Download Experimento del rayo catódico

J.J. Thomson
Descubridor del electrón
Información de fondo
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Rayos catódicos
Formar cuando el alto voltaje es aplicado a
través electrodos en un tubo parcialmente
evacuado.
Originar en el cátodo (el electrodo negativo) y
movimiento al ánodo (electrodo positivo)
Llevar la energía y puede hacer el trabajo
Viajar en líneas rectas en la ausencia de
campo externo
Un tubo catódico
Fuente de
Eléctrico
Potencial
Corriente de la negativa
partículas (electrones)
Plateado de metal
De gas
tubo de cristal
Plateado de metal
Experimento del rayo catódico
Experimentación 1897
• Usar un tubo catódico, Thomson podía
desviar rayos catódicos con campo
eléctrico.
• Los rayos doblados hacia el poste
positivo, indicando que están
negativamente cargado.
El efecto de una obstrucción
encendido Rayos catódicos
Alto
voltaje
fuente de
alto voltaje
sombra
cátodo
de color verde amari
fluorescencia
El efecto de un campo eléctrico
encendido Rayos catódicos
fuente de
alto voltaje
Alto
voltaje
cátodo
negativo
placa
_
+
ánodo
positivo
placa
Experimento del rayo catódico
Dislocación
Voltios
Ánodos/colimadores
Cátodo
+
Desviación
región
Región de la deriva
Cálculos de Thomson
Experimento del rayo catódico
•
Thomson utilizó los campos magnéticos y eléctricos para
medir y calcular el cociente de la masa del rayo catódico a su
carga.
longitud de
eléctrico
carga de
x x xde la desviación longitud de
partícula del rayo campo región
Eléctrico
=
región de la deriva
desviación
masa del rayo
velocidad de 2
x
partícula
partícula del rayo
longitud de
magnético
carga de
longitud de
x
x
x
Magnético partícula del rayo campo región de la desviación
=
región de la deriva
desviación
masa del rayo
velocidad de
x
partícula
partícula del rayo
desviación magnética
desviación eléctrica
campo magnético
=
campo eléctrico
velocidad x
Conclusiones
• Él comparó el valor con el cociente total de la carga para la
partícula cargada más ligera.
• Por la comparación, Thomson estimaba que el rayo catódico la
partícula pesó 1/1000 tanto como el hidrógeno, el más ligero
átomo.
• Él concluyó que los átomos contienen las partículas
subatómicas - átomos ser divisible en partículas más
pequeñas.
• El postulado de este Dalton contradicho conclusión y no era
aceptado extensamente por los físicos y los químicos
compañeros de su día.
• Puesto que cualquier material del electrodo produce un rayo
idéntico, cátodo las partículas del rayo están presentes en
todos los tipos de materia - un universal negativamente - la
¿Qué J.J. Thomson tiene que tan hacer con espec. de la
masa?
• Apenas como J.J. Thomson utilizó un
campo magnético para afectar a partículas
cargadas, hace tan una masa espectrómetro.
negativo
fuente de
Alto
voltaje
_
placa
• La máquina clasifica los iones según su masa
alto voltaje
al cociente de carga, algo Thomson podía
positivo ánodo
calcular para usar del electrón los +resultados
placa
de sus experimentos del rayo catódico.
cátodo
¿Cuál es espectrometría total?
La espectrometría total es una técnica usada para
separar a sustancia en los iones basados en su
Massachusetts.
Las moléculas son bombardeadas por las partículas
de alta energía esa causa ellas para perder un
electrón y para llevar +1 carga. Estos iones
experimentan la fragmentación adicional producir
iones positivos más pequeños.
El espectro producido traza la intensidad
(abundancia de los iones) contra los iones' masa-acargan cociente.
Detector
placa
Ion-aceleración
campo eléctrico
Menos iones masivos
acelerado
Viga de ion
Iones positivos
Muestra
La mayoría
masivo
iones
Haz electrónico
Rajas
Campo magnético
Aparato de la calefacción
para vaporizar la muestra
Espectrómetros totales que rompen para arriba las moléculas
Espectrofotómetro total
campo magnético
el más pesado
iones
corriente
de iones de
diferente
masas
electrón
viga
gas
el más ligero
iones
Componentes de un espectrómetro total
Señal
procesador
Entrada
Fuente
Analizador
Detector
Vacío
Entrada - se asegura de que la muestra entre en la máquina con pérdida mínima
Fuente - se ionizan los componentes de la muestra (el método por el cual esto es hecha
depende de espectrómetro total específico que es utilizado.)
Analizador - acelera el ion y los separa
Detector - expedientes la carga inducida cuando un ion pasa cerca o golpea una superficie.
La operación general de un espectrómetro total es:
1. crear los iones en fase gaseosa
2. separar los iones basados en su masa-a-cargan cociente
3. medir la cantidad de iones de cada masa-a-cargan cociente
Haz electrónico
Campo magnético
Dobla la trayectoria de cargado
Partículas
Molecular
Fuente
Aceleración del ion
Arsenal
Colector
Salir la raja
Ho
Espectrometría total
198 200 202
Placa fotográfica
196
-
+
Corriente de iones positivos
199
201
204
Espectro total del vapor de mercurio
Espectro total para el Mercury
(El expediente fotográfico se ha convertido a una escala del número relativo de átomos)
198 200 202
La abundancia natural del por ciento
para el mercurio los isótopos están:
Número relativo de átomos
Hg-196 0.146%
30
25
20
15
10
5
196
Hg-198 10.02%
199
201
204
Espectro total del vapor de mercurio
Hg-199 16.84%
Hg-200 23.13%
Hg-201 13.22%
Hg-202 29.80%
Hg-204 6.85%
196 197 198 199 200 201 202 203 204
Número total
80
Hect
200.59
La abundancia natural del por ciento
para el mercurio los isótopos están:
A
B
C
D
E
F
G
Hg-196 0.146%
Hg-198 10.02%
Hg-199 16.84%
Hg-200 23.13%
Hg-201 13.22%
Hg-202 29.80%
(% “de A”) (formar “A”) + (% “de B”) (la masa “B”) + (% “de C”) (la masa “C”) + (% “de D”) (la masa “D”) + (% “de E”) (la masa “E”) + (% de F) (masa F
Hg-204 6.85%
(0.00146) (196) + (0.1002) (198) + (0.1684) (199) + (0.2313) (200) + (0.1322) (201) + (0.2980) (202) + (0.0685) (204) = x
0.28616 + 19.8396 + 33.5116 + 46.2600 + 26.5722 + 60.1960 + 13.974 = x
amu x = 200.63956
17
Cl
35.453
•
Asumir que usted tiene solamente dos átomos de
clorina.
Un átomo tiene una masa del amu 35 (Cl-35)
El otro átomo tiene una masa del amu 36 (Cl-36)
•
¿Cuál es la masa media de estos dos isótopos?
•
•
amu 35.5
•
La mirada de la masa atómica media imprimió en tabla
periódica… aproximadamente qué porcentaje es Cl-35
¿y Cl-36?
El 55% Cl-35 y el 45% Cl-36 es una buena
17
Cl
35.453
Usando nuestros % estimados de los datos de la abundancia
El 55% Cl-35 y el 45% Cl-36
calcular una masa atómica media para la
clorina.
Masa atómica media = (% de la abundancia del isótopo “A”) (formar “A”) + (% “de B”) (masa “B”)
AAM = (% de la abundancia del isótopo Cl-35) (masa Cl-35) + (% de la abundancia de Cl-36) (ma
AAM = (0.55) (amu 35) + (0.45) (amu 36)
AAM = (amu 19.25) + (amu 16.2)
AAM = amu 35.45
¿Cuál es la masa consiguió hacer con ella?
Un campo eléctrico o magnético puede desviar cargado
partículas.
 Las partículas tienen energía cinética mientras que se
mueven a través un campo magnético (KE=1/2mv2).
Inercia de las partículas la' depende de su
Massachusetts.
 Un analizador total puede dirigir ciertas masas a el
detector basado en su masa-a-carga los cocientes (m/z).
por variación del campo eléctrico o magnético.
 Los iones en un espectrómetro total llevan típicamente
una carga +1 el cociente de m/z es tan equivalente al
Massachusetts del ion.
¿Qué un espectro total parece?
La intensidad o la abundancia del ion se
traza en y-axis.
El cociente de m/z se traza en el x-axis.
El pico bajo es del ion que es el más
abundante y se asigna una intensidad de
100%.
El pico molecular del ion, M+, es el pico
debido al ion del padre (la molécula original
menos un electrón).
Espectro total del dióxido de carbono, CO2
% DE LA INTENSIDAD DEL PARIENTE
el ion molecular se ve en m/z 44.
CO2+
M+
100
90
80
70
60
50
40
30
C+
12
20
10
O+
CO+
28
16
0
m/z
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Los espectros totales reflejan la abundancia de
isótopos naturales.
Abundancia natural de elementos comunes
Hidrógeno
Carbón
Nitrógeno
Oxígeno
Sulfuro
Clorina
Bromo
1H
= 99.985%
2H
= 0.015%
12C
= 98.90%
13C
= 1.10%
14N
= 99.63%
15N
= 0.37%
16O
= 99.762%
17O
= 0.038%
32S
= 95.02%
33S
= 0.75%
34S
= 4.21%
36S
= 0.02%
35Cl
= 75.77%
37Cl
= 24.23%
79Br
= 50.69%
81Br
= 49.31%
18O
= 0.200%
Por ejemplo….Metano
Para el carbón 1 en aproximadamente
90
los átomos son carbon-13
El resto es carbon-12 el isótopo eso
es 98.9% abundantes.
Así pues, para el metano
aproximadamente 90 las moléculas…
1 carbón son carbon-13
C-13
Where’s
Waldo?
¿dónde
está Waldo?
The Mass Spectrum of Methane
100 Base peak
86
M+ = 15
C12H3+
M+ = 16
Molecular ion
[C12H4]+.
[C12H2]+.
C12H+
[C12]+.
3
16
8
1.11
12 13 14 15 16 17
M +1 = 17
[C13H4]+.
m/z
Ethyl Bromide
M = 29
C2H5+
C2H5Br81
C2H5Br79
¿Por qué es el espectrómetro total un instrumento analítico importante?
Los espectrómetros totales se han utilizado en:
1) medecina legal
2) laboratorios orgánicos de la síntesis
3) el análisis de biomoléculas grandes:
proteínas y ácidos nucléicos
4) prueba de la droga
5) determinación de la abundancia isotópica
6) identificación de impurezas en farmacéutico
productos
7) diagnosis de ciertas enfermedades.
Referencias
•
•
http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS/
http://www.infochembio.ethz.ch/links/en/spectrosc_m
ass_lehr.html
•
•
http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/AtomicStructure/Disc-ofElectron-Intro.html
http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/340/3482
72/Instructor_Resources/Chapter_12/47