Kontribusi Apa yang Dilakukan J.J. Thomson Membuat ke Atom?

Kontribusi Joseph John Thomson untuk sains membantu merevolusi pemahaman tentang struktur atom. Meskipun seorang matematikawan dan fisikawan eksperimental dengan pelatihan, J. J Thomson berkontribusi secara luas di bidang kimia dengan menemukan keberadaan elektron, mengembangkan spektrometer massa, dan menentukan keberadaan isotop.

J J Thomson lahir di Manchester, Inggris, pada tahun 1856. Ayahnya mengharapkan dia menjadi seorang insinyur. Ketika magang teknik tidak terwujud, dia dikirim, pada usia 14 tahun, ke Owen College. Setelah kematian J Ayah J., biaya magang teknik tidak dapat diatur. Sebaliknya, pada tahun 1876, ia menerima beasiswa ke Trinity College di Cambridge untuk belajar matematika.

Setelah menghadiri Trinity College, Thomson melanjutkan untuk menjadi Fellow dari Trinity College pada tahun 1880. Dia tetap sebagai profesor di Trinity untuk keseluruhan karirnya. Pada usia 28, ia menggantikan Lord Rayleigh (penemu argon dan penyelidik densitas gas) sebagai Profesor Fisika Eksperimental Cavendish di Cambridge pada tahun 1884.

Thomson, sebagai profesor fisika eksperimental, berusaha membangun model matematika untuk menjelaskan sifat atom dan elektromagnetik.

Ia mulai mempelajari sinar katoda pada tahun 1894. Sedikit yang dipahami pada saat itu tentang sinar katoda selain menjadi berkas cahaya yang bersinar dalam tabung kaca vakum tinggi. Tabung sinar katoda adalah wadah persegi panjang kaca berongga di mana udara dikeluarkan untuk menciptakan ruang hampa. Di katoda, tegangan tinggi diterapkan, dan ini menyebabkan cahaya hijau di ujung tabung gelas yang berlawanan.

Gagasan bahwa partikel kecil mentransmisikan listrik telah diusulkan pada tahun 1830-an. Ketika Thomson mengizinkan sinar katoda untuk melakukan perjalanan melalui udara versus ruang hampa, dia menemukan mereka melakukan perjalanan jauh sebelum dihentikan; mereka melakukan perjalanan lebih jauh dalam ruang hampa. Dia pikir partikel harus lebih kecil dari perkiraan ukuran atom.

Untuk menguji hipotesisnya bahwa partikel sinar katoda lebih kecil dari ukuran atom, Thomson memperbaiki peralatan eksperimentalnya dan mulai membelokkan sinar katoda dengan listrik dan magnet bidang. Tujuannya adalah untuk menemukan apakah partikel-partikel ini memiliki muatan positif atau negatif. Juga, sudut defleksi akan memungkinkan dia untuk memperkirakan massa.

Setelah mengukur sudut di mana sinar ini dibelokkan, ia menghitung rasio muatan listrik dengan massa partikel. Thomson menemukan rasio tetap sama terlepas dari gas mana yang digunakan dalam percobaan. Dia mendalilkan bahwa partikel yang terkandung di dalam gas adalah universal dan tidak tergantung pada komposisi gas yang digunakan.

Sampai J J Dari percobaan Thomson dengan partikel sinar katoda, dunia ilmiah percaya bahwa atom adalah partikel terkecil di alam semesta. Selama lebih dari 2.000 tahun, atom dianggap sebagai partikel terkecil yang mungkin, dan filsuf Yunani Democritis menamai partikel terkecil ini atomo untuk tidak bisa dipotong.

Dunia sekarang memiliki pandangan sekilas pertama pada partikel subatomik. Ilmu pengetahuan akan selamanya berubah. Setiap model atom baru harus mengandung partikel sub atom.

Thomson menyebut partikel ini sel darah. Dan sementara dia benar tentang keberadaan partikel, nama yang dia berikan kepada mereka berubah: Partikel bermuatan negatif ini sekarang dikenal sebagai elektron.

Dengan partikel subatom baru ini, J. J Thomson menghasilkan model atom baru, atau teori atom, tentang struktur atom.

Teori Thomson sekarang dikenal sebagai model atom puding prem atau Model atom Thomson. Atom secara visual dianggap sebagai massa bermuatan positif yang seragam ("puding" atau "adonan") dengan elektron tersebar di seluruh (seperti "plum") untuk menyeimbangkan muatan.

Model puding prem terbukti tidak benar, tetapi model ini menawarkan upaya pertama untuk memasukkan partikel subatom ke dalam teori atom. Pada tahun 1911, Ernest Rutherford — mantan murid J. J Thomson — membuktikan teori ini salah dengan bereksperimen dan berhipotesis tentang nukleus.

Spektrometer massa mirip dengan tabung sinar katoda, meskipun sinarnya terbuat dari sinar anoda, atau muatan positif, bukan elektron. Seperti di J J Percobaan elektron Thomson, ion positif dibelokkan dari jalur lurus oleh medan listrik dan magnet.

Thomson meningkatkan tabung sinar anoda yang dikenal dengan memasang layar seperti osiloskop pada titik deteksi. Layarnya dilapisi dengan bahan yang berpendar saat terkena sinar.

Setelah partikel bermuatan melewati medan magnet, itu dibelokkan. Lendutan ini sebanding dengan rasio massa terhadap muatan (m/e). Defleksi, yang merupakan bagian dari parabola, dapat direkam secara akurat terhadap layar. Setiap spesies yang dikirim melalui tabung sinar anoda memiliki parabola terpisah.

Ketika spesies ringan menembus layar terlalu dalam, J. J Thomson membuat celah di tabung di mana layar akan duduk. Ini memungkinkan dia untuk memplot intensitas terhadap massa relatif dan menciptakan spektrometer massa pertama.

Thomson mengembangkan spektrometer massa bersama dengan peneliti mahasiswanya Francis William Aston. Aston melanjutkan penelitian ini dan memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 1922 untuk karyanya.

J J Thomson dan Aston menggunakan spektrometer massa untuk mengidentifikasi ion positif hidrogen dan helium. Pada tahun 1912, mereka menembakkan neon terionisasi ke medan listrik dan magnet. Dua pola terpisah untuk balok muncul: satu dengan massa atom 20 dan parabola yang lebih lemah dengan massa 22.

Setelah menyarankan ketidakmurnian, dia menyadari bahwa parabola yang lebih lemah ini adalah bentuk neon yang lebih berat. Ini menunjukkan dua atom neon dengan massa yang berbeda, lebih dikenal sebagai isotop.

Ingat bahwa isotop adalah perubahan jumlah neutron dalam inti. Dengan isotop, identitas elemen tetap sama, tetapi memiliki jumlah neutron yang berbeda di dalam nukleus. J J Thomson dan Aston menyimpulkan massa yang lebih tinggi dari isotop neon lain tanpa mengetahui keberadaan neutron (ditemukan oleh James Chadwick pada tahun 1932).

Pada tahun 1906, J J Thompson menerima Penghargaan Nobel dalam Fisika "sebagai pengakuan atas manfaat besar dari penyelidikan teoretis dan eksperimental ini pada" konduksi listrik oleh gas.” Thomson dikreditkan dengan mengidentifikasi elektron sebagai partikel an atom.

Meskipun banyak ilmuwan lain melakukan pengamatan partikel atom selama masa percobaan Thomson, penemuannya menyebabkan pemahaman baru tentang listrik dan partikel atom.

Thomson berhak dikreditkan dengan penemuan isotop dan eksperimennya dengan partikel bermuatan positif mengarah pada pengembangan spektrometer massa. Prestasi ini berkontribusi pada evolusi pengetahuan dan penemuan dalam fisika dan kimia yang terus berlanjut hingga saat ini.

J J Thomson meninggal pada Agustus 1940 di Cambridge dan dimakamkan di Westminster Abbey dekat Isaac Newton dan Charles Darwin.