Raggi anodici

Tubo a raggio anodico

Cosa sono i raggi anodici?

IL Raggi anodici o raggi di canale, Chiamati anche positivi, sono raggi positivi costituiti da cationi atomici o molecolari (ioni di carico positivi) che sono diretti verso l'elettrodo negativo in un tubo di Crookes. 

I raggi anodici hanno origine quando gli elettroni che vanno dal catodo all'anodo si scontrano con il gas bloccato nel tubo di Crookes.

Man mano che le particelle dello stesso segno vengono respinte, gli elettroni che vanno all'anodo strappano gli elettroni presenti nella corteccia degli atomi di gas sul suo percorso.

Pertanto, gli atomi che sono stati caricati positivamente - cioè sono stati trasformati in ioni positivi (cationi) - sono attratti dal catodo (con carico negativo).

Scoperta

Fu il fisico tedesco Eugen Goldstein a scoprire, osservandoli per la prima volta nel 1886.

Successivamente, il lavoro svolto sui raggi anodici dagli scienziati Wilhelm Wien e Joseph John Thomson finì per assumere lo sviluppo della spettrometria di massa. 

Proprietà raggi anodiche

Le proprietà principali dei raggi anodici sono le seguenti:

- Hanno una carica positiva, essendo il valore del loro carico multiplo completo del carico di elettroni (1,6 ∙ 10^-19 C).

- Si muovono in linea retta in assenza di campi elettrici e campi magnetici.

- Si discostano in presenza di campi elettrici e campi magnetici, spostandosi verso l'area negativa.

- Possono penetrare su sottili strati di metallo.

- Possono ionizzare i gas.

- Sia la massa che il carico delle particelle che compongono i raggi anodici variano a seconda del gas bloccato nel tubo. Normalmente la sua massa è identica alla massa degli atomi o delle molecole da cui derivano.

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- Possono causare cambiamenti fisici e chimici.

Un po 'di storia

Prima della scoperta di raggi anodici, ebbe luogo la scoperta di raggi catodici, che si verificò per tutto il 1858 e il 1859. La scoperta è dovuta a Julius Plücker, matematico e fisico di origine tedesca.

Successivamente, è stato il fisico inglese Joseph John Thomson a studiare in profondità il comportamento, le caratteristiche e gli effetti dei raggi catodici.

Joseph John Thomson

Da parte sua, Eugen Goldstein - che in precedenza aveva condotto altre indagini con i raggi del catodo - era quello che ha scoperto i raggi anodici. La scoperta ebbe luogo nel 1886 e la fece quando notò che i tubi di scarico con il catodo perforato emettevano anche la luce alla fine del catodo.

In questo modo scoprì che, oltre ai raggi catodici, c'erano altri raggi: i raggi anodici; Questi si sono mossi nella direzione opposta. Mentre questi raggi attraversavano i fori o i canali nel catodo, decise di chiamarli raggi del canale.

Tuttavia, non era lui, ma Wilhelm Wien che in seguito ha condotto studi estesi sui raggi anodici. Wien, insieme a Joseph John Thomson, ha finito per stabilire la base della spettrometria di massa.

La scoperta di Eugen Goldstein sui raggi anodici costituiva un pilastro fondamentale per il successivo sviluppo della fisica contemporanea.

Grazie alla scoperta di raggi anodici, è stato per la prima volta da sciami di atomi di movimento rapidi e ordinati, la cui applicazione era molto fertile per diversi rami di fisica atomica.

Il tubo a raggio anodico

Nella scoperta di raggi anodici, Goldstein ha usato un tubo di scarico che aveva perforato il catodo. Il processo dettagliato mediante il quale sono formati i raggi anodici in un tubo di scarico del gas è quello presentato di seguito.

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Quando si applica una grande differenza potenziale di diverse migliaia di volt al tubo, il campo elettrico che crea il piccolo numero di ioni che è sempre presente in un gas e che sono creati da processi naturali come la radioattività.

Questi ioni accelerati si scontrano con atomi di gas, avviano elettroni e creano ioni più positivi. A loro volta, questi ioni ed elettroni attaccano di nuovo più atomi, creando ioni più positivi in ​​quella che è una reazione a catena.

Gli ioni positivi sono attratti dal catodo negativo e alcuni passano attraverso i fori nel catodo. Quando raggiungono il catodo, hanno già accelerato a velocità sufficiente come, quando si scontrano con altri atomi e molecole di gas, eccitano le specie a livelli di energia più elevati.

Quando queste specie tornano ai loro livelli di energia originali, atomi e molecole rilasciano l'energia che avevano precedentemente guadagnato; L'energia viene emessa in forma di luce.

Questo processo di produzione leggera, chiamato fluorescenza, provoca la comparsa di una luminosità nella regione in cui emergono gli ioni dal catodo.

Il protone

Mentre Goldstein con i suoi esperimenti con i raggi anodici ha ottenuto protoni, la verità è che non è per chi è attribuito alla scoperta del protone, poiché non è stato in grado di identificarlo correttamente.

Il protone è la particella più leggera delle particelle positive che si verificano nei tubi del raggio anodico. Il protone si verifica quando il tubo è caricato con idrogeno. In questo modo, quando l'idrogeno viene ionizzato e perde il suo elettrone, si ottengono protoni.

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Il protone ha una massa di 1,67 ∙ 10^-24 G, quasi uguale all'atomo di idrogeno, e ha lo stesso carico ma come segno dell'elettrone; cioè 1.6 ∙ 10^-19 C.

Spettrometria di massa

Davanti allo spettrometro di massa

La spettrometria di massa, sviluppata dalla scoperta di raggi anodici, è una procedura analitica che consente di studiare la composizione chimica delle molecole di una sostanza basata sulla sua massa.

Permette così tanto di riconoscere i composti sconosciuti, di contare composti che sono noti, oltre a conoscere le proprietà e la struttura di una molecole di sostanze.

Da parte sua, lo spettrometro di massa è un dispositivo con cui la struttura di diversi composti chimici e isotopi può essere analizzata in modo molto preciso.

Lo spettrometro di massa consente di separare i nuclei atomici in base alla relazione tra la massa e il carico.