Henry Moseley dan penemuan nomor atom

Masalah pada bobot atom

Selama lebih dari 40 tahun setelah Mendeleev, tabel periodik disusun menurut bobot atom, dengan beberapa pengecualian yang janggal. Argon lebih berat daripada kalium, kobalt lebih berat daripada nikel, dan telurium lebih berat daripada iodin, namun dalam setiap pasangan itu unsur yang lebih berat jelas seharusnya berada di depan. Para ahli kimia juga tidak dapat mengetahui berapa banyak unsur tanah jarang yang masih menunggu ditemukan, karena bobot atomnya sangat berdekatan.

Pada 1911 Ernest Rutherford menunjukkan bahwa atom memiliki inti yang kecil dan bermuatan positif. Tak lama kemudian ilmuwan Belanda Antonius van den Broek mengusulkan bahwa posisi sebuah unsur dalam tabel mungkin sama dengan muatan inti itu. Moseley bertekad menguji gagasan tersebut.

Percobaan sinar-X Moseley

Henry Gwyn Jeffreys Moseley, lahir pada 1887, bergabung dengan laboratorium Rutherford di Universitas Manchester setelah belajar di Oxford. Ia memakai sampel berbagai unsur sebagai target dalam tabung sinar-X dan mengukur panjang gelombang sinar-X yang dipancarkan masing-masing dengan memantulkannya dari sebuah kristal, teknik yang baru dikembangkan oleh William Henry Bragg dan putranya Lawrence. Pada akhir 1913 ia menerbitkan hasil untuk unsur dari kalsium hingga seng, dan pada 1914 ia memperluas pekerjaan itu ke sebagian besar unsur dari aluminium hingga emas.

Hasilnya sangat sederhana. Akar kuadrat frekuensi garis sinar-X terkuat setiap unsur naik dengan langkah yang hampir sama dari satu unsur ke unsur berikutnya. Hubungan ini kini dikenal sebagai hukum Moseley.

Nomor atom mengambil alih

Moseley menyimpulkan bahwa setiap unsur memiliki satu satuan muatan positif lebih banyak di intinya daripada unsur sebelumnya. Bilangan bulat itu, nomor atom, itulah yang sebenarnya menetapkan tempat sebuah unsur; kini kita tahu nomor itu sama dengan jumlah proton dalam inti. Pengurutan menurut nomor atom menempatkan argon sebelum kalium, kobalt sebelum nikel, dan telurium sebelum iodin tanpa perlu pengecualian, dan hukum periodik dirumuskan ulang: sifat-sifat berulang menurut nomor atom, bukan bobot atom.

Celah yang terungkap

Karena nomor atom adalah bilangan bulat, metode Moseley dapat menghitung unsur. Metode itu menunjukkan bahwa unsur bernomor atom 43, 61, 72, dan 75 masih hilang, dan memungkinkan penentuan berapa banyak lantanida yang ada di antara lantanum (57) dan lutetium (71). Celah-celah itu terisi dalam tiga dekade berikutnya: hafnium (72) pada 1923, renium (75) pada 1925, teknesium (43) pada 1937, dan prometium (61) pada 1945. Hafnium dan renium sama-sama dilacak dengan spektroskopi sinar-X, metode yang dirintis Moseley.

Gugur di Gallipoli

Ketika Perang Dunia I pecah pada 1914, Moseley mendaftar sebagai sukarelawan Angkatan Darat Inggris dan menjadi perwira sinyal di Royal Engineers. Ia gugur dalam pertempuran di Gallipoli, di wilayah Turki saat ini, pada 10 Agustus 1915, pada usia 27 tahun. Rutherford menulis obituarinya di jurnal Nature, dan banyak ilmuwan menganggap kematiannya sebagai salah satu kerugian terbesar perang bagi ilmu pengetahuan. Hanya dalam beberapa tahun penelitian, Moseley telah memberi tabel periodik fondasi yang masih menopangnya hingga kini.