Henry Moseley의 실험은 각 요소가 독특한 방식으로 X- 레이와 상호 작용하는 독특한 원자 구조를 가지고 있음을 보여주었습니다.
수소, 헬륨, 리튬, 베릴륨, 붕소, 탄소…
이 단어들은 우리 대부분을 학교에서 화학 수업으로 되돌릴 것입니다. 여기서 우리는주기적인 테이블의 요소를 암기하도록 요청 받았습니다. 우리는 또한 주기율표의 요소가 원자 번호에 따라 배열된다고 배웠습니다. 이것은 전자의 수와 동일한 원자의 양성자 수입니다.
그러나… 우리는 어떻게 그것을 알아 냈습니까? 원자가는 실제로 작기 때문에 시력으로 계산하는 것은 인간적으로 불가능하기 때문에 주기적 테이블을 개발 한 과학자들은 어떻게 원자가 숫자가 무엇인지 알았습니까?
이것은 독일에서 열린 한 번의 겨울과 맨체스터 대학교의 젊은 화려한 과학자 덕분입니다.
röntgen and his rays
어떤 사람들은 왜 과학자들이 현미경으로 원자를보고 양성자의 수를 세지 않았는지 궁금해 할 것입니까? 글쎄, 세계에서 가장 강력한 광학 현미경을 사용할 수 있지만 여전히 원자를 볼 수 없습니다. 우리는 빛의 경로를 방해하는 것만보고 눈에 다시 반사 할 수 있습니다.
원자는 가시 광선의 파장보다 10,000 배 작으므로 그 존재는 파도에 영향을 미치지 않습니다. 거대한 바다 웨이브에 서서 모래 한 알을 상상해보십시오 (스케일이 아님).
아 원자 입자의 세계로의 탐사는 Wilhelm Röntgen의 X- 레이를 발견 한 후 큰 향상을 입었습니다. 그의 시대의 다른 많은 과학자들과 마찬가지로 Röntgen이 Crooke 's Tube에 의해 방출 된 광선을 조사한 것은 1895 년 겨울이었습니다.
.크루크 튜브 또는 캐소드 광선 튜브는 2 개의 전극이 내부에 배치 된 밀봉 유리 진공 챔버입니다. 전극을 가로 질러 전압이 적용될 때 튜브는 희미한 빛을 발산합니다.
어두운 방에서 빛나는 Crookes 튜브 (사진 크레디트 :D-Kuru/Wikimedia Commons)
Röntgen은 튜브에 의해 방출 된 광선이 설정에서 거의 9 피트 떨어진 백금 스크린에서 밝은 반점을 생성하고 있음을 관찰했을 때 Eureka 순간을 발견했습니다. 보이지 않는 광선의 침투 능력을 테스트하기 위해 그는 튜브를 두꺼운 검은 골판지로 차폐했지만 화면에는 여전히 빛이 보였습니다. 그는이 알려지지 않은 광선 인 엑스레이를 지명했습니다.
크리스마스 3 일 전인 12 월 22 일, 그는 아내 안나의 왼손을 사진지에 넣고 세계 최초의 뼈 엑스레이를 포착했습니다. 광선은 피부를 통과했지만 그녀의 뼈와 결혼 반지에 멈췄습니다. 그녀는 사진 판에 손의 어두운 실루엣에 놀랐으며, 그녀는 살아있는 사람이 자신의 골격을 보았던 역사상 처음 이었기 때문에“나는 내 죽음을 보았습니다.
인간의 손의 첫 번째 엑스레이. (사진 크레디트 :환영 이미지/wikimedia commons)
향후 몇 년 동안 X- 레이는 과학에 혁명을 일으켜 가장 큰 인간 발견 중 하나가되었습니다. 또한“지갑 내 동전을 세는 것”또는“여기에서 찍은 엑스레이 사진”과 같은 명소와 함께 엑스레이 전시회를 방문한 일반 사람들을 즐겁게했습니다. 엑스레이의 사용에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그렇다면 엑스레이의 발견은 어떻게 원자 번호 문제를 해결 했습니까? 운 좋게도 X- 레이는 원자의 크기보다 작은 파장을 가지므로 그들과 상호 작용할 수 있습니다.
Henry Moseley 및 Atomic Numbers
1900 년대에는 엑스레이가 가시 빛과 마찬가지로 전자기파 였지만 에너지가 높았으며 빛이 불가능한 것을 관통 할 수 있음이 분명해졌습니다. 이 새로운 조사 도구에 대한 사랑은 시대의 화학자, 생물 학자 및 물리학자를 통합했습니다. X- 레이는 생물학적 종의 골격 구조를 나타내는 것뿐만 아니라 X- 선 회절 결정학을 통해 결정에서 원자의 아름다운 배열을 나타냈다.
.엑스레이를 사용하여 방사능을 조사한 어니스트 러더 포드 (Ernest Rutherford)는 1910 년에 실험실에서 일하기 위해 젊은 헨리 모슬리 (동료들에게 해리)를 임명했습니다. Rutherford는 Harry가 방사성 요소에 대해 더 많이 탐구하기를 원했지만 Harry의 심장은 X- 선 분광법에 속했습니다. 그는 Charles Darwin (“Evolution”Darwin의 손자)과 협력하여 다른 금속이 제공하는 X- 레이의 본질을 조사했습니다. Rutherford에서 3 년간 일한 후, 그는 갑자기 옥스포드로 돌아와서 출신했으며 동료 과학자의 실험실에서 독립적으로 일하기 시작했습니다.
이시기에 네덜란드 경제학자/아마추어 과학자 인 안토니우스 반 덴 브로크 (Antonius Van Den Broek)가 발표 한 연구는 해리의 눈을 사로 잡았다. 주기적인 표의 요소는 Dmitri Mendeleev가 제안한 바와 같이 원자 중량에 따라가 아니라 원자 핵의 전하에 따라 배열되어야한다고 주장했다. Harry는 X- 선 분광법을 사용 하여이 가설을 실험적으로 테스트하기로 결정했습니다.
Moseley의 장치는 그의 샘플을 향해 X- 레이의 빔을 발사 할 것입니다.이 샘플은 일반적으로 순수한 형태의 다른 원소, 때로는 금속 합금이었습니다. 그런 다음 샘플은 2 차 X- 레이를 방출하여 그 뒤에 놓인 사진 플레이트에 부딪 혔습니다. Harry는 모든 요소가 사진 플레이트를 치면 독특한 일련의 줄무늬 또는 스펙트럼을 만들었다는 것을 알았습니다. 그는이 스펙트럼을 사용하여 자신의 손을 잡을 수있는 모든 요소의 X- 레이 주파수를 계산했습니다.
그의 계산으로 그는 요소에 의해 방출 된 X- 레이 주파수의 제곱근이 Z-1에 비례한다는 결론을 내렸다. Moseley의 법칙은 원자 숫자의 개념을 일으켜 결국주기적인 표의 재 배열로 이어졌습니다. (실제로 Mendeleev의 첫주기 테이블에 어려움을 겪은 많은 중복성을 해결했습니다.
Moseley Staircase :다른 요소의 독특한 엑스레이 배출 사진 (사진 크레디트 :Anders Sandberg &Henry Moseley/Wikimedia Commons)
불행하게도, 1914 년 제 1 차 세계 대전이 발발했을 때 해리의 놀라운 과학 경력은 짧아졌다. 그는 엔지니어로 군대에 합류하여 터키 침공 중에 목숨을 잃었다. 어니스트 러더 포드 (Ernest Rutherford)는 해리의 작품을 회상하면서 의심 할 여지없이 그의시기 적절한 죽음이 아니라면 노벨상을 수상했을 것이라고 말했다.
결론
양자 역학의 도입은 독특한 X- 선 스펙트럼이 양자화 된 전자 전이에 의한 것이며 핵 전하에 기인 한 것이 아니라는 것을 입증했다. 그러나 원형 교차로의 Moseley의 실험은 우리에게 외부 세계에 대한 영향뿐만 아니라 원자 내부의 내용을 엿볼 수있었습니다.
이제 터널링 현미경을 스캔하는 데 도움이되는 원자가 어떻게 보이는지 볼 수 있습니다. 그러나 우리는 여전히 아 원자 입자의 수를 내부를보고 계산하기 위해 원자를 해부 할 수있는 현실과는 거리가 멀다. Moseley가 원자가 숫자에 세상을 소개 한 지 1 세기가 넘었지만 여전히 우리가 요소를 조작하고 매혹적인 화학 분야에서 일하는 방식을 형성하고 있습니다.
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