Joseph Thomson Biographie und Beiträge zu Wissenschaft und Chemie



Joseph John Thomson Er war ein prominenter Chemiker für verschiedene Beiträge, wie die Entdeckung des Elektrons, sein atomares Modell, die Entdeckung der Isotope oder das Kathodenstrahl-Experiment.

Er wurde am 18. Dezember 1856 in Cheetam Hill, einem Stadtteil von Manchester, England, geboren. Er war auch als "J. J." Thomson bekannt. Er studierte Maschinenbau am Owens College, heute Teil der University of Manchester, und später Mathematik in Cambridge.

Im Jahr 1890 heiratete J. Thomson Rose Elizabeth Paget, die Tochter des Arztes Sir Edward George Paget, mit der ich zwei Kinder hatte: ein Mädchen namens Joan Paget Thomson und einen Jungen, George Paget Thomson.

Letzterer würde ein berühmter Wissenschaftler werden, der 1937 für seine Arbeit mit Elektronen einen Nobelpreis für Physik erhielt.

Schon in jungen Jahren konzentrierte sich Thomson auf die Struktur von Atomen und entdeckte so unter anderem die Existenz von Elektronen und Isotopen.

Im Jahr 1906 erhielt Thomson den Nobelpreis für Physik, "in Anerkennung der großen Verdienste seiner theoretischen und experimentellen Forschung über die Leitung von Elektrizität durch Gase", neben vielen anderen Preisen für seine Arbeit. (1)

Im Jahr 1908 wurde er von der britischen Krone geadelt und diente als Honorarprofessor für Physik in Cambridge und am Royal Institute, London.

Er starb am 30. August 1940 im Alter von 83 Jahren in der Stadt Cambridge, Vereinigtes Königreich. Der Physiker wurde in der Abtei von Westminster in der Nähe des Grabes von Sir Isaac Newton beerdigt. (2)

Index

  • 1 Thomsons wichtigste Beiträge zur Wissenschaft
    • 1.1 Entdeckung des Elektrons
    • 1.2 Thomsons atomares Modell
    • 1.3 Trennung von Atomen
    • 1.4 Entdeckung der Isotope
    • 1.5 Experimente mit Kathodenstrahlen
    • 1.6 Massenspektrometer
  • 2 Thomsons Vermächtnis
  • 3 Ausgewählte Arbeiten
  • 4 Referenzen

Hauptbeiträge von Thomson zur Wissenschaft

Entdeckung des Elektrons

1897, J.J. Thomson entdeckte ein neues Teilchen leichter als Wasserstoff, das "Elektron" genannt wurde.

Wasserstoff wurde als eine Einheit der Atomgewichtsmessung angesehen. Bis zu diesem Moment war das Atom die kleinste Teilung der Materie.

In diesem Sinne entdeckte Thomson als erster die negativ geladenen subatomaren Partikel.

Atommodell von Thomson

Thomsons Atommodell war die Struktur, die der englische Physiker den Atomen zuschrieb. Für den Wissenschaftler waren die Atome eine Sphäre positiver Ladung.

Dort wurden die negativ geladenen Elektronen, die gleichmäßig über diese positiv geladene Wolke verteilt waren, eingebettet, was bedeutet, dass sie die positive Ladung der Masse des Atoms neutralisieren.

Dieses neue Modell ersetzt das von Dalton ausgearbeitete Modell und wird später von Rutherford, einem Schüler von Thomson in den Cavendish Laboratories in Cambridge, widerlegt.

Trennung von Atomen

Thomson verwendete die positiven oder anodischen Strahlen, um Atome unterschiedlicher Masse zu trennen. Mit dieser Methode konnte er die von jedem Atom transportierte Elektrizität und die Anzahl der Moleküle pro Kubikzentimeter berechnen.

Durch die Fähigkeit, Atome unterschiedlicher Masse und Ladung zu teilen, entdeckte der Physiker die Existenz von Isotopen. Auch auf diese Weise brachte sein Studium der positiven Strahlen einen großen Fortschritt in Richtung Massenspektrometrie.

Entdeckung der Isotope

J.J. Thomson entdeckte, dass Neonionen unterschiedliche Massen haben, also unterschiedliche Atomgewichte. So zeigte Thomson, dass Neon zwei Subtypen von Isotopen, Neon-20 und Neon-22 hat.

Isotope, bis heute studiert, sind Atome des gleichen Elements, aber ihre Kerne haben unterschiedliche Massenzahlen, da sie aus verschiedenen Mengen von Neutronen in ihrem Zentrum bestehen.

Experimente mit Kathodenstrahlen 

Kathodenstrahlen sind Elektronenströme in Vakuumröhren, dh Glasröhren mit zwei Elektroden, einer positiven und einer negativen Elektrode.

Wenn die negative Elektrode oder auch Kathode genannt erhitzt wird, emittiert sie Strahlung, die in einer geraden Linie auf die positive Elektrode oder Anode gerichtet ist, wenn in diesem Pfad kein Magnetfeld vorhanden ist.

Wenn die Wände des Glases der Röhre mit fluoreszierendem Material bedeckt sind, erzeugt der Schlag der Kathoden gegen diese Schicht die Projektion von Licht.

Thomson untersuchte das Verhalten der Kathodenstrahlen und kam zu der Schlussfolgerung, dass sich die Strahlen in einer geraden Linie ausbreiteten.

Auch, dass diese Strahlen durch das Vorhandensein eines Magneten, dh eines Magnetfeldes, von ihrer Flugbahn abweichen könnten. Außerdem könnten die Strahlen die Klingen mit der Kraft der zirkulierenden Elektronenmasse bewegen, was zeigt, dass die Elektronen Masse hatten.

J.J. Thomson experimentierte, um das Gas innerhalb der Kathodenstrahlröhre zu variieren, aber das Verhalten der Elektronen änderte sich nicht. Die Kathodenstrahlen erwärmten auch die Objekte, die sich zwischen den Elektroden befanden.

Abschließend hatte Thomson gezeigt, dass Kathodenstrahlen Licht, mechanische, chemische und thermische Effekte haben.

Die Kathodenstrahlröhren und ihre Leuchteigenschaften waren für die spätere Erfindung des Röhrenfernsehers (CTR) und der Videokameras transzendental. 

Massenspektrometer

J.J. Thomson schuf eine erste Annäherung an Massenspektrometer. Dieses Werkzeug ermöglichte es dem Wissenschaftler, das Masse / Ladungs-Verhältnis der Kathodenstrahlröhren zu untersuchen und zu messen, wie stark sie durch den Einfluss eines Magnetfeldes und die Menge an Energie, die sie tragen, abgelenkt werden.

Bei dieser Untersuchung kam er zu dem Schluss, dass die Kathodenstrahlen aus negativ geladenen Korpuskeln bestehen, die sich innerhalb der Atome befinden, was die Teilbarkeit des Atoms postuliert und zur Entstehung des Elektrons führt.

In ähnlicher Weise wurden Fortschritte in der Massenspektrometrie bis in die Gegenwart fortgeführt und entwickelten sich in verschiedenen Verfahren, um die Elektronen von den Atomen zu trennen.

Darüber hinaus war Thomson der erste, der vorschlug der erste Wellenleiter 1893. Dieses Experiment bestand aus der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in einer kontrollierten zylindrischen Höhle, die erstmals 1897 von Lord Rayleigh, einem weiteren Nobelpreis für Physik, durchgeführt wurde.

Die Wellenleiter würden in der Zukunft weit verbreitet sein, sogar jetzt mit Datenübertragung und Faseroptik.

Das Vermächtnis von Thomson

Der Thomson (Th) wurde als eine Masselastungsmesseinheit in Massenspektrometrie etabliert, die von den Chemikern Cooks und Rockwood zu Ehren von Thomson vorgeschlagen wurde.

Diese Technik erlaubt es, die Verteilung der Moleküle einer Substanz entsprechend ihrer Masse zu bestimmen und dadurch zu erkennen, welche in einer Stoffprobe vorhanden sind.

Thomsons Formel (Th):

Ausgewählte Werke

  • Die Auslagerung von Elektrizität durch Gase, Leitung von Elektrizität durch Gase (1900).
  • Die korpuskulare Theorie der Materie, das Elektron in der Chemie und Erinnerungen und Reflexionen (1907).
  • Jenseits des Elektrons (1928).

Referenzen

  1. Nobel Media AB (2014). J. Thomson - Biographisch. Nobelpreis.org. nobelprice.org
  2. Thomson, Joseph J., Leitung von Elektrizität durch Gase.Cambridge, Universitätspresse, 1903.
  3. Menchaca Rocha, Arturo. Der dezente Charme von Elementarteilchen.
  4. Christen, Hans Rudolf, Grundlagen der allgemeinen und anorganischen Chemie, Band 1. Barcelona, ​​Spanien. Ediciones Reverté S.A., 1986.
  5. Arzani, Aurora Cortina, Elementare Allgemeine Chemie.Mexiko, Editorial Porrúa, 1967.
  6. R. G. Cooks, A. L. Rockwood. Schnelle Kommunikation. Massenspektrom. 5, 93 (1991).