De anodiska strålarna eller kanalstrålarna , även kallade positiva, är positiva strålstrålar som bildas av atomära eller molekylära katjoner (positivt laddade joner) som är riktade mot den negativa elektroden i ett Crookes-rör.
De anodiska strålarna har sitt ursprung när elektronerna som går från katoden mot anoden kolliderar med atomerna i gasen innesluten i Crookes-röret.
När partiklarna av samma skylt avvisar varandra, rivar elektronerna som går mot anoden bort elektronerna som finns i jordskorpan.
Således lockas atomerna som har förblivit positivt laddade - det vill säga de har omvandlats till positiva joner (katjoner) - till katoden (negativt laddad).
Upptäckt
Det var den tyska fysikern Eugen Goldstein som upptäckte dem och observerade dem för första gången 1886.
Senare slutade arbetet som utfördes på anodiska strålar av forskarna Wilhelm Wien och Joseph John Thomson med antagandet av utvecklingen av masspektrometri.
Egenskaper
Huvudegenskaperna hos anodiska strålar är följande:
- De har en positiv laddning, varvid deras laddning är en heltal multipel av elektronladdningen (1,6 ∙ 10 -19 C).
- De rör sig i en rak linje i frånvaro av elektriska fält och magnetfält.
- De avviker i närvaro av elektriska fält och magnetfält och rör sig mot den negativa zonen.
- Tunna metallskikt kan tränga igenom.
- De kan jonisera gaser.
- Både massan och laddningen av partiklarna som utgör de anodiska strålarna varierar beroende på gasen innesluten i röret. Normalt är deras massa identisk med massan hos atomerna eller molekylerna från vilka de härrör.
- De kan orsaka fysiska och kemiska förändringar.
Lite historia
Före upptäckten av anodstrålar inträffade upptäckten av katodstrålar, som inträffade under åren 1858 och 1859. Upptäckten beror på Julius Plücker, en tysk matematiker och fysiker.
Senare var det den engelska fysikern Joseph John Thomson som studerade på djupet beteende, egenskaper och effekter av katodstrålar.
För hans del var Eugen Goldstein - som tidigare hade genomfört andra undersökningar med katodstrålar - den som upptäckte anodstrålar. Upptäckten ägde rum 1886 och han gjorde det när han insåg att urladdningsrör med den perforerade katoden också sände ljus i slutet av katoden.
På detta sätt upptäckte han att det förutom katodstrålar fanns andra strålar: anodstrålar; dessa rörde sig i motsatt riktning. Eftersom dessa strålar passerade genom hålen eller kanalerna i katoden bestämde han sig för att kalla dem kanalstrålar.
Men det var inte han utan Wilhelm Wien som senare gjorde omfattande studier av anodstrålar. Wien slutade tillsammans med Joseph John Thomson upp grunden för masspektrometri.
Eugen Goldsteins upptäckt av anodstrålar utgör en grundpelare för den senare utvecklingen av samtida fysik.
Tack vare upptäckten av anodstrålar blev svärmar av atomer i snabb och ordnad rörelse tillgängliga för första gången, vars tillämpning var mycket bördig för olika grenar av atomfysiken.
Det anodiska strålröret
Vid upptäckten av anodstrålar använde Goldstein ett urladdningsrör som hade katoden perforerad. Den detaljerade processen genom vilken anodstrålar bildas i ett gasurladdningsrör är som följer.
Genom att applicera en stor potentialskillnad på flera tusen volt på röret, accelererar det elektriska fältet som skapas det lilla antalet joner som alltid finns i en gas och som skapas av naturliga processer som radioaktivitet.
Dessa accelererade joner kolliderar med gasatomerna, rippar elektroner från dem och skapar mer positiva joner. Dessa joner och elektroner attackerar i sin tur fler atomer igen och skapar mer positiva joner i vad som är en kedjereaktion.
Positiva joner lockas till den negativa katoden och vissa passerar genom hål i katoden. När de träffade katoden har de redan accelererat tillräckligt snabbt för att när de kolliderar med andra atomer och molekyler i gasen, de väcker arten till högre energinivåer.
När dessa arter återgår till sina ursprungliga energinivåer frigör atomerna och molekylerna den energi de tidigare hade vunnit; energi släpps ut i form av ljus.
Denna ljusproduktionsprocess, kallad fluorescens, får en glöd att dyka upp i området där jonerna kommer ut från katoden.
Protonen
Även om Goldstein erhöll protoner med sina experiment med anodiska strålar, är sanningen att det inte är han som krediteras upptäckten av protonen, eftersom han inte kunde identifiera den korrekt.
Protonen är den lättaste partikeln av de positiva partiklarna som produceras i anodstrålerör. Protonen produceras när röret laddas med vätgas. På detta sätt erhålles protoner när väte joniserar och förlorar sin elektron.
Protonen har en massa av 1,67 ∙ 10-24 g, nästan densamma som för väteatomen, och har samma laddning men med motsatt tecken som för elektronen; det vill säga 1,6 - 10 -19 C.
Masspektrometri
Masspektrometri, utvecklad från upptäckten av anodiska strålar, är en analytisk procedur som gör det möjligt att studera den kemiska sammansättningen av ett ämnes molekyler baserat på deras massa.
Det tillåter både att känna igen okända föreningar, att räkna föreningar som är kända, såväl som att känna till egenskaperna och strukturen hos ett ämnes molekyler.
Masspektrometern är för sin del en anordning med vilken strukturen för olika kemiska föreningar och isotoper kan analyseras på ett mycket exakt sätt.
Masspektrometern tillåter separering av atomkärnor baserat på förhållandet mellan massa och laddning.
referenser
-
- Anodisk stråle (nd). På Wikipedia. Hämtad den 19 april 2018 från es.wikipedia.org.
- Anodstråle (nd). På Wikipedia. Hämtad den 19 april 2018 från en.wikipedia.org.
- Masspektrometer (nd). På Wikipedia. Hämtad den 19 april 2018 från es.wikipedia.org.
- Grayson, Michael A. (2002). Mätmassa: från positiva strålar till proteiner. Philadelphia: Chemical Heritage Press
- Grayson, Michael A. (2002). Mätmassa: från positiva strålar till proteiner. Philadelphia: Chemical Heritage Press.
- Thomson, JJ (1921). Strålar av positiv elektricitet och deras tillämpning på kemiska analyser (1921)
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fysik och kemi. Everest