平凡人
第1楼2010/12/15
这些轻重倒置的不合理现象,困惑了科学家们达几十年之久。解开周期表中“倒置之谜”的是英国年轻的科学家莫斯莱。
莫斯莱大学毕业后,来到卢瑟福的实验室工作,很快就显示出他杰出的才华。卢瑟福十分器重他,同事们也议论他有可能成为“第二个卢瑟福”。
莫斯莱以X射线为工具去探索原子量世界内部的奥秘。在X射线管中,当电子的速度一定时,电子流打在不同材料制成的阴极上,放出的X射线的波长也不同。
为了搞清原子序数和原子结构的关系,1912年,莫斯莱给自己提出一项任务:要求系统地研究从各种化学元素制成的阴极所得X射线的波长。他的实验工作是艰苦而紧张的,他先将不同的金属制成阴极,不厌其烦地一个接一个地测量了许多金属阴极发出的X射线的波长,从而取得了大量的数据。
从这些数据中他总结出一个规律:绝大多数情况下,原子量越大的金属,它们所发射的X射线的波长越短。
平凡人
第2楼2010/12/15
Ni的波长小于Co的波长,这和它们的原子量的大小顺序不符,却和周期表的排列次序相一致。这种规则的出现意味着什么呢?莫斯莱深人地思考起来。
莫斯莱把实验数据重新加以整理,并绘成图表,在整理实验结果时,他终于领悟了隐藏在数据中的一个有趣的规律:不同元素发射出来的X射线的波长的倒数(即X射线的频率)的平方根,和该元素的原子序数成正比例关系。
莫斯莱还想到,随着原子量的增加,原子核所带的正电荷也相应增加。
经过进一步分析,他还发现元素的原子核所带的正电荷数目,正好是它们在周期表上的位置(即原子序数)。
Ni的波长小于Co的波长,正说明Ni原子核所带的核电荷数大于Co的核电荷数。这和周期律的排列是相吻合的。
K和Ar、 I和 Te的倒置矛盾也得到了合理的解释,元素倒置之谜从此烟消云散了。
莫斯莱的这一研究成果表明:化学元素的性质不是和原子量直接相关的,而是和原子序数相关,和原子核所带的核电荷数相关。从而揭开了元素周期表的本质。