Henry Moseley y el descubrimiento del número atómico

El problema del peso atómico

Durante más de 40 años después de Mendeléyev, la tabla periódica se ordenó por peso atómico, con unas pocas excepciones incómodas. El argón es más pesado que el potasio, el cobalto es más pesado que el níquel y el telurio es más pesado que el yodo, y sin embargo en cada par el elemento más pesado claramente debe ir primero. Los químicos tampoco podían saber cuántas tierras raras quedaban por descubrir, porque sus pesos atómicos eran tan parecidos.

En 1911 Ernest Rutherford demostró que un átomo tiene un núcleo diminuto con carga positiva. Poco después el científico neerlandés Antonius van den Broek sugirió que la posición de un elemento en la tabla podría ser igual a la carga de ese núcleo. Moseley se propuso comprobar la idea.

El experimento de rayos X de Moseley

Henry Gwyn Jeffreys Moseley, nacido en 1887, se incorporó al laboratorio de Rutherford en la Universidad de Mánchester tras estudiar en Oxford. Usó muestras de distintos elementos como blancos en un tubo de rayos X y midió las longitudes de onda de los rayos X que emitía cada una, reflejándolos en un cristal, una técnica desarrollada hacía poco por William Henry Bragg y su hijo Lawrence. A finales de 1913 publicó resultados para los elementos del calcio al zinc, y en 1914 amplió el trabajo a la mayoría de los elementos del aluminio al oro.

El resultado fue notablemente sencillo. La raíz cuadrada de la frecuencia de la línea de rayos X más intensa de cada elemento aumentaba casi en el mismo paso de un elemento al siguiente. Esta relación se conoce hoy como ley de Moseley.

El número atómico toma el relevo

Moseley concluyó que cada elemento tiene en su núcleo una unidad más de carga positiva que el elemento anterior. Ese número entero, el número atómico, es lo que realmente fija el lugar de un elemento; hoy sabemos que equivale al número de protones del núcleo. Ordenar por número atómico colocó el argón antes que el potasio, el cobalto antes que el níquel y el telurio antes que el yodo sin necesidad de excepciones, y la ley periódica se reformuló: las propiedades se repiten con el número atómico, no con el peso atómico.

Huecos al descubierto

Como los números atómicos son enteros, el método de Moseley podía contar los elementos. Mostró que faltaban aún los elementos con números atómicos 43, 61, 72 y 75, y permitió determinar cuántos lantánidos existen entre el lantano (57) y el lutecio (71). Los huecos se fueron llenando en las tres décadas siguientes: el hafnio (72) en 1923, el renio (75) en 1925, el tecnecio (43) en 1937 y el prometio (61) en 1945. El hafnio y el renio se localizaron usando espectroscopia de rayos X, el método que Moseley había iniciado.

La muerte en Galípoli

Cuando estalló la Primera Guerra Mundial en 1914, Moseley se alistó como voluntario en el Ejército Británico y se convirtió en oficial de transmisiones de los Ingenieros Reales. Murió en combate en Galípoli, en la actual Turquía, el 10 de agosto de 1915, a los 27 años. Rutherford escribió su obituario en la revista Nature, y muchos científicos consideraron su muerte una de las mayores pérdidas de la guerra para la ciencia. En solo unos pocos años de investigación, Moseley había dado a la tabla periódica el fundamento en el que aún se apoya.