De anodiske stråler eller kanalstråler, også kaldet positive, er positive strålebjælker dannet af atomære eller molekylære kationer (positivt ladede ioner), der er rettet mod den negative elektrode i et Crookes-rør.
De anodiske stråler stammer fra, når elektronerne, der går fra katoden mod anoden, kolliderer med atomerne i gassen, der er indkapslet i Crookes-røret.
Idet partiklerne af det samme tegn frastøder hinanden, river elektroner, der går mod anoden, de elektroner, der findes i skorpen med gasatomer, væk.
Således tiltrækkes de atomer, der har forblevet positivt ladet - det vil sige, de er omdannet til positive ioner (kationer) - til katoden (negativt ladet).
Opdagelse
Det var den tyske fysiker Eugen Goldstein, der opdagede dem og observerede dem for første gang i 1886.
Senere sluttede arbejdet med anodiske stråler af forskerne Wilhelm Wien og Joseph John Thomson med at antage udviklingen af massespektrometri.
Ejendomme
De vigtigste egenskaber ved anodiske stråler er følgende:
- De har en positiv ladning, idet værdien af deres ladning er et heltal af multipladen for elektronens ladning (1,6 ∙ 10 -19 C).
- De bevæger sig i en lige linje i fravær af elektriske felter og magnetiske felter.
- De afviger i nærværelse af elektriske felter og magnetiske felter og bevæger sig mod den negative zone.
- Tynde lag metaller kan trænge igennem.
- De kan ionisere gasser.
- Både massen og ladningen af partiklerne, der udgør de anodiske stråler, varierer afhængigt af gassen, der er indkapslet i røret. Normalt er deres masse identisk med massen af de atomer eller molekyler, hvorfra de er afledt.
- De kan forårsage fysiske og kemiske ændringer.
Lidt historie
Før opdagelsen af anodestråler fandt opdagelsen af katodestråler sted, der fandt sted gennem årene 1858 og 1859. Opdagelsen skyldes Julius Plücker, en tysk matematiker og fysiker.
Senere var det den engelske fysiker Joseph John Thomson, der studerede dybtgående opførsel, karakteristika og virkninger af katodestråler.
På sin side var Eugen Goldstein - der tidligere havde foretaget andre undersøgelser med katodestråler - den, der opdagede anodestråler. Opdagelsen fandt sted i 1886, og han gjorde det, da han indså, at udledningsrør med den perforerede katode også udsendte lys i slutningen af katoden.
På denne måde opdagede han, at der udover katodestråler også var andre stråler: anodestråler; disse bevægede sig i den modsatte retning. Da disse stråler passerede gennem huller eller kanaler i katoden, besluttede han at kalde dem kanalstråler.
Imidlertid var det ikke han men Wilhelm Wien, der senere foretog omfattende undersøgelser af anodestråler. Wien sluttede sammen med Joseph John Thomson med at etablere grundlaget for massespektrometri.
Eugen Goldsteins opdagelse af anodestråler udgjorde en grundlæggende søjle for den senere udvikling af nutidig fysik.
Takket være opdagelsen af anodestråler blev sværmer af atomer i hurtig og ordnet bevægelse tilgængelige for første gang, hvis anvendelse var meget frugtbar for forskellige grene af atomfysik.
Det anodiske strålerør
Ved opdagelsen af anodestråler anvendte Goldstein et udledningsrør, der fik katoden perforeret. Den detaljerede proces, hvormed anodiske stråler dannes i et gasudladningsrør, er som følger.
Ved at anvende en stor potentialeforskel på flere tusinde volt på røret, accelererer det elektriske felt, der oprettes, det lille antal ioner, der altid er til stede i en gas, og som skabes af naturlige processer såsom radioaktivitet.
Disse accelererede ioner kolliderer med gasatomerne, ripper elektroner fra dem og skaber mere positive ioner. Disse ioner og elektroner angriber igen flere atomer igen og skaber mere positive ioner i hvad der er en kædereaktion.
Positive ioner tiltrækkes af den negative katode, og nogle passerer gennem huller i katoden. Da de ramte katoden, har de allerede accelereret hurtigt nok til, at når de kolliderer med andre atomer og molekyler i gassen, spænder de arten til højere energiniveau.
Når disse arter vender tilbage til deres oprindelige energiniveau, frigiver atomer og molekyler den energi, de tidligere havde opnået; energi udsendes i form af lys.
Denne lette produktionsproces, kaldet fluorescens, får en glød til at vises i det område, hvor ionerne kommer ud fra katoden.
Protonen
Selvom Goldstein opnåede protoner med sine eksperimenter med anodiske stråler, er sandheden, at det ikke er han, der krediteres opdagelsen af protonet, da han ikke var i stand til at identificere det korrekt.
Protonen er den letteste partikel af de positive partikler produceret i anodestrålerør. Protonen produceres, når røret fyldes med brintgas. På denne måde, når brint ioniserer og mister sit elektron, opnås protoner.
Protonen har en masse på 1,67 ∙ 10-24 g, næsten den samme som for brintatomet, og har den samme ladning, men med det modsatte tegn som for elektronet; det vil sige 1,6 - 10 -19 C.
Massespektrometri
Massespektrometri, udviklet fra opdagelsen af anodiske stråler, er en analytisk procedure, der gør det muligt at studere den kemiske sammensætning af et stoffs molekyler baseret på deres masse.
Det giver både mulighed for at genkende ukendte forbindelser, at tælle forbindelser, der er kendte, såvel som at kende egenskaberne og strukturen af molekylerne i et stof.
Massespektrometeret er på sin side en anordning, hvormed strukturen af forskellige kemiske forbindelser og isotoper kan analyseres på en meget præcis måde.
Massespektrometret tillader adskillelse af atomkerner baseret på forholdet mellem masse og ladning.
Referencer
-
- Anodisk stråle (nd). På Wikipedia. Hentet den 19. april 2018 fra es.wikipedia.org.
- Anodestråle (nd). På Wikipedia. Hentet den 19. april 2018 fra en.wikipedia.org.
- Massespektrometer (nd). På Wikipedia. Hentet den 19. april 2018 fra es.wikipedia.org.
- Grayson, Michael A. (2002). Måling af masse: fra positive stråler til proteiner. Philadelphia: Chemical Heritage Press
- Grayson, Michael A. (2002). Måling af masse: fra positive stråler til proteiner. Philadelphia: Chemical Heritage Press.
- Thomson, JJ (1921). Stråler af positiv elektricitet og deres anvendelse på kemiske analyser (1921)
- Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fysik og kemi. Everest