ДЖОЗЕФ ТОМСОН: БІОГРАФІЯ ТА ВНЕСКИ В НАУКУ ТА ХІМІЮ - ХІМІЯ

Джозеф Джон Томсон був видатним хіміком за різні внески, такі як відкриття електрона, його атомна модель, відкриття ізотопів або експеримент з катодним променем.

Він народився в Хіт-Хілл, район Манчестера, Англія, 18 грудня 1856 р. Також відомий як "Дж. Дж. Дж. Томсон", він вивчав інженерію в коледжі Оуенса, тепер частина Манчестерського університету, а згодом математику в Кембриджі.

У 1890 році Дж. Дж. Томсон одружився з Роуз Елізабет Пейджет, дочкою лікаря сера Едварда Джорджа Пейджета, з якою у нього було двоє дітей: дівчинка на ім'я Джоан Пейджет Томсон і хлопчик Джордж Пейджет Томсон.

Останній став би відомим вченим, отримавши в 1937 році Нобелівську премію з фізики за роботу з електронами.

З раннього віку Томсон зосередив свої дослідження на будові атомів, відкривши, таким чином, існування електронів та ізотопів, серед багатьох інших внесків.

У 1906 році Томсон отримав Нобелівську премію з фізики, «як визнання великої заслуги його теоретичних та експериментальних досліджень про електроенергію через гази», серед багатьох інших нагород за свою працю. (один)

У 1908 році він був лицарем у Великобританії і був почесним професором фізики в Кембриджі та в Королівському інституті, Лондон.

Помер 30 серпня 1940 року у віці 83 років у місті Кембридж, Сполучене Королівство. Фізика поховали в Вестмінстерському абатстві, біля могили сера Ісаака Ньютона. (два)

Основний внесок Томсона в науку

Відкриття електрона

У 1897 році Дж. Дж. Томсон відкрив нову частинку, легшу від водню, яку назвали "електрон".

Водень вважався одиницею вимірювання ваги атома. До цього моменту атом був найменшим поділом речовини.

У цьому сенсі Томсон першим виявив негативно заряджені корпускулярні субатомні частинки.

Атомна модель Томсона

Атомна модель Томсона була будовою, яку англійський фізик приписував атомам. Для вченого атоми були сферою позитивного заряду.

Там електрони негативного заряду, розподілені рівномірно на тій хмарі позитивного заряду, були вбудовані, тобто, що нейтралізує позитивний заряд маси атома.

Ця нова модель замінює модель, розроблену Далтоном, і пізніше її спростує Резерфорд, учень Томсона з Кавендішських лабораторій, Кембридж.

Атомне відділення

Томсон використовував позитивні або анодні промені для розділення атомів різних мас. Цей метод дозволив йому обчислити електроенергію, що переноситься кожним атомом, і кількість молекул на кубічний сантиметр.

Вміючи ділити атоми різної маси та заряду, фізик виявив існування ізотопів. Також таким чином, вивчаючи позитивні промені, він дав великий прогрес у напрямку мас-спектрометрії.

Відкриття ізотопів

Дж. Дж. Томсон виявив, що неонові іони мають різну масу, тобто різну атомну вагу. Ось як Томсон показав, що у неону є два підтипи ізотопів, неонові-20 та неонові-22.

Ізотопи, вивчені донині, є атомами одного і того ж елемента, але їх ядра мають різну масову кількість, оскільки вони складаються з різної кількості нейтронів у центрі.

Катодні промені

Катодні промені - це потоки електронів у вакуумних трубах, тобто скляні трубки з двома електродами, одним позитивним та одним негативним.

Коли негативний електрод, або його ще називають катодом, нагрівається, він випромінює, направлене до позитивного електрода або анода, по прямій лінії, якщо на цьому шляху немає магнітного поля.

Якщо скляні стінки труби покриті флуоресцентним матеріалом, потрапляння катодів проти цього шару виробляє проекцію світла.

Томсон вивчав поведінку катодних променів і дійшов висновку, що промені рухаються прямими.

Також, щоб ці промені могли бути відвернені від свого шляху за допомогою магніту, тобто магнітного поля. Крім того, промені могли переміщувати лопаті з силою маси циркулюючих електронів, тим самим демонструючи, що електрони мають масу.

Дж. Дж. Томсон експериментував із зміною газу всередині катодної пробірки, але не змінював поведінку електронів. Також катодні промені нагрівали предмети, що потрапляли між електродами.

На закінчення Томсон показав, що катодні промені мають світло, механічну, хімічну та теплову дію.

Катодні промені та їх світлові властивості мали вирішальне значення для подальшого винаходу телевізійних труб (CTR) та відеокамер.

Мас-спектрометр

Дж. Дж. Томсон створив перший підхід до мас-спектрометра . Цей інструмент дозволив вченому вивчити співвідношення маси та заряду катодних променевих труб і виміряти, наскільки вони відхиляються під впливом магнітного поля та кількості енергії, яку вони несуть.

За допомогою цього дослідження він дійшов висновку, що катодні промені складаються з негативно заряджених тільців, що знаходяться всередині атомів, таким чином постулюючи подільність атома і спричиняючи фігуру електрона.

Також прогрес у мас-спектрометрії тривав і донині, розвиваючись у різні методи відокремлення електронів від атомів.

Крім того, Томсон першим запропонував перший хвилевод у 1893 році. Цей експеримент полягав у поширенні електромагнітних хвиль у контрольованій циліндричній порожнині, що вперше було виконано у 1897 році лордом Релі, ще одним лауреатом Нобелівської премії з фізики.

В майбутньому широко застосовуватимуться хвилеводи, навіть сьогодні для передачі даних та оптики волокон.

Спадщина Томсона

Томсон (Th) був створений як одиниця вимірювання масової заряду в мас-спектрометрії, запропонована хіміками Кукс і Роквуд на честь Томсона.

Ця методика дозволяє визначити розподіл молекул речовини відповідно до їх маси та, розпізнати за цим, які є у зразку речовини.

Формула Томсона (Th):

Видатні твори

Розряд електричної енергії через гази, провід електроенергії через гази (1900).
Корпускулярна теорія матерії, електрон в хімії, реколекції та рефлексії (1907).
Поза електроном (1928).

Список літератури

Nobel Media AB (2014). Дж. Томсон - біографічний. Nobelprize.org. nobelprize.org.
Томсон, Джозеф Дж., Проведення електрики через гази. Кембридж, University Press, 1903.
Менчака Роша, Артуро. Невмілий шарм елементарних частинок.
Крістен, Ганс Рудольф, Основи загальної та неорганічної хімії, Том 1. Барселона, Іспанія. Ediciones Reverté SA, 1986.
Арзані, Аврора Кортіна, Загальна хімія елементарних. Мексика, редакція Porrúa, 1967.
RG Кухарі, А. Л. Роквуд. Швидка комунікація. Масовий спектр. 5, 93 (1991).

ДЖОЗЕФ ТОМСОН: БІОГРАФІЯ ТА ВНЕСКИ В НАУКУ ТА ХІМІЮ - ХІМІЯ - 2025