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화학 30, 원자 물리학의 초기에 발생한 주기율 표를 이해

철학과 2022. 5. 14. 05:50

모슬리는 맨체스터 대학에서 러더포드의 학생으로 훈련을 받았다. Moseley의 실험은 다양한 요소의 샘플 표면에서 반사되는 빛과 각 요소가 방출하는 특성 X선 주파수를 기록하는 것으로 구성되었다. 이러한 방출은 내부 전자가 원자에서 분출되어 외부 전자가 X선 방출과 함께 빈 공간을 채우게 되기 때문에 발생한다.
모즐리는 14개의 원소를 처음 선택했는데, 그 중 9개는 티타늄에서 아연까지의 원소들로 주기율 표에서 연속적으로 배열되었다. 그가 발견한 것은 주기율 표의 각 요소의 위치를 나타내는 정수의 제곱에 대한 방출된 X선 빈도의 그래프가 직선 그래프를 생성한다는 것이다. 여기서 일련의 정수, 나중에 원자 번호, 각 원소마다 하나씩, H=1, He=2등을 사용하여 원소들을 순서대로 배열할 수 있다는 Broek의 가설이 확인되었다.
두번째 논문에서, 그는 이 관계를 추가적인 30개의 요소로 확대했고, 따라서 그 상태가 더욱 공고해 졌다. 그리고 나서 Moseley가 새로 청구된 많은 요소들의 선언이 타당한지 아닌지를 확인하는 것은 비교적 간단한 문제가 되었다. 예를 들어, 일본 화학자 오가와 세이지는 주기율 표에서 망간 아래 공간을 채우기 위해 원소를 분리했다고 발표했다. 모즐리는 오가와의 샘플이 전자를 쏟아 부었을 때 생성된 X선의 빈도를 측정했는데, 원소 43에서 예상되는 값과 일치하지 않는다는 것을 발견했다.
화학자들이 원소들을 주문하기 위해 원자 무게를 사용해 왔던 반면, 발견되어야 할 원소들이 얼마나 많이 남았는지에 대해서는 많은 불확실성이 있었다. 이것은 주기율 표의 연속적인 요소들의 원자 무게 값 사이에서 발생한 불규칙한 차이 때문이었다. 원자 번호를 사용하도록 전환되었을 때 이 합병증은 사라졌다. 이제 연속적인 원소들 사이의 차이는 완벽히 일정하게 되었습니다. 즉, 원자 번호의 단위입니다.
모즐리가 죽은 후, 다른 화학자들과 물리학자들은 그의 방법을 사용했고 알려지지 않은 나머지 원소들은 원자 번호의 일정한 간격 사이에 43,61,72,75,85,87, 그리고 91의 원자 번호를 가진 원소들이라는 것을 발견했습니다. 원소 번호 61또는 프로메튬의 합성에 뒤이어 이 틈들 중 마지막이 채워진 1945년이 되어서였다.
Isotopes
특정 원소의 동위 원소의 발견은 원자 물리학의 초기에 발생한 주기율 표를 이해하는 또 다른 중요한 단계이다. 이 용어는 iso( 같음)와 topos(장소)에서 유래하며 무게는 다르지만 주기율 표에서 동일한 위치를 차지하는 특정 원소의 원자 종을 설명하는 데 사용됩니다. 그 발견은 부분적으로 필연적인 문제로 다가왔다. 원자 물리학의 새로운 발전은 정기적인 표에서 그들의 정당한 자리를 쉽게 차지하는 Ra, Po, Rn, Ac와 같은 많은 새로운 원소들의 발견으로 이어졌다. 그러나 추가로 30여개의 새로운 원소들이 짧은 기간에 걸쳐 발견되었다. 이러한 새로운 종들은 그러한 종들을 생성하는 것으로 보이는 요소를 나타내기 위해 토륨의 섭취, 라듐의 배설, 활성 X, 우라늄 X, 토륨 X등과 같은 잠정적인 이름이 주어졌다. X들은 알려지지 않은 종들을 밝혔고, 대부분의 경우 다른 원소들의 동위 원소로 밝혀졌다. 예를 들어 우라늄 X는 토륨의 동위 원소로 인식되었다.
반 덴 브로크와 같은 주기율 표의 일부 설계자들은 앞에서 보았듯이 이러한 새로운 '요소'를 확장된 주기율 표에 수용하려고 했다. 한편, 스웨덴인 두명인 다니엘 스트룀과 테오도르 스베드 버그는 주기율 표를 만들어 이 이국적인 신종 종들을 강제로 같은 장소로 보냈다. 예를 들어 불활성 가스 크세논 아래에는 라듐 대사, 활성화 질소 대사와 토륨 대사가 배치되었다. 이것은 등방성에 대한 기대를 나타내는 것처럼 보이지만, 이 현상에 대한 매우 명확한 인식은 아니다.
멘델레 예프가 사망한 1907년 미국의 방사선 치료 학자 허버트 맥코이는 '방사성 동위 원소는 화학적 과정에 의해 토륨과 완전히 분리될 수 없다'고 결론 내렸다. 이것은 원래 새로운 원소로 생각되었던 많은 다른 종류의 물질들의 경우에 곧 반복된 중요한 관찰이었다. 이러한 관찰에 대한 충분한 감사는 러더포드의 또 다른 전직 학생인 프레드릭 소디에 의해 이루어졌다.