Joseph Thomson Biografia e contributi alla scienza e alla chimica



Joseph John Thomson Era un chimico di spicco per vari contributi, come la scoperta dell'elettrone, il suo modello atomico, la scoperta degli isotopi o l'esperimento sui raggi catodici.

Era nato a Cheetam Hill, un distretto di Manchester, in Inghilterra, il 18 dicembre 1856. Conosciuto anche come "J.J." Thomson, ha studiato ingegneria all'Owens College, ora parte dell'Università di Manchester, e più tardi, matematica a Cambridge.

Nel 1890, J. J. Thomson sposò Rose Elizabeth Paget, figlia del medico Sir Edward George Paget, con cui avevo due figli: una ragazza, di nome Joan Paget Thomson, e un ragazzo, George Paget Thomson.

Quest'ultimo sarebbe diventato un famoso scienziato, ottenendo nel 1937 un premio Nobel per la fisica per il suo lavoro con gli elettroni.

Sin dalla giovane età, Thomson ha focalizzato i suoi studi sulla struttura degli atomi, scoprendo così l'esistenza di elettroni e isotopi, tra molti altri contributi.

Nel 1906, Thomson ricevette il Premio Nobel per la fisica, "in riconoscimento del grande merito della sua ricerca teorica e sperimentale sulla conduzione dell'elettricità attraverso i gas", tra molti altri premi per il suo lavoro. (1)

Nel 1908, fu nominato cavaliere dalla corona britannica e servì come professore onorario di fisica a Cambridge e al Royal Institute, a Londra.

Morì il 30 agosto 1940, all'età di 83 anni, nella città di Cambridge, nel Regno Unito. Il fisico fu sepolto nell'Abbazia di Westminster, vicino alla tomba di Sir Isaac Newton. (2)

indice

  • 1 I principali contributi di Thomson alla scienza
    • 1.1 Scoperta dell'elettrone
    • 1.2 Il modello atomico di Thomson
    • 1.3 Separazione degli atomi
    • 1.4 Scoperta degli isotopi
    • 1.5 Esperimenti con raggi catodici
    • 1.6 Spettrometro di massa
  • 2 L'eredità di Thomson
  • 3 opere in evidenza
  • 4 riferimenti

Principali contributi di Thomson alla scienza

Scoperta dell'elettrone

Nel 1897, J.J. Thomson scoprì una nuova particella più leggera dell'idrogeno, che era chiamata "elettrone".

L'idrogeno era considerato un'unità di misura del peso atomico. Fino a quel momento, l'atomo era la più piccola divisione della materia.

In questo senso, Thomson fu il primo a scoprire le particelle subatomiche corpuscolate caricate negativamente.

Modello atomico di Thomson

Il modello atomico di Thomson era la struttura che il fisico inglese attribuiva agli atomi. Per lo scienziato, gli atomi erano una sfera di carica positiva.

Lì, gli elettroni caricati negativamente, distribuiti uniformemente su questa nuvola carica positivamente, erano incorporati, il che significa che neutralizza la carica positiva della massa dell'atomo.

Questo nuovo modello sostituisce quello elaborato da Dalton e in seguito verrà confutato da Rutherford, discepolo di Thomson nei Cavendish Laboratories di Cambridge.

Separazione di atomi

Thomson usava i raggi positivi o anodici per separare gli atomi di massa diversa. Questo metodo gli ha permesso di calcolare l'elettricità trasportata da ciascun atomo e il numero di molecole per centimetro cubo.

Essendo in grado di dividere gli atomi di diversa massa e carica, il fisico scoprì l'esistenza degli isotopi. Anche in questo modo, il suo studio dei raggi positivi ha prodotto un grande progresso verso la spettrometria di massa.

Scoperta degli isotopi

J.J. Thomson scoprì che gli ioni neon avevano masse diverse, cioè diversi pesi atomici. È così che Thomson ha mostrato che il neon ha due sottotipi di isotopi, neon-20 e neon-22.

Gli isotopi, studiati fino ad oggi, sono atomi dello stesso elemento ma i loro nuclei hanno numeri di massa diversi, poiché sono composti da diverse quantità di neutroni al loro centro.

Esperimenti con raggi catodici 

I raggi catodici sono flussi di elettroni in tubi a vuoto, cioè tubi di vetro con due elettrodi, uno positivo e uno negativo.

Quando l'elettrodo negativo, o anche chiamato catodo, viene riscaldato, emette radiazioni dirette verso l'elettrodo positivo, o anodo, in una linea retta se non è presente alcun campo magnetico in quel percorso.

Se le pareti del vetro del tubo sono ricoperte da materiale fluorescente, il colpo dei catodi contro quello strato produce la proiezione della luce.

Thomson studiò il comportamento dei raggi catodici e arrivò alla conclusione che i raggi si propagavano in linea retta.

Inoltre, questi raggi potrebbero essere deviati dalla loro traiettoria dalla presenza di un magnete, cioè di un campo magnetico. Inoltre i raggi potevano muovere le pale con la forza della massa di elettroni che circolavano, dimostrando così che gli elettroni avevano massa.

J.J. Thomson ha sperimentato per variare il gas all'interno del tubo a raggi catodici, ma il comportamento degli elettroni non è cambiato. Inoltre, i raggi catodici riscaldavano gli oggetti che si intromettevano tra gli elettrodi.

In conclusione, Thomson aveva dimostrato che i raggi catodici avevano effetti luminosi, meccanici, chimici e termici.

I tubi a raggi catodici e le loro proprietà luminose erano trascendentali per la successiva invenzione del tube television (CTR) e delle videocamere. 

Specometro di massa

J.J. Thomson ha creato una prima approssimazione a spettrometro di massa. Questo strumento ha permesso allo scienziato di studiare il rapporto massa / carica dei tubi a raggi catodici e di misurare quanto essi sono deviati dall'influenza di un campo magnetico e dalla quantità di energia che trasportano.

Con questa indagine arrivò alla conclusione che i raggi catodici erano composti da corpuscoli carichi negativamente, che si trovano all'interno degli atomi, postulando così la divisibilità dell'atomo e dando origine alla figura dell'elettrone.

Allo stesso modo, i progressi nella spettrometria di massa continuarono al presente, evolvendosi in diversi metodi per separare gli elettroni dagli atomi.

Inoltre, Thomson è stato il primo a suggerire la prima guida d'onda nel 1893. Questo esperimento consisteva nel propagare onde elettromagnetiche all'interno di una cavità cilindrica controllata, che fu eseguita per la prima volta nel 1897 da Lord Rayleigh, un altro premio Nobel per la fisica.

Le guide d'onda sarebbero ampiamente utilizzate in futuro, anche ora con trasmissione dati e fibre ottiche.

L'eredità di Thomson

Thomson (Th) è stato istituito come unità di misura del carico di massa in spettrometria di massa, proposta dai chimici Cooks e Rockwood, in onore di Thomson.

Questa tecnica consente di determinare la distribuzione delle molecole di una sostanza in base alla sua massa e, riconoscendo in tal modo, che sono presenti in un campione di materia.

Formula di Thomson (Th):

Opere in evidenza

  • Il discargo dell'elettricità attraverso i gas, la conduzione dell'elettricità attraverso i gas (1900).
  • The Corpuscular Theory of Matter, The Electron in Chemistry and Recollections and Reflections (1907).
  • Beyond the Electron (1928).

riferimenti

  1. Nobel Media AB (2014). J. Thomson - Biografico. Nobelprize.org. nobelprize.org.
  2. Thomson, Joseph J., Conduzione di elettricità attraverso i gasCambridge, University Press, 1903.
  3. Menchaca Rocha, Arturo. Il fascino discreto delle particelle elementari.
  4. Christen, Hans Rudolf, Fondamenti di chimica generale e inorganica, volume 1. Barcellona, ​​Spagna. Ediciones Reverté S.A., 1986.
  5. Arzani, Aurora Cortina, Chimica generale elementare.Messico, Editoriale Porrúa, 1967.
  6. R. G. Cooks, A. L. Rockwood. Rapid Commun. Spettro di massa. 5, 93 (1991).