Crookes’ tube

in een beroemd essay waarin de Russische schrijvers Ivan Toergenjev en Leo Tolstoj werden vergeleken, citeert de filosoof Jesaja Berlin een mysterieuze zin van de Griekse dichter Archilocus: ‘de vos Weet veel; de egel Weet één groot ding’. Berlijn verdeelt schrijvers dus in degenen die een enkel idee hardnekkig volgen en degenen die hun netten breder werpen, maar misschien met minder diepgang. Onder de vossen van de chemische geschiedenis is William Crookes, de grote en controversiële Victoriaanse polymath.

Crookes was de zoon van een succesvolle Regent Street kleermaker. Zijn rijke vader kreeg hem geïnteresseerd in fotografie * het bouwen van een kelderlaboratorium in het familiehuis – wat er uiteindelijk toe leidde dat Crookes een cursus volgde aan het New Royal College of Chemistry, waar de charismatische August Hofmann enkele van de slimste jonge studenten aantrok.Hij werd al snel hofmanns assistent en zorgde voor enkele nieuwe rekruten, waaronder de jonge William Perkin. Hij maakte ook veel andere vrienden, waaronder Charles Wheatstone, George Stokes en Michael Faraday. Hun invloed zorgde ervoor dat, ondanks de affiniteit van zijn mentor voor organische chemie, Crookes eigen belangen wat meer ‘fysiek’bleven.Crookes was een pionier op het gebied van de wetenschappelijke fotografie, die wetenschappers in staat stelde fenomenen waar te nemen die onzichtbaar waren voor het blote oog. Hij maakte zelfs enkele jaren voor Gustav Kirchhoff en Robert Bunsen foto ‘ s van flame spectra, hoewel hij de Betekenis van zijn resultaten niet besefte. Maar na het bijwonen van een Royal Institution discourse die zinspeelde op Bunsens spectroscopische ontdekking van rubidium, zette Crookes zijn hart op een element van zichzelf.Hij volgde korte onderwijsposten in Oxford en Chester en begon Het London Photographical Society (LPS) journal te bewerken, maar had toen een levensveranderend idee: hij zou the Chemical News starten, een goedkope wekelijkse pamflet waarin de laatste chemische ontwikkelingen werden beschreven. Hij werd al snel ontslagen door de LP ‘ s, maar zijn geesteskind steeg geleidelijk op.Ondertussen ging hij in zijn eigen laboratorium verder met zijn zoektocht naar een nieuw element in elk mineraalmonster dat hij in handen kon krijgen, methodisch zoekend naar niet opgeëiste spectroscopische lijnen. Tenslotte, in monsters waaruit hij selenium voor Hofmann had geïsoleerd, te midden van de verwachte lijnen van selenium, natrium en lithium, zag hij een heldergroene emissie – een nieuw element dat hij thallium noemde.De volgende tien jaar werkte Crookes tegen de felle concurrentie van de Franse chemicus Claude-August Lamy om het atoomgewicht van thallium te meten. Om het drijfvermogen van de lucht te minimaliseren, evacueerde hij langzaam de balanskamer met een Sprengelpomp en testte het vacuüm met een elektrische ontlading. Hij kreeg uiteindelijk een gewicht dat 40 jaar onveranderd zou blijven. Maar tot zijn verbazing, de metingen afhankelijk van de temperatuur * hetere objecten leken lichter dan koelere.Met de hulp van zijn briljante assistent Charles Gimingham ontwikkelde Crookes steeds gevoeliger wegen van kleine voorwerpen, balanceren van mica-of mergballetjes op glasvezels die in een geëvacueerde lamp hangen. Deze delicate weegschalen bewogen zich bij blootstelling aan licht; oefende het licht een druk uit? Zijn voorstel had een gemengde ontvangst bij de Royal Society, waardoor hij terug moest naar het lab.

met Gimingham ontwikkelde hij een’ light mill ‘ Of radiometer – vier schoepen folie, de gezichten zwart-wit, opgehangen aan een slank glazen kruis op de punt van een naald. Verlicht, zouden de vaantjes gek draaien, ‘bewijzen’ de hypothese. Het was een heerlijk gevoelig instrument dat zeer delicate metingen van de lichtintensiteit mogelijk maakte. De verklaring was echter verkeerd. Osborne Reynolds in Manchester toonde aan dat de snelheid van de vaantjes afhankelijk was van de gasdruk in de lamp, met behulp van James Clerk Maxwell ‘ s kinetische theorie om de beweging te verklaren. Crookes rustig en met tegenzin toegegeven.

maar hij richtte zich nu op lozingen in geëvacueerde bollen. Door experimenten van Faraday en Julius Plücker te kopiëren, gebruikte Crookes de nieuwe pomp van Gimingham · verschillende Sprengel-pompen die parallel waren opgesteld-om steeds lagere druk te bereiken. Mysterieuze gloed in de buizen wees naar een beweging van deeltjes en Crookes waargenomen een donkere regio die zou komen om zijn naam te dragen.

nooit een krimpend viooltje, Crookes presenteerde spectaculaire demonstraties van’ zijn ‘ buizen. Met een metalen kruis in de buis was een scherpe schaduw te zien op de gloeiende wanden, waaruit bleek dat de ‘stralen’ in rechte lijnen vanaf de kathode reisden. Veel van deze Crookes’ tubes zijn vandaag de dag nog steeds op scholen te vinden. Ik herinner me hun verbazing toen ik ze als tiener in een donker Nairobi-klaslokaal zag.Hoewel Crookes’ bewering dat hij een ‘vierde toestand van de materie’ had ontdekt slechts half juist was, duwden zijn experimenten ontladingsverschijnselen stevig op de agenda van de fysica. Wilhelm Röntgen observeerde eerst röntgenstralen met Crookes ‘ buizen, en Joseph Thomson identificeerde het elektron, en begon subatomaire studies die ons uiteindelijk Radar en televisie zouden geven.

maar Crookes’ interesses brachten hem in andere, interessante richtingen. Zijn motto ‘Ubi Crookes, ibi lux’ was bijzonder toepasselijk. Hij maakte gloeilampen met koolstofvezels (ironisch genoeg vertrok Gimingham om te werken voor Swan en Edison). Zijn spectroscopie van de zeldzame aarden hielp lay om de controverses die die bijna onafscheidelijke groep elementen had achtervolgd voor een groot deel van de eeuw te rusten. En in zijn latere jaren ontwikkelde Crookes formuleringen van glas om de ogen van fabrieksarbeiders te beschermen tegen de schittering van gieterijen en glaswinkels, uitvindingen die vandaag de dag weerklinken in de didymium specs die door glasblazers worden gebruikt. De Chemical News bleef verplichte lectuur voor chemici tot zijn dood in 1919.

dus als Crookes een man van vele delen was, welke bent u dan: egel of vos?Andrea Sella (@Sellathechemist) doceert scheikunde aan University College London, UK