Joseph Thomson Biography and Contributions to Science and Chemistry



Joseph John Thomson Był wybitnym chemikiem z różnych dziedzin, takich jak odkrycie elektronu, jego model atomowy, odkrycie izotopów lub eksperyment z promieniowaniem katodowym.

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

W 1890 r. J. J. Thomson ożenił się z Rose Elizabeth Paget, córką lekarza Sir Edwarda George Pageta, z którą miałem dwoje dzieci: dziewczynę o imieniu Joan Paget Thomson i chłopca George'a Pageta Thomsona.

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

Od najmłodszych lat Thomson skupiał swoje badania na strukturze atomów, odkrywając w ten sposób istnienie elektronów i izotopów, wśród wielu innych wkładów.

W 1906 r. Thomson otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki „w uznaniu wielkiej zasługi jego teoretycznych i eksperymentalnych badań przewodzenia elektryczności przez gazy”, wśród wielu innych nagród za swoją pracę. (1)

W 1908 roku otrzymał tytuł szlachecki od korony brytyjskiej i był honorowym profesorem fizyki w Cambridge i Royal Institute w Londynie.

Zmarł 30 sierpnia 1940 r. W 83 r. W City of Cambridge, Wielka Brytania. Fizyk został pochowany w opactwie Westminster, w pobliżu grobu Sir Isaaca Newtona. (2)

Indeks

  • 1 Główny wkład Thomson w naukę
    • 1.1 Odkrycie elektronu
    • 1.2 Model atomowy Thomsona
    • 1.3 Oddzielenie atomów
    • 1.4 Odkrycie izotopów
    • 1.5 Eksperymenty z promieniami katodowymi 
    • 1.6 Spektrometr masowy
  • 2 Dziedzictwo Thomsona
  • 3 Polecane prace
  • 4 odniesienia

Główny wkład Thomson w naukę

Odkrycie elektronu

W 1897 r. J.J. Thomson odkrył nową cząstkę lżejszą od wodoru, która została ochrzczona „elektronem”.

Wodór uważano za jednostkę pomiaru masy atomowej. Do tego czasu atom był najmniejszym podziałem materii.

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

Model atomowy Thomsona

Model atomowy Thomsona był strukturą, którą angielski fizyk przypisywał atomom. Dla naukowca atomy były sferą ładunku dodatniego.

Tam osadzono ujemnie naładowane elektrony, równomiernie rozmieszczone w tej dodatnio naładowanej chmurze, neutralizując dodatni ładunek masy atomu.

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

Oddzielenie atomów

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

Dzięki możliwości podziału atomów o różnej masie i ładunku fizyk odkrył istnienie izotopów. W ten sposób, dzięki swoim badaniom nad promieniami dodatnimi, poczynił wielki postęp w kierunku spektrometrii mas.

Odkrycie izotopów

J.J. Thomson odkrył, że jony neonowe mają różne masy, czyli różne masy atomowe. W ten sposób Thomson pokazał, że neon ma dwa podtypy izotopów: neon-20 i neon-22..

Izotopy, badane do dziś, są atomami tego samego pierwiastka, ale ich jądra mają różne liczby masowe, ponieważ składają się z różnych ilości neutronów w ich centrum.

Eksperymenty z promieniami katodowymi

Promienie katodowe to strumienie elektronów w lampach próżniowych, czyli szklane rurki z dwiema elektrodami, jedna dodatnia i jedna ujemna.

Gdy elektroda ujemna, zwana również katodą, jest podgrzewana, emituje promieniowanie skierowane w kierunku elektrody dodatniej lub anody w linii prostej, jeśli w tej ścieżce nie ma pola magnetycznego.

Jeśli ściany szklanej rury są pokryte materiałem fluorescencyjnym, uderzenie katod w tę warstwę powoduje rzutowanie światła.

Thomson badał zachowanie promieni katodowych i doszedł do wniosków, że promienie rozchodzą się w linii prostej.

Ponadto promienie te mogą być odbiegane od ich trajektorii dzięki obecności magnesu, czyli pola magnetycznego. Ponadto promienie mogłyby poruszać łopatami siłą masy krążących elektronów, demonstrując tym samym, że elektrony mają masę.

J.J. Thomson eksperymentował, aby zmienić gaz wewnątrz lampy elektronopromieniowej, ale zachowanie elektronów nie różniło się. Promienie katodowe ogrzały również obiekty, które utworzyły drogę między elektrodami. 

Podsumowując, Thomson wykazał, że promienie katodowe mają efekty oświetleniowe, mechaniczne, chemiczne i termiczne.

Lampy elektronopromieniowe i ich właściwości świetlne były transcendentalne dla późniejszego wynalezienia telewizora lampowego (CTR) i kamer wideo.

Spektrometr masowy

J.J. Thomson stworzył pierwsze podejście spektrometr masowy. To narzędzie pozwoliło naukowcowi zbadać stosunek masa / ładunek lamp elektronopromieniowych i zmierzyć, jak bardzo są one kierowane przez wpływ pola magnetycznego i ilość energii, którą przenoszą.

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

Podobnie postępy w spektrometrii mas trwały do ​​dziś, ewoluując w różnych metodach, aby oddzielić elektrony od atomów.

Ponadto Thomson jako pierwszy zasugerował pierwszy falowód w 1893 r. Eksperyment polegał na propagowaniu fal elektromagnetycznych w kontrolowanej cylindrycznej wnęce, która została po raz pierwszy wykonana w 1897 r. przez Lorda Rayleigha, kolejną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki..

Falowody byłyby szeroko stosowane w przyszłości, nawet dzisiaj z transmisją danych i światłowodami.

Dziedzictwo Thomsona

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

Ta technika pozwala na określenie rozkładu cząsteczek substancji zgodnie z jej masą i rozpoznanie przez nią, które są obecne w próbce materii.

Wzór Thomsona (Th):

Polecane prace

  • Odstępstwo od energii elektrycznej poprzez gazy, prowadzenie energii elektrycznej przez gazy (1900).
  • Korpuskularna teoria materii, elektron w chemii i wspomnienia i refleksje (1907).
  • Beyond the Electron (1928).

Referencje

  1. Nobel Media AB (2014). J. Thomson - biograficzny. Nobelprize.org. nobelprize.org.
  2. Thomson, Joseph J., Przewodzenie elektryczności przez gazy. Cambridge, University Press, 1903.
  3. Menchaca Rocha, Arturo.  Dyskretny urok cząstek elementarnych.
  4. Christen, Hans Rudolf, Podstawy chemii ogólnej i nieorganicznej, tom 1. Barcelona, ​​Hiszpania. Ediciones Reverté S.A., 1986.
  5. Arzani, Aurora Cortina, Ogólna chemia elementarna. Meksyk, Redakcja Porrúa, 1967.
  6. R. G. Cooks, A. L. Rockwood. Szybka komuna. Mass Spectrom. 5, 93 (1991).