Henry Moseley e a descoberta do número atômico

O problema da massa atômica

Por mais de 40 anos depois de Mendeleev, a tabela periódica foi ordenada por massa atômica, com algumas exceções incômodas. O argônio é mais pesado que o potássio, o cobalto é mais pesado que o níquel e o telúrio é mais pesado que o iodo, mas em cada par o elemento mais pesado claramente pertence à frente. Os químicos também não sabiam dizer quantos elementos terras-raras ainda esperavam ser encontrados, porque suas massas atômicas eram muito próximas.

Em 1911, Ernest Rutherford mostrou que o átomo tem um minúsculo núcleo com carga positiva. Pouco depois, o cientista holandês Antonius van den Broek sugeriu que a posição de um elemento na tabela poderia ser igual à carga desse núcleo. Moseley decidiu testar a ideia.

O experimento de raios X de Moseley

Henry Gwyn Jeffreys Moseley, nascido em 1887, entrou no laboratório de Rutherford na Universidade de Manchester depois de estudar em Oxford. Ele usou amostras de diferentes elementos como alvos em um tubo de raios X e mediu os comprimentos de onda dos raios X emitidos por cada um, refletindo-os em um cristal, técnica desenvolvida havia pouco por William Henry Bragg e seu filho Lawrence. No final de 1913, publicou resultados para os elementos do cálcio ao zinco e, em 1914, ampliou o trabalho para a maioria dos elementos do alumínio ao ouro.

O resultado foi notavelmente simples. A raiz quadrada da frequência da linha de raios X mais forte de cada elemento aumentava em quase o mesmo passo de um elemento para o seguinte. Essa relação é hoje conhecida como lei de Moseley.

O número atômico assume o comando

Moseley concluiu que cada elemento tem uma unidade a mais de carga positiva no núcleo do que o elemento anterior. Esse número inteiro, o número atômico, é o que realmente fixa o lugar de um elemento; hoje sabemos que ele é igual ao número de prótons no núcleo. Ordenar pelo número atômico colocou o argônio antes do potássio, o cobalto antes do níquel e o telúrio antes do iodo, sem necessidade de exceções, e a lei periódica foi reformulada: as propriedades se repetem com o número atômico, não com a massa atômica.

Lacunas reveladas

Como os números atômicos são números inteiros, o método de Moseley podia contar os elementos. Ele mostrou que os elementos de números atômicos 43, 61, 72 e 75 ainda estavam faltando e permitiu definir quantos lantanídeos existem entre o lantânio (57) e o lutécio (71). As lacunas foram preenchidas nas três décadas seguintes: háfnio (72) em 1923, rênio (75) em 1925, tecnécio (43) em 1937 e promécio (61) em 1945. O háfnio e o rênio foram ambos localizados com a espectroscopia de raios X, método de que Moseley foi pioneiro.

Morte em Galípoli

Quando a Primeira Guerra Mundial começou, em 1914, Moseley se alistou como voluntário no Exército Britânico e tornou-se oficial de comunicações nos Royal Engineers. Foi morto em combate em Galípoli, na atual Turquia, em 10 de agosto de 1915, aos 27 anos. Rutherford escreveu seu obituário na revista Nature, e muitos cientistas consideraram sua morte uma das maiores perdas da guerra para a ciência. Em apenas alguns anos de pesquisa, Moseley deu à tabela periódica o alicerce sobre o qual ela ainda se apoia.