ДЖОЗЕФ ТОМСОН: БИОГРАФИЯ И ВКЛАД В НАУКУ И ХИМИЮ - ХИМИЯ - 2026

Джозеф Джон Томсон был выдающимся химиком, внесшим различные вклады, такие как открытие электрона, его атомной модели, открытие изотопов или эксперимент с катодными лучами.

Он родился в Читам-Хилл, районе Манчестера, Англия, 18 декабря 1856 года. Также известный как «Джей-Джей» Томсон, он изучал инженерное дело в Оуэнс-колледже, ныне являющемся частью Манчестерского университета, а затем математику в Кембридже.

В 1890 году Джей Джей Томсон женился на Роуз Элизабет Пэджет, дочери врача сэра Эдварда Джорджа Пэджета, от которой у него было двое детей: девочка по имени Джоан Пэджет Томсон и мальчик Джордж Пэджет Томсон.

Последний стал известным ученым, получив в 1937 году Нобелевскую премию по физике за свои работы с электронами.

С юных лет Томсон сосредоточил свои исследования на структуре атомов, открыв, таким образом, существование электронов и изотопов, среди многих других вкладов.

В 1906 году Томсон получил Нобелевскую премию по физике «в знак признания огромной заслуги его теоретических и экспериментальных исследований проводимости электричества через газы», ​​среди многих других наград за свою работу. (один)

В 1908 году он был посвящен в рыцари британской короны и был почетным профессором физики в Кембридже и Королевском институте в Лондоне.

Он умер 30 августа 1940 года в возрасте 83 лет в городе Кембридж, Соединенное Королевство. Похоронен физик в Вестминстерском аббатстве, недалеко от могилы сэра Исаака Ньютона. (два)

Основной вклад Томсона в науку

Открытие электрона

В 1897 году Дж. Дж. Томсон открыл новую частицу легче водорода, которую назвали «электроном».

Водород считался единицей измерения атомного веса. До этого момента атом был самым маленьким делением материи.

В этом смысле Томсон первым открыл отрицательно заряженные корпускулярные субатомные частицы.

Атомная модель Томсона

Атомная модель Томсона была структурой, которую английский физик приписал атомам. Для ученого атомы были сферой положительного заряда.

Там электроны с отрицательным зарядом, равномерно распределенные в облаке положительного заряда, были встроены, то есть нейтрализовали положительный заряд массы атома.

Эта новая модель заменяет модель, разработанную Далтоном, и позже будет опровергнута Резерфордом, учеником Томсона из Кавендишских лабораторий в Кембридже.

Разделение атома

Томсон использовал положительные или анодные лучи для разделения атомов разных масс. Этот метод позволил ему вычислить электричество, переносимое каждым атомом, и количество молекул на кубический сантиметр.

Имея возможность разделять атомы разной массы и заряда, физик открыл существование изотопов. Таким же образом, изучая положительные лучи, он сделал большой шаг вперед в масс-спектрометрии.

Открытие изотопов

Дж. Дж. Томсон обнаружил, что ионы неона имеют разную массу, то есть разную атомную массу. Так Томсон показал, что у неона есть два подтипа изотопов: неон-20 и неон-22.

Изотопы, изучаемые по сей день, представляют собой атомы одного и того же элемента, но их ядра имеют разные массовые числа, поскольку они состоят из разного количества нейтронов в своем центре.

Катодно-лучевые эксперименты

Катодные лучи - это потоки электронов в вакуумных трубках, то есть стеклянных трубках с двумя электродами, одним положительным и одним отрицательным.

Когда отрицательный электрод, или также называемый катодом, нагревается, он испускает излучение, которое направлено к положительному электроду или аноду по прямой линии, если на этом пути нет магнитного поля.

Если стеклянные стенки трубки покрыты флуоресцентным материалом, удары катодов об этот слой создают проекцию света.

Томсон изучил поведение катодных лучей и пришел к выводу, что лучи движутся по прямым линиям.

Кроме того, эти лучи могут отклоняться с их пути из-за наличия магнита, то есть магнитного поля. Кроме того, лучи могли перемещать лопасти с силой массы циркулирующих электронов, тем самым демонстрируя, что электроны имеют массу.

Дж. Дж. Томсон экспериментировал с изменением газа внутри электронно-лучевой трубки, но не менял поведение электронов. Также катодные лучи нагревали предметы, которые попадали между электродами.

В заключение Томсон показал, что катодные лучи обладают световыми, механическими, химическими и тепловыми эффектами.

Электронно-лучевые трубки и их световые свойства сыграли решающую роль в последующем изобретении трубочного телевидения (CTR) и видеокамер.

Масс-спектрометр

Дж. Дж. Томсон создал первый подход к масс-спектрометру . Этот инструмент позволил ученому изучить соотношение массы / заряда электронно-лучевых трубок и измерить, насколько они отклоняются под действием магнитного поля и количество переносимой ими энергии.

В ходе этого исследования он пришел к выводу, что катодные лучи состоят из отрицательно заряженных частиц, находящихся внутри атомов, тем самым постулируя делимость атома и создавая фигуру электрона.

Кроме того, достижения в масс-спектрометрии продолжаются и по сей день, развиваясь в различные методы отделения электронов от атомов.

Кроме того, Томсон был первым, кто предложил первый волновод в 1893 году. Этот эксперимент заключался в распространении электромагнитных волн в управляемой цилиндрической полости, который был впервые проведен в 1897 году лордом Рэлеем, другим лауреатом Нобелевской премии по физике.

Волноводы будут широко использоваться в будущем, даже сегодня с передачей данных и волоконной оптикой.

Наследие Томсона

Томсон (Th) был установлен в качестве единицы измерения массового заряда в масс-спектрометрии, предложенной химиками Куком и Роквудом в честь Томсона.

Этот метод позволяет определить распределение молекул вещества по их массе и по этому распознать, какие из них присутствуют в образце вещества.

Формула Томсона (Th):

Выдающиеся работы

• Отсутствие электричества через газы, проводимость электричества через газы (1900).
• Корпускулярная теория вещества, электрон в химии, воспоминаниях и размышлениях (1907).
• За пределами электрона (1928).

Ссылки

1. Nobel Media AB (2014). Дж. Томсон - Биографический. Nobelprize.org. nobelprize.org.
2. Томсон, Джозеф Дж. Проведение электричества через газы. Кембридж, University Press, 1903.
3. Менчака Роча, Артуро. Сдержанное очарование элементарных частиц.
4. Кристен, Ганс Рудольф, Основы общей и неорганической химии, Том 1. Барселона, Испания. Ediciones Reverté SA, 1986.
5. Арзани, Аврора Кортина, Общая элементная химия. Мексика, редакция Porrúa, 1967.
6. Р. Г. Повара, А. Л. Роквуд. Rapid Commun. Масс-спектрометрия. 5, 93 (1991).