JOSEPH THOMSON: BIOGRAFIE EN BIJDRAGEN AAN WETENSCHAP EN SCHEIKUNDE - CHEMIE - 2026

Joseph John Thomson was een vooraanstaand chemicus voor verschillende bijdragen, zoals de ontdekking van het elektron, het atomaire model, de ontdekking van isotopen of het kathodestraalexperiment.

Hij werd geboren in Cheetam Hill, een district van Manchester, Engeland, op 18 december 1856. Ook bekend als "JJ" Thomson, studeerde hij techniek aan Owens College, nu onderdeel van de Universiteit van Manchester, en later wiskunde in Cambridge.

In 1890 trouwde JJ Thomson met Rose Elizabeth Paget, dochter van de arts Sir Edward George Paget, met wie hij twee kinderen kreeg: een meisje, genaamd Joan Paget Thomson, en een jongen, George Paget Thomson.

De laatste zou een beroemde wetenschapper worden en in 1937 een Nobelprijs voor natuurkunde krijgen voor zijn werk met elektronen.

Vanaf jonge leeftijd concentreerde Thomson zijn studies op de structuur van atomen en ontdekte zo het bestaan ​​van elektronen en isotopen, naast veel van zijn bijdragen.

In 1906 ontving Thomson de Nobelprijs voor natuurkunde, "als erkenning voor de grote verdienste van zijn theoretische en experimentele onderzoek naar de geleiding van elektriciteit door gassen", naast vele andere onderscheidingen voor zijn werk. (een)

In 1908 werd hij tot ridder geslagen bij de Britse kroon en was hij honorair hoogleraar natuurkunde in Cambridge en aan het Royal Institute in Londen.

Hij stierf op 30 augustus 1940 op 83-jarige leeftijd in de stad Cambridge, Verenigd Koninkrijk. De natuurkundige werd begraven in Westminster Abbey, vlakbij het graf van Sir Isaac Newton. (twee)

Thomson's belangrijkste bijdragen aan de wetenschap

Ontdekking van het elektron

In 1897 ontdekte JJ Thomson een nieuw deeltje dat lichter was dan waterstof, dat "elektron" werd genoemd.

Waterstof werd beschouwd als een meeteenheid voor atoomgewicht. Tot dat moment was het atoom de kleinste afdeling van materie.

In die zin was Thomson de eerste die negatief geladen corpusculaire subatomaire deeltjes ontdekte.

Thomson's atomaire model

Thomsons atomaire model was de structuur die de Engelse natuurkundige aan atomen toeschreef. Voor de wetenschapper waren atomen een bol van positieve lading.

Daar werden de elektronen met negatieve lading gelijkmatig verdeeld over die wolk van positieve lading ingebed, dat wil zeggen, dat neutraliseert de positieve lading van de massa van het atoom.

Dit nieuwe model vervangt het model dat is ontwikkeld door Dalton en zal later worden weerlegd door Rutherford, een leerling van Thomson bij Cavendish Laboratories, Cambridge.

Atoomscheiding

Thomson gebruikte positieve of anodische stralen om atomen met verschillende massa's te scheiden. Met deze methode kon hij de elektriciteit van elk atoom berekenen en het aantal moleculen per kubieke centimeter.

Door atomen met verschillende massa en lading te kunnen verdelen, ontdekte de natuurkundige het bestaan ​​van isotopen. Ook op deze manier produceerde hij met zijn studie van positieve stralen een grote vooruitgang in de richting van massaspectrometrie.

Ontdekking van isotopen

JJ Thomson ontdekte dat neonionen verschillende massa's hadden, dat wil zeggen verschillende atoomgewichten. Dit is hoe Thomson aantoonde dat neon twee subtypen isotopen heeft, neon-20 en neon-22.

Isotopen, die tot op de dag van vandaag worden bestudeerd, zijn atomen van hetzelfde element, maar hun kernen hebben verschillende massagetallen, omdat ze zijn samengesteld uit verschillende hoeveelheden neutronen in hun centrum.

Kathodestraal experimenten

Kathodestralen zijn elektronenstromen in vacuümbuizen, dat wil zeggen glazen buizen met twee elektroden, een positieve en een negatieve.

Wanneer de negatieve elektrode, of ook wel kathode genoemd, wordt verwarmd, zendt deze straling uit die in een rechte lijn naar de positieve elektrode of anode wordt gericht als er geen magnetisch veld in dat pad aanwezig is.

Als de glazen wanden van de buis bedekt zijn met fluorescerend materiaal, produceert de slag van de kathodes tegen die laag de projectie van licht.

Thomson bestudeerde het gedrag van kathodestralen en kwam tot de conclusie dat de stralen in rechte lijnen reisden.

Ook dat deze stralen van hun pad kunnen worden afgeleid door de aanwezigheid van een magneet, dat wil zeggen een magnetisch veld. Bovendien konden de stralen de bladen bewegen met de kracht van de massa van de circulerende elektronen, waarmee werd aangetoond dat de elektronen massa hadden.

JJ Thomson experimenteerde met het variëren van het gas in de kathodestraalbuis, maar veranderde het gedrag van de elektronen niet. Ook verwarmden kathodestralen objecten die in de weg tussen elektroden zaten.

Tot slot had Thomson aangetoond dat kathodestralen licht, mechanische, chemische en thermische effecten hebben.

Kathodestraalbuizen en hun lichteigenschappen waren cruciaal voor de latere uitvinding van buistelevisie (CTR) en videocamera's.

Massaspectrometer

JJ Thomson creëerde een eerste benadering van de massaspectrometer . Met deze tool kon de wetenschapper de massa / ladingsverhouding van kathodestraalbuizen bestuderen en meten hoeveel ze afwijken onder invloed van een magnetisch veld en de hoeveelheid energie die ze dragen.

Met dit onderzoek kwam hij tot de conclusie dat kathodestralen waren samengesteld uit negatief geladen bloedlichaampjes, die zich in atomen bevinden, waardoor de deelbaarheid van het atoom wordt gepostuleerd en de vorm van het elektron ontstaat.

Ook de vooruitgang in massaspectrometrie ging door tot op de dag van vandaag en evolueerde naar verschillende methoden om elektronen van atomen te scheiden.

Bovendien was Thomson de eerste die de eerste golfgeleider voorstelde in 1893. Dit experiment bestond uit het voortplanten van elektromagnetische golven in een gecontroleerde cilindrische holte, die voor het eerst werd uitgevoerd in 1897 door Lord Rayleigh, een andere Nobelprijswinnaar voor natuurkunde.

Golfgeleiders zouden in de toekomst op grote schaal worden gebruikt, zelfs vandaag de dag met datatransmissie en glasvezel.

Thomsons erfenis

De Thomson (Th) werd opgericht als een massa-ladingseenheid in massaspectrometrie, voorgesteld door de chemici Cooks en Rockwood, ter ere van Thomson.

Deze techniek maakt het mogelijk om de verdeling van de moleculen van een stof naar hun massa te bepalen en, om hieraan te herkennen, welke aanwezig zijn in een stofmonster.

Thomsons formule (Th):

Uitstekende werken

• Het lozen van elektriciteit door gassen, geleiding van elektriciteit door gassen (1900).
• The Corpuscular Theory of Matter, The Electron in Chemistry and Recollections and Reflections (1907).
• Beyond the Electron (1928).

Referenties

1. Nobel Media AB (2014). J. Thomson - Biografisch. Nobelprize.org. nobelprize.org.
2. Thomson, Joseph J., geleiding van elektriciteit door gassen. Cambridge, University Press, 1903.
3. Menchaca Rocha, Arturo. De discrete charme van elementaire deeltjes.
4. Christen, Hans Rudolf, Fundamentals of General and Anorganic Chemistry, Volume 1. Barcelona, ​​Spanje. Ediciones Reverté SA, 1986.
5. Arzani, Aurora Cortina, General Elemental Chemistry. Mexico, hoofdartikel Porrúa, 1967.
6. RG Cooks, AL Rockwood. Rapid Commun. Mass Spectrom. 5, 93 (1991).