ANODISCHE STRALEN: ONTDEKKING, EIGENSCHAPPEN - FYSIEK - 2026

De anodische stralen of kanaalstralen , ook wel positief genoemd, zijn positieve straalbundels gevormd door atomaire of moleculaire kationen (positief geladen ionen) die naar de negatieve elektrode in een Crookes-buis worden gericht.

De anodische stralen ontstaan ​​wanneer de elektronen die van de kathode naar de anode gaan, in botsing komen met de atomen van het gas dat in de Crookes-buis zit.

Omdat de deeltjes van hetzelfde teken elkaar afstoten, scheuren de elektronen die naar de anode gaan de elektronen weg die aanwezig zijn in de korst van gasatomen.

De atomen die positief geladen zijn gebleven - dat wil zeggen, ze zijn omgezet in positieve ionen (kationen) - worden aangetrokken door de kathode (negatief geladen).

Ontdekking

Het was de Duitse natuurkundige Eugen Goldstein die ze ontdekte en ze voor het eerst observeerde in 1886.

Later ging het werk dat door de wetenschappers Wilhelm Wien en Joseph John Thomson werd uitgevoerd op anodische stralen, uit op de ontwikkeling van massaspectrometrie.

Eigendommen

De belangrijkste eigenschappen van anodische stralen zijn de volgende:

- Ze hebben een positieve lading, de waarde van hun lading is een geheel veelvoud van de lading van het elektron (1,6 ∙ ^10-19 C).

- Ze bewegen in een rechte lijn bij afwezigheid van elektrische velden en magnetische velden.

- Ze wijken af ​​in de aanwezigheid van elektrische velden en magnetische velden, in de richting van de negatieve zone.

- Dunne metaallagen kunnen doordringen.

- Ze kunnen gassen ioniseren.

- Zowel de massa als de lading van de deeltjes waaruit de anodestralen bestaan, variëren afhankelijk van het gas dat zich in de buis bevindt. Normaal gesproken is hun massa identiek aan de massa van de atomen of moleculen waarvan ze zijn afgeleid.

- Ze kunnen fysische en chemische veranderingen veroorzaken.

Een beetje geschiedenis

Vóór de ontdekking van anodestralen vond de ontdekking van kathodestralen plaats, die plaatsvond in de jaren 1858 en 1859. De ontdekking is te danken aan Julius Plücker, een Duitse wiskundige en natuurkundige.

Later was het de Engelse natuurkundige Joseph John Thomson die het gedrag, de kenmerken en de effecten van kathodestralen grondig bestudeerde.

Van zijn kant was Eugen Goldstein - die eerder andere onderzoeken met kathodestralen had gedaan - degene die anodestralen ontdekte. De ontdekking vond plaats in 1886 en hij deed het toen hij zich realiseerde dat ontladingsbuizen met de geperforeerde kathode ook licht uitstraalden aan het uiteinde van de kathode.

Op deze manier ontdekte hij dat er naast kathodestralen nog andere stralen waren: anodestralen; deze bewogen zich in de tegenovergestelde richting. Omdat deze stralen door de gaten of kanalen in de kathode gingen, besloot hij ze kanaalstralen te noemen.

Het was echter niet hij, maar Wilhelm Wien die later uitgebreid onderzoek deed naar anodestralen. Wien legde samen met Joseph John Thomson de basis voor massaspectrometrie.

Eugen Goldsteins ontdekking van anodestralen vormde een fundamentele pijler voor de latere ontwikkeling van de hedendaagse fysica.

Dankzij de ontdekking van anodestralen kwamen voor het eerst zwermen atomen in snelle en ordelijke beweging beschikbaar, waarvan de toepassing zeer vruchtbaar was voor verschillende takken van de atoomfysica.

De anodische straalbuis

Bij de ontdekking van anodestralen gebruikte Goldstein een ontladingsbuis waarvan de kathode was geperforeerd. Het gedetailleerde proces waarmee anodische stralen worden gevormd in een gasontladingsbuis is als volgt.

Door een groot potentiaalverschil van enkele duizenden volt op de buis aan te leggen, versnelt het opgewekte elektrische veld het kleine aantal ionen dat altijd in een gas aanwezig is en die worden gecreëerd door natuurlijke processen zoals radioactiviteit.

Deze versnelde ionen botsen met de gasatomen, scheuren elektronen eruit en creëren meer positieve ionen. Deze ionen en elektronen vallen op hun beurt weer meer atomen aan, waardoor er meer positieve ionen ontstaan ​​in wat een kettingreactie is.

Positieve ionen worden aangetrokken door de negatieve kathode en sommige gaan door gaten in de kathode. Tegen de tijd dat ze de kathode raken, zijn ze al zo snel versneld dat wanneer ze botsen met andere atomen en moleculen in het gas, ze de soort tot hogere energieniveaus prikkelen.

Wanneer deze soorten terugkeren naar hun oorspronkelijke energieniveau, geven de atomen en moleculen de energie vrij die ze eerder hadden verworven; energie wordt uitgezonden in de vorm van licht.

Dit lichtproductieproces, fluorescentie genaamd, veroorzaakt een gloed in het gebied waar de ionen uit de kathode komen.

Het proton

Hoewel Goldstein protonen heeft verkregen met zijn experimenten met anodestralen, is de waarheid dat niet hij degene is die de ontdekking van het proton heeft gekregen, aangezien hij het niet correct kon identificeren.

Het proton is het lichtste deeltje van de positieve deeltjes die in anodestraalbuizen worden geproduceerd. Het proton wordt geproduceerd wanneer de buis wordt gevuld met waterstofgas. Op deze manier worden protonen verkregen wanneer waterstof ioniseert en zijn elektron verliest.

Het proton heeft een massa van 1,67 ∙ 10 ^-24 g, bijna hetzelfde als dat van het waterstofatoom, en heeft dezelfde lading maar met het tegenovergestelde teken als dat van het elektron; dat wil zeggen 1,6 ∙ ^10-19 C.

Massaspectrometrie

Massaspectrometrie, ontwikkeld op basis van de ontdekking van anodische stralen, is een analytische procedure waarmee de chemische samenstelling van de moleculen van een stof op basis van hun massa kan worden bestudeerd.

Het maakt het zowel mogelijk onbekende verbindingen te herkennen, bekende verbindingen te tellen als de eigenschappen en structuur van de moleculen van een stof te kennen.

De massaspectrometer van zijn kant is een apparaat waarmee de structuur van verschillende chemische verbindingen en isotopen zeer nauwkeurig kan worden geanalyseerd.

De massaspectrometer maakt de scheiding van atoomkernen mogelijk op basis van de relatie tussen massa en lading.

Referenties

1. 1. Anodische straal (nd). Op Wikipedia. Opgehaald op 19 april 2018, via es.wikipedia.org.
   2. Anodestraal (nd). Op Wikipedia. Opgehaald op 19 april 2018, via en.wikipedia.org.
   3. Massaspectrometer (nd). Op Wikipedia. Opgehaald op 19 april 2018, via es.wikipedia.org.
   4. Grayson, Michael A. (2002). Massa meten: van positieve straling tot eiwitten. Philadelphia: Chemical Heritage Press
   5. Grayson, Michael A. (2002). Massa meten: van positieve straling tot eiwitten. Philadelphia: Chemical Heritage Press.
   6. Thomson, JJ (1921). Stralen van positieve elektriciteit, en hun toepassing op chemische analyses (1921)
   7. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Natuurkunde en scheikunde . Everest