Νόμος του Moseley

Η αιτιολόγηση της προηγούμενης εμπειρικής και χημικής έννοιας του ατομικού αριθμού χρησιμοποιώντας φυσικούς κανόνες ήταν η εξαιρετική συμβολή του Moseley στη φυσική. Αυτό προήλθε από τη δημοσίευσή του το 1913, η οποία ανέφερε την ανάπτυξη των περίεργων ακτίνων Χ που απελευθερώνονται από τα άτομα. "Είναι ιστορικά σημαντικό για την ποσοτική αιτιολόγηση του πυρηνικού μοντέλου του ατόμου, στο οποίο όλα, ή σχεδόν όλα, τα θετικά φορτία του ατόμου βρίσκονται στον πυρήνα και συνδέονται με τον ατομικό αριθμό σε ακέραια βάση."

Μέχρι τη μελέτη του νόμου του Moseley, ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου ήταν γνωστό ότι σχετίζεται μόνο με τη θέση του στον περιοδικό πίνακα και όχι με οποιοδήποτε μετρήσιμο φυσικό μέγεθος. Ο Moseley απέδειξε ότι η συχνότητα ορισμένων συγκεκριμένων ακτίνων Χ που παράγονται από χημικά στοιχεία είναι ανάλογη με το τετράγωνο ενός αριθμού κοντά στον ατομικό αριθμό του στοιχείου, ένα εύρημα που υποστήριξε το ατομικό μοντέλο των van den Broek και Bohr στο οποίο ο ατομικός αριθμός είναι ίδιο με τον αριθμό των θετικών φορτίων στον πυρήνα.

Τι είναι ο νόμος του Moseley;

Στο τυπικό φάσμα ακτίνων Χ, η συχνότητα μιας φασματικής γραμμής ποικίλλει άμεσα ως το τετράγωνο του ατομικού αριθμού του στοιχείου που τη δημιουργεί.

Η εξίσωση των νόμων του Moseley ή η ακριβής μαθηματική εξίσωση μεταξύ συχνότητας και ατομικού αριθμού:

ν=a(Z–b)

όπου, a=4,97107, b=1, ν=Συχνότητα για kα γραμμές, Z=ατομικός αριθμός

Σημασία του νόμου του Moseley

Το νόημα του νόμου του Moseley είναι σημαντικό γιατί καθιέρωσε ότι οι ατομικοί αριθμοί είναι πιο ουσιαστικοί από την ατομική μάζα, και ως αποτέλεσμα, ολόκληρος ο περιοδικός πίνακας αναδιοργανώθηκε γύρω από τον ατομικό αριθμό κάθε στοιχείου. Αυτός ο νόμος βοήθησε επίσης στην ανακάλυψη νέων στοιχείων και παρείχε μια σαφέστερη εξήγηση των ιδιοτήτων των στοιχείων.

Ο Moseley κυκλοφόρησε επίσης μια εργασία το 1914 στην οποία συζήτησε τρία άγνωστα στοιχεία στο πλαίσιο δύο άλλων, και ως αποτέλεσμα των δοκιμών και των δεδομένων του, έχουμε τώρα μια καλύτερη κατανόηση του τρόπου έρευνας στοιχείων. Ανακάλυψε επίσης ότι οι γραμμές Κ σχετίζονται με τον ατομικό αριθμό και αργότερα ανακάλυψε τον τύπο για τον υπολογισμό της κατά προσέγγιση σχέσης μεταξύ τους.

Συμβολές του νόμου του Moseley

Ο νόμος Henry Moseley ανακάλυψε μια περίεργη συσχέτιση μεταξύ των γραμμών και του ατομικού αριθμού κατά την έρευνα των γραφημάτων k (όταν μια κενή θέση ηλεκτρονίου στο K-Shell συμπληρώνεται από ένα ηλεκτρόνιο από το L-Shell, το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου φωτονίου ονομάζεται k Lines ) από διάφορα μέταλλα.

Ως αποτέλεσμα, είδε μια ευθεία γραμμή όταν σχεδίασε ένα γράφημα μεταξύ √ν, (ν είναι το σύμβολο της συχνότητας για τις γραμμές kα ) και Z (Ατομικός αριθμός).

Πρότεινε τον τύπο a(Z–b) βασισμένος αποκλειστικά στις παρατηρήσεις του.

Μπορούμε να δούμε γιατί η περιοδικότητα του περιοδικού πίνακα πρέπει να καθορίζεται από τον ατομικό αριθμό και όχι από την ατομική μάζα.

Οι χημικοί πίστευαν ότι τα στοιχεία πρέπει να είναι οργανωμένα σύμφωνα με την ατομική τους μάζα. Το κοβάλτιο (ατομική μάζα =58,93) τοποθετήθηκε πριν από το νικέλιο (ατομική μάζα =58,69) ως παράδειγμα. Επειδή το Ni έχει μικρότερη ατομική μάζα, η διάταξη είναι λανθασμένη.

Ωστόσο, όταν ληφθούν υπόψη οι ατομικοί αριθμοί Co(Ατομικός αριθμός =27) και Ni (Ατομικός αριθμός =28), η διάταξη είναι τέλεια.

Ως αποτέλεσμα, ο νόμος του Moseley συνέβαλε στην οργάνωση του σύγχρονου περιοδικού πίνακα με βάση τους ατομικούς αριθμούς και όχι την ατομική μάζα.

Ανάλυση του πειράματος του Moseley

Ακολουθεί η λίστα με τα πράγματα για να μάθετε τις ακόλουθες πληροφορίες:

• Πρώτον, πρέπει να επαληθεύσουμε την ομάδα νόμου Marciniak του Moseley χρησιμοποιώντας έξι γνωστά δείγματα στοιχείων. Επειδή η ενέργεια είναι η τυπική ακτίνα Χ (σύμφωνα με τον Moseley), η οποία είναι ανάλογη του (Z – n), και ο αριθμός καναλιού N είναι ανάλογος του E, ο N είναι ανάλογος του E. (Z – n). Ως αποτέλεσμα, N kZ =bg n.
• Σχεδιάστε το N έναντι του Z για τα έξι γνωστά δείγματα σε ένα γράφημα. Αυτό το γράφημα δείχνει πώς να βρείτε τις καλύτερες τιμές k και n. Τώρα ρίξτε μια προσεκτική ματιά στα φάσματα σας και εξετάστε τις πηγές αβεβαιότητας στα δεδομένα σας. Προσδιορίστε την αβεβαιότητα στα n και k χρησιμοποιώντας μια αποδεκτή τεχνική.
• Υπολογίστε το Z για τους αγνώστους συγκρίνοντας τις θέσεις κορυφής τους με τα αποτελέσματά σας από τα έξι γνωστά δείγματα, καθώς και τον βαθμό αβεβαιότητας που σχετίζεται με τα ευρήματά σας.
• Έτσι, μελετώντας τα χαρακτηριστικά των ακτίνων Χ ενός στοιχείου, μπορούμε να καθορίσουμε τον ατομικό αριθμό του υλικού.

Συμπέρασμα

Η έννοια του νόμου του Henry Moseley αφορά την ενέργεια που ακτινοβολείται από ένα ηλεκτρόνιο καθώς μεταναστεύει από τροχιακά χαμηλού επιπέδου χρησιμοποιώντας τη δομή του ατομικού μοντέλου του Bohr. Αυτή η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη μετανάστευση βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στον ατομικό αριθμό "Z", επομένως ο ατομικός αριθμός Z οποιουδήποτε στοιχείου μπορεί να καθοριστεί με ασφάλεια μετρώντας την ενέργεια των ακτίνων Χ που είναι χαρακτηριστικές για αυτό το στοιχείο.