A anodne zrake ili kanala zraka, koji se nazivaju pozitivna, pozitivni zraka grede formira atomskih ili molekulskih kationa (pozitivno nabijene ione) koji su usmjereni prema negativnoj elektrodi u Crookesa cijevi.
Anodne zrake potječu kada se elektroni koji idu od katode prema anodi sudaraju s atomima plina zatvorenim u Crookesovoj cijevi.
Kako se čestice istog znaka odbijaju, elektroni koji idu prema anodi odvajaju elektrone prisutne u kori plinskih atoma.
Dakle, atomi koji su ostali pozitivno nabijeni - tj. Transformirani su u pozitivne ione (katione) - privlače se katodom (negativno nabijeni).
Otkriće
Otkrio ih je njemački fizičar Eugen Goldstein, prvi put promatrajući ih 1886. godine.
Kasnije je posao koji su naučnici Wilhelm Wien i Joseph John Thomson izveli na anodnim zracima završio pretpostavljajući razvoj masne spektrometrije.
Svojstva
Glavna svojstva anodnih zraka su sljedeća:
- Imaju pozitivan naboj, čija je vrijednost naboja cijeli broj koji je višestruki od naboja elektrona (1,6 ∙ 10 -19 C).
- Pomiču se ravnom linijom u nedostatku električnih i magnetskih polja.
- Odstupaju u prisutnosti električnih i magnetskih polja, krećući se prema negativnoj zoni.
- tanki slojevi metala mogu prodrijeti.
- Oni mogu ionizirati plinove.
- I masa i naboj čestica koje čine anodne zrake variraju ovisno o plinu u cijevi. Normalno je njihova masa identična masi atoma ili molekula iz kojih su izvedeni.
- Mogu izazvati fizičke i kemijske promjene.
Malo povijesti
Prije otkrića anodnih zraka došlo je do otkrića katodnih zraka, što se događalo tijekom 1858. i 1859. godine. Do otkrića dolazi Julius Plücker, njemački matematičar i fizičar.
Kasnije je engleski fizičar Joseph John Thomson koji je dubinski proučavao ponašanje, karakteristike i učinke katodnih zraka.
Sa svoje strane, Eugen Goldstein - koji je prethodno vršio druga istraživanja katodnim zracima - bio je taj koji je otkrio anodne zrake. Otkriće se dogodilo 1886. godine i učinio ga je kad je shvatio da cijevi za pražnjenje s perforiranom katodom također emitiraju svjetlost na kraju katode.
Na taj je način otkrio da pored katodnih zraka postoje i druge zrake: anodne zrake; ti su se kretali u suprotnom smjeru. Budući da su te zrake prolazile kroz rupe ili kanale na katodi, odlučio ih je nazvati kanalnim zrakama.
No, kasnije, nije on, već Wilhelm Wien, napravio opsežne studije anodnih zraka. Wien je zajedno s Josephom Johnom Thomsonom završio postavljanje osnova za masenu spektrometriju.
Otkrivanje anodnih zraka Eugena Goldsteina predstavljalo je temeljni stup za kasniji razvoj suvremene fizike.
Zahvaljujući otkriću anodnih zraka, rojevi atoma u brzom i urednom pokretu prvi su put postali dostupni, čija je primjena bila vrlo plodna za različite grane atomske fizike.
Cjevčica anodne zrake
U otkrivanju anodnih zraka, Goldstein je koristio cijev za pražnjenje s katodom perforiranom. Detaljan postupak kojim se anodne zrake formiraju u plinovodnoj cijevi je kako slijedi.
Primjenjujući veliku potencijalnu razliku od nekoliko tisuća volti na cijev, električno polje koje se stvara ubrzava mali broj iona koji su uvijek prisutni u plinu i koji se stvaraju prirodnim procesima kao što je radioaktivnost.
Ovi ubrzani ioni sudaraju se s atomima plina, otkidajući iz njih elektrone i stvaraju više pozitivnih iona. Ti ioni i elektroni zauzvrat napadaju više atoma stvarajući više pozitivnih iona u lančanoj reakciji.
Pozitivni ioni privlače negativnu katodu, a neki prolaze kroz rupe na katodi. Do trenutka kada su pogodili katodu, već su se ubrzali dovoljno brzo da kada se sudaraju s drugim atomima i molekulama u plinu, oni pobuđuju vrste na više energetske razine.
Kad se ove vrste vrate na izvornu razinu energije, atomi i molekule oslobađaju energiju koju su prethodno stekli; energija se emitira u obliku svjetlosti.
Ovaj postupak proizvodnje svjetlosti, nazvan fluorescencija, uzrokuje pojavu sjaja u regiji gdje ioni izlaze iz katode.
Proton
Iako je Goldstein svojim pokusima s anodnim zracima pribavio protone, istina je da za otkriće protona nije zaslužan on, jer ga nije uspio ispravno prepoznati.
Proton je najlakša čestica pozitivnih čestica proizvedenih u epruvetama anodnih zraka. Proton nastaje kada se cijev napuni vodikovim plinom. Na taj način, kada vodik ionizira i gubi svoj elektron, dobivaju se protoni.
Proton ima masu 1,67 ∙ 10 -24 g, gotovo jednaku masi atoma vodika, i ima isti naboj, ali suprotan znaku kao i elektron; to jest 1,6 ∙ 10 -19 C.
Masovna spektrometrija
Masena spektrometrija, razvijena otkrićem anodnih zraka, analitički je postupak koji omogućava proučavanje kemijskog sastava molekula neke tvari na temelju njihove mase.
Omogućuje prepoznavanje nepoznatih spojeva, brojanje poznatih spojeva, kao i poznavanje svojstava i strukture molekula neke tvari.
Sa svoje strane, maseni spektrometar je uređaj s kojim se struktura vrlo različitih kemijskih spojeva i izotopa može analizirati na vrlo precizan način.
Maseni spektrometar omogućava odvajanje atomskih jezgara na temelju odnosa mase i naboja.
Reference
-
- Anodna zraka (nd). Na Wikipediji. Preuzeto 19. travnja 2018. s es.wikipedia.org.
- Anodna zraka (nd). Na Wikipediji. Preuzeto 19. travnja 2018. s en.wikipedia.org.
- Maseni spektrometar (nd). Na Wikipediji. Preuzeto 19. travnja 2018. s es.wikipedia.org.
- Grayson, Michael A. (2002). Mjerna masa: od pozitivnih zraka do proteina. Philadelphia: Press of Chemical Heritage
- Grayson, Michael A. (2002). Mjerna masa: od pozitivnih zraka do proteina. Philadelphia: Press of Chemical Heritage.
- Thomson, JJ (1921). Zraci pozitivne električne energije i njihova primjena u kemijskim analizama (1921.)
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizika i kemija. Everest