Sinar Anodik: Penemuan, Properti

Sinar anodik atau sinar kanal, juga disebut positif, adalah berkas sinar positif yang dibentuk oleh kation atom atau molekul (ion dengan muatan positif) yang diarahkan ke elektroda negatif dalam tabung Crooke.

Sinar anodik berasal ketika elektron yang pergi dari katoda ke anoda bertabrakan dengan atom-atom gas yang terbungkus dalam tabung Crookes.

Ketika partikel-partikel dari tanda yang sama menolak, elektron yang menuju anoda memulai elektron yang ada di kerak atom gas.

Dengan demikian, atom yang tetap bermuatan positif - yaitu, mereka telah berubah menjadi ion positif (kation) - tertarik ke katoda (dengan muatan negatif).

Penemuan

Fisikawan Jerman Eugen Goldstein yang menemukan mereka, mengamati mereka untuk pertama kalinya pada tahun 1886.

Selanjutnya, pekerjaan yang dilakukan pada sinar anodik oleh para ilmuwan Wilhelm Wien dan Joseph John Thomson berakhir dengan asumsi pengembangan spektrometri massa.

Properti

Sifat utama dari sinar anodik adalah sebagai berikut:

- Mereka memiliki muatan positif, nilai muatannya merupakan kelipatan dari muatan elektron (1, 6 ∙ 10-19 C).

- Mereka bergerak dalam garis lurus tanpa adanya medan listrik dan medan magnet.

- Mereka menyimpang di hadapan medan listrik dan medan magnet, bergerak menuju zona negatif.

- Mereka dapat menembus lapisan logam tipis.

- Mereka dapat mengionisasi gas.

- Massa dan muatan partikel yang membentuk sinar anodik bervariasi tergantung pada gas yang tertutup dalam tabung. Biasanya massanya identik dengan massa atom atau molekul dari mana mereka berasal.

- Mereka dapat menyebabkan perubahan fisik dan kimia.

Sedikit sejarah

Sebelum penemuan sinar anodik, penemuan sinar katoda terjadi, yang terjadi sepanjang tahun 1858 dan 1859. Penemuan ini disebabkan oleh Julius Plücker, ahli matematika dan ahli fisika asal Jerman.

Selanjutnya, adalah fisikawan Inggris Joseph John Thomson yang mempelajari secara mendalam tentang perilaku, karakteristik dan efek sinar katoda.

Sementara itu, Eugen Goldstein - yang sebelumnya telah melakukan penelitian lain dengan sinar katoda - adalah orang yang menemukan sinar anodik. Penemuan ini terjadi pada tahun 1886 dan dia menyadarinya ketika dia menyadari bahwa tabung pelepasan dengan katoda berlubang juga memancarkan cahaya di ujung katoda.

Dengan cara ini ia menemukan bahwa, selain sinar katoda, ada sinar lain: sinar anodik; ini bergerak ke arah yang berlawanan. Ketika sinar-sinar ini melewati lubang atau saluran di katoda, ia memutuskan untuk memanggil mereka sinar saluran.

Namun, bukan dia, tetapi Wilhelm Wien yang kemudian membuat studi luas tentang sinar anodik. Wien, bersama dengan Joseph John Thomson, akhirnya menetapkan dasar spektrometri massa.

Penemuan Eugen Goldstein tentang sinar anodik adalah pilar fundamental bagi perkembangan fisika kontemporer.

Berkat penemuan sinar anodik, segerombolan atom yang bergerak cepat diatur untuk pertama kalinya, yang aplikasinya sangat subur untuk berbagai cabang fisika atom.

Tabung sinar anodik

Dalam penemuan sinar anodik, Goldstein menggunakan tabung pelepasan yang memiliki katoda berlubang. Proses terperinci dimana sinar anodik terbentuk dalam tabung pelepasan gas adalah sebagai berikut.

Dengan menerapkan perbedaan potensial besar beberapa ribu volt ke tabung, medan listrik yang dibuat mempercepat sejumlah kecil ion yang selalu ada dalam gas dan yang diciptakan oleh proses alami seperti radioaktivitas.

Ion-ion yang dipercepat ini bertabrakan dengan atom-atom gas, merobek elektron dan menciptakan lebih banyak ion positif. Pada gilirannya, ion dan elektron ini menyerang lagi lebih banyak atom, menciptakan lebih banyak ion positif dalam apa yang merupakan reaksi berantai.

Ion positif tertarik oleh katoda negatif dan beberapa melewati lubang di katoda. Ketika mereka mencapai katoda, mereka telah berakselerasi cukup cepat sehingga ketika mereka bertabrakan dengan atom dan molekul gas lainnya, mereka mengeksitasi spesies pada tingkat energi yang lebih tinggi.

Ketika spesies ini kembali ke tingkat energi semula, atom dan molekul melepaskan energi yang sebelumnya mereka peroleh; energi dipancarkan dalam bentuk cahaya.

Proses produksi cahaya ini, yang disebut fluoresensi, menyebabkan munculnya kecerahan di wilayah tempat ion muncul dari katoda.

Proton

Meskipun Goldstein memperoleh proton dengan eksperimennya dengan sinar anodik, bukan dia yang dikaitkan dengan penemuan proton, karena dia tidak dapat mengidentifikasi dengan benar.

Proton adalah partikel paling ringan dari partikel positif yang diproduksi dalam tabung sinar anodik. Proton diproduksi ketika tabung diisi dengan gas hidrogen. Dengan cara ini, ketika hidrogen terionisasi dan kehilangan elektronnya, proton diperoleh.

Proton memiliki massa 1, 67 ∙ 10-24 g, hampir sama dengan atom hidrogen, dan memiliki muatan yang sama tetapi berlawanan dengan tanda yang dimiliki elektron; yaitu, 1, 6 ∙ 10-19 C.

Spektrometri massa

Spektrometri massa, dikembangkan dari penemuan sinar anodik, adalah prosedur analitik yang memungkinkan untuk mempelajari komposisi kimiawi dari molekul-molekul suatu zat berdasarkan massanya.

Hal ini memungkinkan keduanya untuk mengenali senyawa yang tidak dikenal, untuk menghitung senyawa yang diketahui, serta mengetahui sifat dan struktur molekul suatu zat.

Di sisi lain, spektrometer massa adalah alat yang dengannya struktur senyawa kimia dan isotop yang berbeda dapat dianalisis dengan cara yang sangat tepat.

Spektrometer massa memungkinkan untuk memisahkan inti atom berdasarkan hubungan antara massa dan muatan.