- Principals aportacions de Thomson a la ciència
- Descobriment de l'electró
- Model atòmic de Thomson
- Separació d'àtoms
- Descobriment dels isòtops
- Experiments amb raigs catòdics
- Espectómetro de masses
- El llegat de Thomson
- obres destacades
- referències
Joseph John Thomson va ser un químic destacat per diversos aportacions, com el descobriment de l'electró, el seu model atòmic, el descobriment dels isòtops o l'experiment de raigs catòdics.
va néixer a Cheetam Hill, un districte de Manchester, Anglaterra, el 18 de desembre de 1856. També conegut com "JJ" Thomson, va estudiar enginyeria a Owens College, actualment part de la Universitat de Manchester, i després, matemàtiques a Cambridge.
En 1890, JJ Thomson es va casar amb Rose Elizabeth Paget, filla de metge Sir Edward George Paget, amb la qual vaig tenir dos fills: una nena, anomenada Joan Paget Thomson, i un nen, George Paget Thomson.
Aquest últim es convertiria en un famós científic, obtenint en 1937, un Premi Nobel a la Física pels seus treballs amb electrons.
Des de jove, Thomson va centrar els seus estudis en l'estructura dels àtoms, arribant així a descobrir l'existència dels electrons i els isòtops, entre d'altres tants de les seves aportacions.
En 1906, Thomson va rebre el Premi Nobel de la Física, "en reconeixement a el gran mèrit de la seva recerca teòrica i experimental sobre la conducció d'electricitat a través dels gasos", entre d'altres tants premis pels seus treballs. (1)
El 1908, va ser nomenat cavaller per la corona britànica i va exercir com a Professor Honorari de Física a Cambridge i al Royal Institute, de Londres.
Va morir el 30 d'agost de 1940, als 83 anys, a la Ciutat de Cambridge, Regne Unit. El físic va ser enterrat en l'Abadía de Westminster, prop de la tomba de Sir Isaac Newton. (2)
Principals aportacions de Thomson a la ciència
Descobriment de l'electró
En 1897, JJ Thomson va descobrir una nova partícula més lleugera que l'hidrogen, que va ser batejada "electró".
L'hidrogen era considerat una unitat de mesura de pes atòmic. Fins a aquest moment, l'àtom era la divisió més petita de la matèria.
En aquest sentit, Thomson va ser el primer a descobrir les partícules subatòmiques corpusculars carregades negativament.
Model atòmic de Thomson
El model atòmic de Thomson era l'estructura que el físic anglès li atribuïa als àtoms. Per al científic, els àtoms eren una esfera de càrrega positiva.
Allà s'incrustaven els electrons de càrrega negativa distribuïts uniformement sobre aquest núvol de càrrega positiva, és a dir que neutralitza la càrrega positiva de la massa de l'àtom.
Aquest nou model substitueix a l'elaborat per Dalton i posteriorment serà refutat per Rutherford, deixeble de Thomson en els Laboratoris Cavendish, de Cambridge.
Separació d'àtoms
Thomson va utilitzar els raigs positius o anòdics per separar àtoms de diferent massa. Aquest mètode li va possibilitar poder calcular l'electricitat transportada per cada àtom i el nombre de molècules per centímetre cúbic.
A el poder dividir els àtoms de diferent massa i càrrega, el físic va descobrir l'existència dels isòtops. També d'aquesta manera, amb el seu estudi dels rajos positius va produir un gran avanç cap a l'espectrometria de masses.
Descobriment dels isòtops
JJ Thomson va descobrir que els ions de neó tenien diferents masses, és a dir, diferent pes atòmic. Així va ser com Thomson va demostrar que el neó té dos subtipus d'isòtops, el neó-20 i el neó-22.
Els isòtops, estudiats fins al dia d'avui, són àtoms d'un mateix element però els seus nuclis tenen diferent nombre màssic, ja que estan compostos per diferents quantitats de neutrons en el seu centre.
Experiments amb raigs catòdics
Els raigs catòdics són corrents d'electrons en tubs de buit, és a dir, tubs de vidre amb dos elèctrodes, un de positiu i un altre negatiu.
Quan s'escalfa l'elèctrode negatiu, o també anomenat càtode, emet radiació que es dirigeix cap a l'elèctrode positiu, o ànode, en línia recta si no es presenta cap camp magnètic en aquest trajecte.
Si les parets de l'vidre de l'tub estan recobertes de material fluorescent, el cop dels càtodes contra aquesta capa produeix la projecció de llum.
Thomson va estudiar el comportament dels raigs catòdics i va arribar a les conclusions que els raigs es propagaven en línia recta.
També que aquests raigs podien ser desviats de la seva trajectòria per la presència d'un imant, és a dir, d'un camp magnètic. A més els raigs podien moure les aspes amb la força de la massa dels electrons circulant, demostrant així que els electrons tenien massa.
JJ Thomson va experimentar variar el gas dins el tub de raigs catòdics però no variava el comportament dels electrons. Així mateix, els raigs catòdics escalfaven els objectes que s'interposaven en el camí entre elèctrodes.
En conclusió, Thomson havia demostrat que els raigs catòdics tenien efectes lumínics, mecànics, químics i tèrmics.
Els tubs de raigs catòdics i les seves propietats lumíniques van ser transcendentals per a la posterior invenció de la televisió de tub (CTR) i les càmeres de vídeos.
Espectómetro de masses
JJ Thomson va crear una primera aproximació a l' espectròmetre de masses. Aquesta eina li permetia el científic estudiar la relació massa / càrrega dels tubs de raigs catòdics, i mesurar quant es desvien per la influència d'un camp magnètic i la quantitat d'energia que porten.
Amb aquesta investigació va arribar a la conclusió que els raigs catòdics estaven compostos de corpuscles de càrrega negativa, que són dins dels àtoms, postulant així la divisibilitat de l'àtom i donant origen a la figura de l'electró.
Així mateix, els avenços en l'espectrometria de masses van continuar fins a l'actualitat, evolucionant en diferents mètodes per separar els electrons dels àtoms.
A més Thomson va ser el primer a suggerir la primera guia d'ona en 1893. Aquest experiment consistia a propagar ones electromagnètiques dins d'una cavitat cilíndrica controlada, que va ser realitzada per primera vegada en 1897 per Lord Rayleigh, un altre Premi Nobel de la Física.
Les guies d'ona serien molt utilitzades a futur, fins i tot en l'actualitat amb la transmissió de dades i la fibra òptica.
El llegat de Thomson
El Thomson (Th) es va establir com a unitat de mesura massa-càrrega en espectrometria de masses, proposada pels químics Cooks i Rockwood, en honor a Thomson.
Aquesta tècnica permet determinar la distribució de les molècules d'una substància d'acord a la seva massa i, reconèixer per aquesta, quins són presents en una mostra de matèria.
Fórmula de l'Thomson (Th):
obres destacades
- The Discarge of Electricity Through Gasos, conduction of Electricity Through Gasos (1900).
- The Corpuscular Theory of Matter, The Electron in Chemistry i Recollections and Reflections (1907).
- Beyond the Electron (1928).
referències
- Nobel Mitjana AB (2014). J. Thomson - Biographical. Nobelprize.org. nobelprize.org.
- Thomson, Joseph J., conduction of electricity through gasos. Cambridge, University Press, 1903.
- Menchaca Rocha, Artur. El discret encant de les partícules elementals.
- Christen, Hans Rudolf, Fonaments de la química general i inorgànica, Volum 1. Barcelona, Espanya. Edicions Reverté SA, 1986.
- Arzani, Aurora Cortina, Química General Elemental. Mèxic, Editorial Porrúa, 1967.
- RG Cooks, A EL Rockwood. Rapid Commun. Mass Spectrom. 5, 93 (1991).