V anodne žarki ali kanalskih žarki , imenovane tudi pozitiven, pozitivni žarkov tramovi tvorjen z atomsko ali molekulsko kationov (pozitivno nabitih ionov), ki so usmerjeni v negativno elektrodo v cevi CROOKES.
Anodni žarki nastanejo, ko elektroni, ki gredo s katode proti anodi, trčijo z atomi plina, zaprtimi v Crookesovi cevi.
Ko se delci istega znaka odbijajo, elektroni, ki gredo proti anodi, odtrgajo elektrone, prisotne v skorji plinskih atomov.
Tako atomi, ki so ostali pozitivno nabiti - to je, da so se pretvorili v pozitivne ione (katione) - privlačijo katodo (negativno nabiti).
Odkritje
Odkril jih je nemški fizik Eugen Goldstein, ki jih je leta 1886 prvič opazoval.
Pozneje je delo na anodnih žarkih, ki sta ga opravila znanstvenika Wilhelm Wien in Joseph John Thomson, končalo ob predpostavki razvoja masne spektrometrije.
Lastnosti
Glavne lastnosti anodnih žarkov so naslednje:
- Imajo pozitiven naboj, pri čemer je vrednost njihovega naboja celo število, večkratnik naboja elektronov (1,6 1.6 10 -19 C).
- Gibljejo se v ravni črti, če električnih in magnetnih polj ni.
- Odstopamo v prisotnosti električnih in magnetnih polj, ki se premikajo proti negativnemu območju.
- tanke plasti kovin lahko prodrejo.
- Lahko ionizirajo pline.
- Masa in naboj delcev, ki sestavljajo anodne žarke, se razlikujejo glede na plin, zaprt v cevi. Običajno je njihova masa enaka masi atomov ali molekul, iz katerih so pridobljeni.
- Lahko povzročijo fizikalne in kemične spremembe.
Malo zgodovine
Pred odkritjem anodnih žarkov je prišlo do odkritja katodnih žarkov, kar se je dogajalo v letih 1858 in 1859. Odkritje je posledica Juliusa Plückerja, nemškega matematika in fizika.
Pozneje je angleški fizik Joseph John Thomson temeljito preučil vedenje, značilnosti in učinke katodnih žarkov.
Kar je odkrival anodne žarke, je bil Eugen Goldstein - ki je pred tem izvajal druge preiskave s katodnimi žarki. Odkritje se je zgodilo leta 1886 in izvedel ga je, ko je spoznal, da izpustne cevi s perforirano katodo oddajajo tudi svetlobo na koncu katode.
Na ta način je odkril, da poleg katodnih žarkov obstajajo tudi drugi žarki: anodni žarki; ti so se premikali v nasprotni smeri. Ker so ti žarki prehajali skozi luknje ali kanale na katodi, se je odločil, da jih bo imenoval kanalski žarki.
Vendar pa ni kasneje on Wilhelm Wien naredil obsežne študije anodnih žarkov. Wien je skupaj z Josephom Johnom Thomsonom dokončno postavil osnovo za masno spektrometrijo.
Odkritje anodnih žarkov Eugena Goldsteina je predstavljalo temeljni steber za poznejši razvoj sodobne fizike.
Zahvaljujoč odkritju anodnih žarkov so prvič postali na voljo roji atomov v hitrem in urejenem gibanju, katerih uporaba je bila zelo rodovitna za različne veje atomske fizike.
Cev z anodnim žarkom
Goldstein je pri odkritju anodnih žarkov uporabil cevko za odvajanje, ki je katodo perforirala. Podroben postopek, s katerim nastajajo anodni žarki v cevi za izpust plina, je naslednji.
Z uporabo več tisoč potencialnih razlik na cev električno polje, ki se ustvari, pospeši majhno število ionov, ki so vedno prisotni v plinu in so ustvarjeni z naravnimi procesi, kot je radioaktivnost.
Ti pospešeni ioni trčijo z atomi plina, iz njih odtrgajo elektrone in ustvarijo bolj pozitivne ione. Ti ioni in elektroni pa spet napadejo več atomov, kar ustvarja bolj pozitivne ione v verižni reakciji.
Pozitivni ioni privlačijo negativno katodo in nekateri prehajajo skozi luknje na katodi. Do trenutka, ko so zadeli katodo, so že pospešili dovolj hitro, da ko trčijo z drugimi atomi in molekulami v plinu, vzbudijo vrste na višjo energijsko raven.
Ko se te vrste vrnejo na prvotno energijsko raven, atomi in molekule sprostijo energijo, ki so jo predhodno pridobili; energija se oddaja v obliki svetlobe.
Ta postopek pridobivanja svetlobe, imenovan fluorescenca, povzroči pojav sijaja v območju, kjer ioni izhajajo iz katode.
Proton
Čeprav je Goldstein s svojimi poskusi z anodnimi žarki pridobival protone, je resnica, da za odkritje protona ni zaslužen on, saj ga ni znal pravilno prepoznati.
Proton je najlažji delček pozitivnih delcev, ki nastajajo v epruvetah z anodnimi žarki. Proton nastane, ko je cev napolnjena s vodikovim plinom. Na ta način, ko vodik ionizira in izgubi svoj elektron, dobimo protone.
Protonske ima maso 1,67 ∙ 10 -24 g, skoraj enaka tisti od atoma vodika, in ima enak naboj, vendar z nasprotnim predznakom, kot da bi elektronov; to je 1,6 ∙ 10 -19 C.
Masena spektrometrija
Masna spektrometrija, razvita iz odkritja anodnih žarkov, je analitični postopek, ki omogoča proučevanje kemijske sestave molekul snovi na podlagi njihove mase.
Omogoča prepoznavanje neznanih spojin, štetje znanih spojin ter poznavanje lastnosti in strukture molekul snovi.
Masni spektrometer je naprava, s katero je mogoče zelo natančno analizirati strukturo različnih kemičnih spojin in izotopov.
Masni spektrometer omogoča ločevanje atomskih jeder na podlagi razmerja med maso in nabojem.
Reference
-
- Anodni žarek (drugi). Na Wikipediji. Pridobljeno 19. aprila 2018 z es.wikipedia.org.
- Anodni žarek (drugi). Na Wikipediji. Pridobljeno 19. aprila 2018 z en.wikipedia.org.
- Maseni spektrometer (nd). Na Wikipediji. Pridobljeno 19. aprila 2018 z es.wikipedia.org.
- Grayson, Michael A. (2002). Merilna masa: od pozitivnih žarkov do beljakovin. Philadelphia: Kemijska dediščina Press
- Grayson, Michael A. (2002). Merilna masa: od pozitivnih žarkov do beljakovin. Philadelphia: Kemijska dediščina Press.
- Thomson, JJ (1921). Žarki pozitivne električne energije in njihova uporaba v kemijskih analizah (1921)
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizika in kemija. Everest