Son dört günde Tantal, Krom, Mangan, Demir, Nikel, Kobalt ve Bakır tarafından verilen (sonuçları) elde ettim ... Ana sonuç şu ki ... herhangi bir metal için sonuç (diğerlerinin sonuçlarından) tahmin etmek oldukça kolaydır. Bu, tüm atomların içlerinin birbirine çok benzediğini gösterir ve bu sonuçlardan içlerinin neyle yapıldığı hakkında bir şeyler öğrenmek mümkün olacaktır.
Henry Gwyn Jeffreys Moseley, fizik biliminin önceki ampirik ve kimyasal atom numarası konseptini fizik yasalarından haklı çıkaran İngiliz fiziğçiydi. Bu, X-ışını spektrumlarında Moseley yasasını geliştirmesinden kaynaklanmıştır.
Moseley yasası, Bohr teorisinin tasarlandığı hidrojen atom spektrumu dışında Niels Bohr'un teorisinin leyhine ilk deneysel kanıtı sağlayarak atom fiziği, nükleer fizik ve kuantum fiziğini ileriye taşımıştır. Bu teori, Ernest Rutherford'un ve Antonius van den Broek'un modelini geliştirmiş olup, atomun çekirdeğinde periyodik tablodaki atom numarasına eşit sayıda pozitif nükleer yük içerdiğini önermiştir. Bu bugün hala kabul edilen modeldir.
Birinci Dünya Savaşı Batı Avrupa'da başladığında, Moseley Oxford Üniversitesi'ndeki araştırma çalışmalarını bırakarak Britanya Ordusu'nun Royal Engineers'ine gönüllü olarak katıldı. Moseley, Nisan 1915'te Gallipoli bölgesine Türkiye'ye işgal eden Britanya İmparatorluğu askerlerinin gücüne bir haberleşme subayı olarak atandı. Moseley, 10 Ağustos 1915'te Gallipoli Savaşı sırasında vurularak öldürüldü ve yaşı 27 idi. Uzmanlar, Moseley'in aksi takdirde 1916'da Fizik Dalında Nobel Ödülü almış olabileceğini tahmin etmişlerdir.
Biyografi
Henry G. J. Moseley, arkadaşları tarafından Harry olarak bilinen, 1887'de Dorset'teki Weymouth'ta doğmuştur. Babasının Henry Nottidge Moseley 1844–1891, Moseley henüz çok gençken öldü, biyolog ve Oxford Üniversitesi'nde anatomi ve fizyoloji profesörüydü; Challenger Seferi'nin bir üyesi olmuştur. Moseley'in annesi Amabel Gwyn Jeffreys, Galiceli biyolog ve deniz kabuğu bilimci John Gwyn Jeffreys'in kızıydı. O aynı zamanda 1913'te Britanya kadınları satranç şampiyonuydu.
Moseley, Summer Fields Okulu'nda çok umut verici bir ilkokul öğrencisiydi; burada dört "lig"den biri onun adını taşır ve Eton College'a katılmak için Kral bursunu aldı. 1906'da Eton'da kimya ve fizik ödüllerini kazandı. 1906'da Moseley, Oxford Üniversitesi'nin Trinity College'ına girdi ve lisans derecesini aldı. Oxford'da lisans öğrencisiyken, Moseley Apollo Üniversite Locası'na katıldı. Oxford'dan 1910'da mezun olduktan hemen sonra, Moseley, Sir Ernest Rutherford'un gözetimi altında Manchester Üniversitesi'nde fizik göstericisi oldu. Manchester'daki ilk yılında, Moseley bir lisansüstü öğretim asistanı olarak öğretim yüküne sahipti ancak bu ilk yıldan sonra, öğretim görevlerinden araştırma asistanı olarak çalışmak üzere yeniden atandı. Rutherford tarafından sunulan bir araştırma görevliliğini reddederek, Kasım 1913'te Oxford'a geri dönmeyi tercih etti; burada laboratuvar tesislerine verildi ancak destek alınmadı.
Bilimsel çalışma
1912'de beta parçacıklarının enerjisi ile deney yaparak, Moseley, radyum'un radyoaktif bir kaynağından yüksek potansiyellerin elde edilebilir olduğunu göstererek, ilk atom pil'i icat etti; ancak parçacıkları durdurmak için gerekli olan 1MeV üretemeyi başaramadı.
1913'de, Moseley, kristaller aracılığıyla kırılma yöntemi ile bulunan çeşitli kimyasal elementlerin, çoğunlukla metallerin X-ışını spektrumlarını gözlemledi ve ölçtü. Bu, fizikte X-ışını spektroskopisi yönteminin öncü bir kullanımıydı; X-ışını dalga boylarını belirlemek için Bragg'ın kırılma yasasını kullandı. Moseley, üretilen X-ışınlarının dalga boyları ile X-ışını tüplerinde hedef olarak kullanılan metallerin atom numaraları arasında sistematik bir matematiksel ilişki keşfetti. Bu, Moseley yasası olarak bilinir hale gelmiştir.
Moseley'in keşfinden önce, bir elementin atom numaraları veya eleman numarası, atomik kütlelerin dizisine dayanan yarı-keyfi sıralı bir sayı olarak düşünülmüştür; ancak Rus kimyager Dmitri İvanoviç Mendeleev gibi kimyagerlerin bu değişikliği istendiğinde bulduğu yerde biraz değiştirilmiştir. Periyodik Elementler Tablosu'nun icadında, Mendeleev, bu element tablosunda daha uygun yerlere koymak için birkaç eleman çiftinin sırasını değiştirmiştir. Örneğin, kobalt ve nikel metalleri, bilinen kimyasal ve fiziksel özellikleri temelinde sırasıyla 27 ve 28 atom numaraları atanmıştır; ancak neredeyse aynı atom kütlelerine sahiptirler. Aslında, kobalt'ın atom kütlesi nikel'in atom kütlesinden biraz daha büyüktür; eğer atom kütlesine göre Periyodik Tabloyu körü körüne yerleştirilselerdi, ters sıraya konulmuş olabilirlerdi. X-ışını spektroskopisi alanında yapılan Moseley'in deneyleri, fiziğinden doğrudan kobalt ve nikel'in farklı atom numaralarına (27 ve 28) ve Periyodik Tabloya Moseley'in amaçlı atom numarası ölçümleri tarafından doğru bir şekilde yerleştirildiğini göstermiştir. Bu nedenle, Moseley'in keşfi, elementlerin atom numaralarının sadece kimyaya ve kimyagerlerin sezgilerine dayanan oldukça keyfi sayılar olmadığını, aksine X-ışını spektrumlarının fiziğinden sağlam bir deneysel temeli olduğunu göstermiştir.
Ek olarak, Moseley, atom numarası dizisinde 43, 61, 72 ve 75 numaralarında boşluklar olduğunu göstermiştir. Bu boşluklar şimdi sırasıyla radyoaktif sentetik elementler teknesyum ve prometyumun yerleri ve aynı zamanda son iki oldukça nadir doğal oluşan kararlı elementler hafnyum (1923'te keşfedilen) ve renyum (1925'te keşfedilen) olarak bilinmektedir. Bu dört elementin hiçbiri hakkında Moseley'in yaşamı boyunca, hatta onların çok var olduğu bile bilinmiyordu. Çok deneyimli bir kimyagerin sezgisine dayanarak, Dmitri Mendeleev, Periyodik Tablodan eksik bir elementin varlığını öngörmüştü; bu daha sonra teknesyum tarafından doldurulduğu bulunmuş ve Bohuslav Brauner, bu Tablodan eksik başka bir elementin varlığını öngörmüştü; bu daha sonra prometyum tarafından doldurulduğu bulunmuştur. Henry Moseley'in deneyleri, eksik atom numaralarının tam olarak 43 ve 61 olduğunu göstererek bu öngörüleri doğrulamıştır. Ek olarak, Moseley, atom numaraları 72 ve 75 olan iki tane daha keşfedilmemiş elementin varlığını öngörmüş ve alüminyum atom numarası 13 ile altın atom numarası 79 arasında Periyodik Tablo'da başka hiçbir boşluk olmadığına çok güçlü kanıt sunmuştur.
Bu son soru, keşfedilmemiş "eksik" elementlerin daha fazla olma olasılığı hakkında, özellikle lantanid serisi nadir toprak elementlerinin geniş ailesinin varlığı göz önüne alındığında, dünyadaki kimyagerlerin uzun süredir devam eden bir sorunuydu. Moseley, bu lantanid elementlerinin (yani lantanla lütesyuma kadar) tam olarak 15 üyesi olması gerektiğini gösterebilmiştir—ne daha fazla ne de daha az. Lantanidlerdeki element sayısı, 20. yüzyılın başında kimyagerlerin çözmekten oldukça uzak olduğu bir sorundu. Tüm nadir toprak elementlerinin saf örneklerini, hatta tuzların şeklinde bile üretemezlerdi ve bazı durumlarda, Periyodik Tablodan yakındaki saf metallerden iki çok benzer bitişik nadir toprak elemanının karışımlarını ayırt edemezlerdi. Örneğin, hatta "didimyum" adı verilen bir kimyasal "element" vardı. "Didimyum", yıllar sonra sadece iki gerçek nadir toprak elementinin bir karışımı olduğu bulundu ve bunlara neodimyum ve praseodimyum anlamına gelen "yeni ikiz" ve "yeşil ikiz" adları verildi. Ayrıca, nadir toprak elementlerini iyon değişimi yöntemi ile ayırma yöntemi Moseley'in zamanında henüz icat edilmemişti.
Moseley'in erken X-ışını spektroskopisi yöntemi, yukarıdaki kimyasal sorunları hemen çözebildi; bunlardan bazıları kimyagerlerin birçok yılını almıştı. Moseley ayrıca element 61'in, daha önce varlığından şüphelenilmeyen bir lantanid olan varlığını öngörmüştür. Bir hayli yıl sonra, bu element 61 nükleer reaktörlerde yapay olarak yaratılmış ve prometyum olarak adlandırılmıştır.
Atomun anlaşılmasına katkı
Moseley ve yasasından önce, atom numaraları yarı-keyfi bir sıralama numarası olarak düşünülmüştür; atom ağırlığı ile vaguely artan ancak kesin olarak tanımlanmayan. Moseley'in keşfi, atom numaralarının keyfi olarak atanmadığını, aksine belirli bir fiziksel temeli olduğunu göstermiştir. Moseley, her ardışık elementin çekirdeğinde öncesine göre tam olarak bir birim daha büyük yükü olduğunu önerdi. Moseley, atom numaralarının fikirini önceki ad hoc sayısal etiketi durumundan, elementleri Periyodik Tabloyu kesin hale getiren artan atom numaralarının tam sırasına ayırma konusunda yeniden tanımlamıştır. Bu, daha sonra atom çalışmalarında Aufbau ilkesinin temeli olacaktır. Bohr tarafından not edildiği gibi, Moseley yasası, 1911'den itibaren Ernest Rutherford ve Antonius van den Broek'un atom hakkında yeni konsepsiyonunu destekleyen makul ölçüde eksiksiz deneysel veri seti sağladı; pozitif yüklü çekirdek, atom numarası pozitif yüklerin tam fiziksel numarası olarak anlaşılan negatif yüklü elektronlarla çevrilidir; daha sonra keşfedildi ve elementlerin merkezi atom çekirdeğinde proton adı verildi. Moseley, yukarıdaki iki bilimcileri araştırma makalesinde bahsetti ancak o zaman sahneye yeni gelen Bohr'u aslında bahsetmedi. Rydberg'in ve Bohr'un formüllerinin basit değişiklikleri, Moseley'in ampirik olarak türetilmiş atom numaralarını belirlemek için yasasına teorik gerekçe vermek üzere bulundu.
X-ışını spektrometre kullanımı
X-ışını spektrometreleri, X-ışını kristalografisinin temel taşlarıdır. Moseley'in bildiği X-ışını spektrometreleri aşağıdaki gibi çalışmıştır. Burada Moseley tarafından tutulan fotoğraf'a benzer şekilde, cam ampul elektron tüpü kullanıldı. Boşaltılmış tüp içinde, elektronlar metalik bir maddeye (Moseley'in çalışmasında saf elementin bir numunesi) karşı ateşlenerek, elementin iç elektron kabuklarından elektronların iyonizasyonunu neden oldu. Elektronların bu iç kabuklardaki deliklere geri sıçraması, X-ışını kalkanının dış açıklığı aracılığıyla tüpten yarı-ışın şeklinde çıkan X-ışını fotonlarının yayılmasına neden olur. Bunlar daha sonra standardize bir tuz kristali tarafından kırılır; sonuçlar, vakum tüpünün dışında bilinen bir mesafede sabitlenmiş X-ışını filmi maruziyetle fotoğrafik çizgiler olarak okunur. Metalik kristalin atom ortalama mesafeleri hakkında bazı ilk tahminlerden sonra Bragg yasasının uygulanması, yoğunluğuna dayanarak, yayılan X-ışınlarının dalga boyunun hesaplanmasına izin verdi.
Moseley, erken X-ışını spektrometri ekipmanının tasarımı ve geliştirilmesine katılmış; Leeds Üniversitesi'nde William Henry Bragg ve William Lawrence Bragg'tan bazı teknikler öğrenmiş ve diğerlerini kendisi geliştirmiştir. X-ışını spektroskopisi tekniklerinin çoğu, görünür ışık spektroskopları ve spektrogramları ile kullanılan yöntemlerden esinlenmiştir; kristalleri, iyonizasyon odalarını ve fotoğrafik plakalarını ışık spektroskopisinin benzerleri için değiştirmiştir. Bazı durumlarda, Moseley, ne hava ne de kağıt'ı penetré edemeyecek özellikle yumuşak X-ışınları tespit etmek için ekipmanını değiştirmek gerekli bulmuş ve enstrümanlarıyla bir vakum odada çalışmıştır.
Ölüm ve sonrasız
1914'ün ilk yarısında bir ara, Moseley Manchester'daki konumundan istifa etti; Oxford'a dönüp orada fizik araştırmasını sürdürme planları vardı. Ancak, Birinci Dünya Savaşı Ağustos 1914'te başladı ve Moseley bu iş teklifini reddederek Britanya Ordusu'nun Royal Engineers'ine katılmaya karar verdi. Ailesi ve arkadaşları onu katılmamaya ikna etmeye çalıştılar ancak o bunun göreviyle ilgili olduğunu düşündü. Moseley, Türkiye'deki Gallipoli Savaşı sırasında bir haberleşme teknik subayı olarak görev yaptı; Nisan 1915'te başladı ve 10 Ağustos 1915'te savaşta öldürüldü. Moseley, bir askerî emri telefonla iletirken bir Türk keskin nişancı tarafından başından vuruldu.
Ölümü sırasında yirmi yedi yaşında olan Moseley, bazı bilim insanlarının görüşüne göre, hayatta kalsaydı atom yapısı bilgisine çok fazla katkıda bulunabilirdi. Niels Bohr 1962'de Rutherford'un çalışmasının "hiç ciddiye alınmadığını" ve "büyük değişimin Moseley'den geldiğini" söyledi.
Robert Millikan yazdı, "Bilim tarihinde tasarımında en parlak, yürütümünde ustalığı ve sonuçlarında aydınlatıcı olan bir düzine araştırmadan biri olması kaderinde olan bir araştırmada, yirmi altı yaşındaki genç bir adamın, daha önce hiç hayal bile edilmemiş bir kesinlik ve kesinlik ile atom altı dünyayı göz atabildiğimiz pencereleri açtı. Avrupa Savaşı'nın başka bir sonucu olmasaydı da bu genç hayatı söndürme, onu tarihin en korkunç ve en onarılamaz suçlarından biri yapardı."
George Sarton yazdı, "Şöhreti zaten o kadar güvenli bir temele kurulmuştu ki onun anısı yeşil olacak
.jpg)
