و أشعة انوديك أو أشعة القناة ، وتسمى أيضا إيجابية، هي أشعة إيجابي الحزم التي شكلتها الكاتيونات الذرية أو الجزيئية (أيونات موجبة الشحنة) والموجهة نحو القطب السالب في أنبوب كروكس.
تنشأ الأشعة الانودية عندما تصطدم الإلكترونات التي تنطلق من القطب السالب باتجاه القطب الموجب بذرات الغاز الموجودة في أنبوب كروكس.
نظرًا لأن جسيمات نفس العلامة تتنافر ، فإن الإلكترونات التي تتجه نحو الأنود تمزق الإلكترونات الموجودة في قشرة ذرات الغاز.
وبالتالي ، فإن الذرات التي ظلت مشحونة إيجابًا - أي أنها تحولت إلى أيونات موجبة (كاتيونات) - تنجذب إلى القطب السالب (سالب الشحنة).
اكتشاف
كان الفيزيائي الألماني يوجين غولدشتاين هو من اكتشفهم ، وراقبهم لأول مرة في عام 1886.
في وقت لاحق ، انتهى العمل الذي قام به العالمان فيلهلم وين وجوزيف جون طومسون على الأشعة الانودية بافتراض تطوير قياس الطيف الكتلي.
الخصائص
الخصائص الرئيسية للأشعة الانودية هي كما يلي:
- لها شحنة موجبة ، وقيمة شحنتها هي عدد صحيح مضاعف لشحنة الإلكترون (1.6 ∙ 10 -19 درجة مئوية).
- تتحرك في خط مستقيم في غياب المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية.
- تنحرف في وجود المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية متجهة نحو المنطقة السلبية.
- طبقات رقيقة من المعادن يمكن أن تخترق.
- يمكنهم تأين الغازات.
- تختلف كتلة وشحنة الجسيمات التي تتكون منها الأشعة الانودية تبعًا للغاز الموجود في الأنبوب. عادةً ما تكون كتلتها متطابقة مع كتلة الذرات أو الجزيئات التي تشتق منها.
- يمكن أن تسبب تغيرات فيزيائية وكيميائية.
قليلا من التاريخ
قبل اكتشاف أشعة القطب الموجب ، تم اكتشاف أشعة الكاثود ، والتي حدثت خلال عامي 1858 و 1859. يرجع هذا الاكتشاف إلى جوليوس بلوكر ، عالم الرياضيات والفيزياء الألماني.
في وقت لاحق ، كان الفيزيائي الإنجليزي جوزيف جون طومسون هو من درس بعمق سلوك وخصائص وتأثيرات أشعة الكاثود.
من جانبه ، كان يوجين غولدشتاين - الذي سبق له إجراء تحقيقات أخرى باستخدام أشعة الكاثود - هو من اكتشف أشعة القطب الموجب. حدث هذا الاكتشاف في عام 1886 عندما أدرك أن أنابيب التفريغ ذات الكاثود المثقوب تنبعث منها أيضًا ضوءًا في نهاية الكاثود.
بهذه الطريقة اكتشف أنه بالإضافة إلى أشعة الكاثود ، توجد أشعة أخرى: أشعة الأنود ؛ كانت هذه تتحرك في الاتجاه المعاكس. نظرًا لأن هذه الأشعة كانت تمر عبر الثقوب أو القنوات الموجودة في الكاثود ، فقد قرر تسميتها بأشعة القناة.
ومع ذلك ، لم يكن هو فيلهلم وين الذي أجرى دراسات مكثفة لاحقًا لأشعة الأنود. انتهى الأمر بفين ، مع جوزيف جون طومسون ، إلى وضع الأساس لقياس الطيف الكتلي.
شكّل اكتشاف يوجين غولدشتاين لأشعة الأنود ركيزة أساسية للتطور اللاحق للفيزياء المعاصرة.
بفضل اكتشاف أشعة الأنود ، أصبحت أسراب من الذرات في حركة سريعة ومنظمة متاحة لأول مرة ، والتي كان تطبيقها خصبًا جدًا لمختلف فروع الفيزياء الذرية.
أنبوب الأشعة الأنودية
في اكتشاف أشعة القطب الموجب ، استخدم جولدشتاين أنبوب تفريغ مثقوب في الكاثود. العملية التفصيلية التي يتم من خلالها تكوين الأشعة الأنودية في أنبوب تصريف الغاز هي كما يلي.
من خلال تطبيق فرق جهد كبير يبلغ عدة آلاف من الفولتات على الأنبوب ، فإن المجال الكهربائي الذي يتم إنشاؤه يسرع العدد الصغير من الأيونات الموجودة دائمًا في الغاز والتي يتم إنشاؤها بواسطة عمليات طبيعية مثل النشاط الإشعاعي.
تتصادم هذه الأيونات المتسارعة مع ذرات الغاز ، مما يؤدي إلى تمزيق الإلكترونات منها وتكوين المزيد من الأيونات الموجبة. تهاجم هذه الأيونات والإلكترونات بدورها المزيد من الذرات مرة أخرى ، مما ينتج عنه المزيد من الأيونات الموجبة في تفاعل تسلسلي.
تنجذب الأيونات الموجبة إلى الكاثود السالب وبعضها يمر عبر ثقوب في الكاثود. بحلول الوقت الذي يصطدمون فيه بالكاثود ، يكونون قد تسارعوا بالفعل بسرعة كافية بحيث عندما تصطدم مع ذرات وجزيئات أخرى في الغاز ، فإنها تثير الأنواع إلى مستويات طاقة أعلى.
عندما تعود هذه الأنواع إلى مستويات طاقتها الأصلية ، تطلق الذرات والجزيئات الطاقة التي اكتسبتها سابقًا ؛ تنبعث الطاقة في شكل ضوء.
عملية إنتاج الضوء هذه ، والتي تسمى الفلورة ، تسبب توهجًا يظهر في المنطقة التي تنبثق منها الأيونات من الكاثود.
البروتون
على الرغم من أن جولدشتاين حصل على البروتونات من خلال تجاربه مع الأشعة الانودية ، إلا أن الحقيقة هي أنه ليس هو الذي يُنسب إليه اكتشاف البروتون ، لأنه لم يكن قادرًا على التعرف عليه بشكل صحيح.
البروتون هو أخف جسيم من الجسيمات الموجبة المنتجة في أنابيب أشعة الأنود. يتم إنتاج البروتون عندما يتم شحن الأنبوب بغاز الهيدروجين. بهذه الطريقة ، عندما يتأين الهيدروجين ويفقد إلكترونه ، يتم الحصول على البروتونات.
كتلة البروتون 1.67 × 10-24 جم ، وهي تقريبًا نفس كتلة ذرة الهيدروجين ، وله نفس الشحنة ولكن مع الإشارة المعاكسة للإلكترون ؛ أي 1.6 10-19 درجة مئوية.
قياس الطيف الكتلي
مطياف الكتلة ، الذي تم تطويره من اكتشاف الأشعة الانودية ، هو إجراء تحليلي يسمح بدراسة التركيب الكيميائي لجزيئات المادة بناءً على كتلتها.
فهو يسمح لكليهما بالتعرف على المركبات غير المعروفة ، وإحصاء المركبات المعروفة ، وكذلك معرفة خصائص وبنية جزيئات المادة.
من جانبه ، فإن مطياف الكتلة هو جهاز يمكن من خلاله تحليل بنية المركبات والنظائر الكيميائية المختلفة بطريقة دقيقة للغاية.
يسمح مطياف الكتلة بفصل النوى الذرية على أساس العلاقة بين الكتلة والشحنة.
المراجع
-
- انوديك راي (nd). على ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 ، من es.wikipedia.org.
- أشعة الأنود (الثانية). على ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 ، من en.wikipedia.org.
- مطياف الكتلة (الثانية). على ويكيبيديا. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 ، من es.wikipedia.org.
- جرايسون ، مايكل أ. (2002). قياس الكتلة: من الأشعة الإيجابية إلى البروتينات. فيلادلفيا: مطبعة التراث الكيميائي
- جرايسون ، مايكل أ. (2002). قياس الكتلة: من الأشعة الإيجابية إلى البروتينات. فيلادلفيا: مطبعة التراث الكيميائي.
- طومسون ، جي جي (1921). أشعة الكهرباء الموجبة وتطبيقها في التحليلات الكيميائية (1921)
- فيدالجو سانشيز ، خوسيه أنطونيو (2005). الفيزياء والكيمياء. قمة افرست