Anodik ışınları ya da kanal ışınları pozitif olarak adlandırılan pozitif ray Crookes tüp içinde negatif elektrot yönelik atomik ya da moleküler katyonlar (pozitif yüklü iyonlar) oluşturduğu kirişler vardır.
Anodik ışınlar, katottan anoda giden elektronlar, Crookes tüpünde bulunan gazın atomları ile çarpıştıklarında ortaya çıkar.
Aynı burcun parçacıkları birbirini iterken anoda doğru giden elektronlar, gaz atomlarının kabuğunda bulunan elektronları yırtıp atarlar.
Böylece pozitif yüklü kalan - yani pozitif iyonlara (katyonlara) dönüştürülen atomlar, katoda çekilir (negatif yüklü).
keşif
Onları 1886'da ilk kez gözlemleyen Alman fizikçi Eugen Goldstein keşfetti.
Daha sonra, bilim adamları Wilhelm Wien ve Joseph John Thomson tarafından anot ışınları üzerinde yapılan çalışma, kütle spektrometrisinin geliştirilmesini üstlendi.
Özellikleri
Anodik ışınların temel özellikleri şunlardır:
- Pozitif bir yüke sahiptirler, yüklerinin değeri elektron yükünün tam sayı katıdır (1.6 ∙ 10-19 C).
- Elektrik alanların ve manyetik alanların yokluğunda düz bir çizgide hareket ederler.
- Negatif bölgeye doğru hareket ederek, elektrik alanları ve manyetik alanlar varlığında saparlar.
- İnce metal tabakaları nüfuz edebilir.
- Gazları iyonize edebilirler.
- Anodik ışınları oluşturan partiküllerin hem kütlesi hem de yükü, tüp içerisinde bulunan gaza bağlı olarak değişir. Normalde kütleleri türetildikleri atomların veya moleküllerin kütlesiyle aynıdır.
- Fiziksel ve kimyasal değişikliklere neden olabilirler.
Biraz tarih
Anot ışınlarının keşfinden önce, 1858 ve 1859 yıllarında meydana gelen katot ışınlarının keşfi gerçekleşti. Keşif, Alman matematikçi ve fizikçi Julius Plücker'den kaynaklanıyor.
Daha sonra, katot ışınlarının davranışını, özelliklerini ve etkilerini derinlemesine inceleyen İngiliz fizikçi Joseph John Thomson'dı.
Anot ışınlarını keşfeden, daha önce katot ışınları ile başka araştırmalar yürütmüş olan Eugen Goldstein ise kendi adına oldu. Keşif 1886'da gerçekleşti ve delikli katotlu deşarj tüplerinin katodun ucunda da ışık yaydığını fark ettiğinde yaptı.
Bu şekilde, katot ışınlarına ek olarak başka ışınların da olduğunu keşfetti: anot ışınları; bunlar ters yönde hareket ediyordu. Bu ışınlar katottaki deliklerden veya kanallardan geçtiği için bunlara kanal ışınları demeye karar verdi.
Ancak, daha sonra anot ışınları üzerine kapsamlı çalışmalar yapan Wilhelm Wien'den başka bir şey değildi. Wien, Joseph John Thomson ile birlikte kütle spektrometrisinin temelini oluşturdu.
Eugen Goldstein'ın anot ışınlarını keşfi, çağdaş fiziğin sonraki gelişimi için temel bir dayanak oluşturdu.
Anot ışınlarının keşfi sayesinde, atom fiziğinin farklı dalları için uygulaması çok verimli olan, hızlı ve düzenli hareket eden atom sürüleri ilk kez kullanılabilir hale geldi.
Anodik ışın tüpü
Goldstein, anot ışınlarının keşfinde, katodu delinmiş bir deşarj tüpü kullandı. Bir gaz boşaltma tüpünde anodik ışınların oluşturulduğu ayrıntılı süreç aşağıdaki gibidir.
Tüpe birkaç bin voltluk büyük bir potansiyel fark uygulayarak, oluşan elektrik alanı, bir gazda her zaman mevcut olan ve radyoaktivite gibi doğal süreçler tarafından oluşturulan az sayıdaki iyonu hızlandırır.
Bu hızlandırılmış iyonlar gaz atomlarıyla çarpışır, onlardan elektron koparır ve daha pozitif iyonlar oluşturur. Bu iyonlar ve elektronlar sırayla daha fazla atoma saldırır ve zincirleme reaksiyonda daha fazla pozitif iyon oluşturur.
Pozitif iyonlar negatif katoda çekilir ve bazıları katottaki deliklerden geçer. Katoda çarptıkları zaman, gazdaki diğer atomlar ve moleküllerle çarpıştıklarında, türleri daha yüksek enerji seviyelerine çıkaracak kadar hızlı bir şekilde hızlanmışlardır.
Bu türler orijinal enerji seviyelerine döndüklerinde atomlar ve moleküller daha önce kazandıkları enerjiyi serbest bırakırlar; enerji ışık şeklinde yayılır.
Floresan adı verilen bu ışık üretim süreci, iyonların katottan çıktığı bölgede bir parıltı oluşmasına neden olur.
Proton
Goldstein, anot ışınları ile yaptığı deneylerle protonlar elde etmesine rağmen, gerçek şu ki, protonu doğru bir şekilde tanımlayamadığı için, protonun keşfi kendisine itibar edilmemiştir.
Proton, anot ışın tüplerinde üretilen pozitif parçacıkların en hafif parçacığıdır. Proton, tüp hidrojen gazı ile yüklendiğinde üretilir. Bu şekilde hidrojen iyonlaşıp elektronunu kaybettiğinde protonlar elde edilir.
Protonun kütlesi 1.67 ± 10-24 g, hemen hemen hidrojen atomununkiyle aynıdır ve aynı yüke sahiptir, ancak elektronunkiyle zıt işarete sahiptir; yani 1.6 ∙ 10-19 C.
Kütle spektrometrisi
Anodik ışınların keşfedilmesiyle geliştirilen kütle spektrometresi, bir maddenin moleküllerinin kimyasal bileşimini kütlelerine göre incelemeye izin veren analitik bir prosedürdür.
Hem bilinmeyen bileşikleri tanımaya, bilinen bileşikleri saymaya, hem de bir maddenin moleküllerinin özelliklerini ve yapısını bilmeye izin verir.
Kütle spektrometresi, farklı kimyasal bileşiklerin ve izotopların yapısının çok hassas bir şekilde analiz edilebildiği bir cihazdır.
Kütle spektrometresi, kütle ve yük arasındaki ilişkiye göre atom çekirdeğinin ayrılmasına izin verir.
Referanslar
-
- Anodik ışın (nd). Wikipedia'da. 19 Nisan 2018'de es.wikipedia.org adresinden alındı.
- Anot ışını (nd). Wikipedia'da. 19 Nisan 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
- Kütle spektrometresi (nd). Wikipedia'da. 19 Nisan 2018'de es.wikipedia.org adresinden alındı.
- Grayson, Michael A. (2002). Kütle ölçümü: pozitif ışınlardan proteinlere. Philadelphia: Kimyasal Miras Basını
- Grayson, Michael A. (2002). Kütle ölçümü: pozitif ışınlardan proteinlere. Philadelphia: Kimyasal Miras Basını.
- Thomson JJ (1921). Pozitif elektrik ışınları ve kimyasal analizlere uygulamaları (1921)
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizik ve kimya . Everest