosesser som radioaktivitet.
Disse akselererte ionene kolliderer med gassatomene, ripper elektronene fra dem og skaper mer positive ioner. Disse ionene og elektronene angriper igjen flere atomer igjen, og skaper mer positive ioner i det som er en kjedereaksjon.
Positive ioner tiltrekkes av den negative katoden, og noen passerer gjennom hull i katoden. Da de treffer katoden, har de allerede akselerert raskt nok til at når de kolliderer med andre atomer og molekyler i gassen, så begeistrer de arten til høyere energinivå.
Når disse artene kommer tilbake til sitt opprinnelige energinivå, frigjør atomene og molekylene energien de tidligere hadde fått; energi slippes ut i form av lys.
Denne lette produksjonsprosessen, kalt fluorescens, får en glød til å vises i området der ionene kommer ut fra katoden.
Protonen
Selv om Goldstein skaffet protoner med sine eksperimenter med anodiske stråler, er sannheten at det ikke er han som er kreditert oppdagelsen av protonet, siden han ikke var i stand til å identifisere det riktig.
Protonet er den letteste partikkel av positive partikler produsert i anodestrålerør. Protonet produseres når røret lades med hydrogengass. På denne måten, når hydrogen ioniserer og mister elektronet, oppnås protoner.
Protonet har en masse på 1,67 ∙ 10-24 g, nesten det samme som for hydrogenatom, og har samme ladning, men med det motsatte tegnet som det for elektronet; det vil si 1,6 ∙ 10 -19 C.
Massespektrometri
Massespektrometri, utviklet fra oppdagelsen av anodiske stråler, er en analytisk prosedyre som gjør det mulig å studere den kjemiske sammensetningen av molekylene til et stoff basert på deres masse.
Det gjør det mulig for både å gjenkjenne ukjente forbindelser, å telle forbindelser som er kjent, så vel som å vite egenskapene og strukturen til molekylene til et stoff.
Massespektrometeret er på sin side en enhet som strukturen til forskjellige kjemiske forbindelser og isotoper kan analyseres på en veldig presis måte.
Massespektrometeret tillater separasjon av atomkjerner basert på forholdet mellom masse og ladning.
referanser
-
- Anodisk stråle (nd). På Wikipedia. Hentet 19. april 2018, fra es.wikipedia.org.
- Anodestråle (nd). På Wikipedia. Hentet 19. april 2018, fra en.wikipedia.org.
- Massespektrometer (nd). På Wikipedia. Hentet 19. april 2018, fra es.wikipedia.org.
- Grayson, Michael A. (2002). Måle masse: fra positive stråler til proteiner. Philadelphia: Chemical Heritage Press
- Grayson, Michael A. (2002). Måle masse: fra positive stråler til proteiner. Philadelphia: Chemical Heritage Press.
- Thomson, JJ (1921). Stråler av positiv elektrisitet, og deres anvendelse på kjemiske analyser (1921)
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fysikk og kjemi. Everest