Henry Moseley ve atom numarasının keşfi

Atom ağırlığıyla ilgili sorun

Mendeleyev'den sonra 40 yılı aşkın süre boyunca periyodik tablo, birkaç tuhaf istisna dışında atom ağırlığına göre sıralandı. Argon potasyumdan, kobalt nikelden ve tellür iyottan ağırdır; ancak her çiftte ağır element açıkça önce gelmelidir. Kimyacılar ayrıca henüz bulunmayı bekleyen kaç nadir toprak elementi olduğunu da söyleyemiyordu; çünkü atom ağırlıkları birbirine çok yakındı.

1911'de Ernest Rutherford bir atomun minik, pozitif yüklü bir çekirdeği olduğunu gösterdi. Kısa süre sonra Hollandalı bilim insanı Antonius van den Broek, bir elementin tablodaki konumunun bu çekirdeğin yüküne eşit olabileceğini öne sürdü. Moseley bu fikri sınamaya girişti.

Moseley'in X ışını deneyi

1887'de doğan Henry Gwyn Jeffreys Moseley, Oxford'da okuduktan sonra Manchester Üniversitesi'ndeki Rutherford'un laboratuvarına katıldı. Farklı elementlerin örneklerini bir X ışını tüpünde hedef olarak kullandı ve her birinin yaydığı X ışınlarının dalga boylarını, William Henry Bragg ve oğlu Lawrence'ın yakın zamanda geliştirdiği bir teknikle, onları bir kristalden yansıtarak ölçtü. 1913'ün sonlarında kalsiyumdan çinkoya kadar olan elementlerin sonuçlarını yayımladı; 1914'te de çalışmayı alüminyumdan altına kadar elementlerin çoğuna genişletti.

Sonuç dikkat çekecek kadar basitti. Her elementin en güçlü X ışını çizgisinin frekansının karekökü, bir elementten diğerine neredeyse aynı adımla artıyordu. Bu bağıntı bugün Moseley yasası olarak bilinir.

Atom numarası devralıyor

Moseley, her elementin çekirdeğinde kendinden önceki elementten bir birim daha fazla pozitif yük bulunduğu sonucuna vardı. Bir elementin yerini gerçekten sabitleyen şey bu tam sayıdır, yani atom numarasıdır; bugün onun çekirdekteki proton sayısına eşit olduğunu biliyoruz. Atom numarasına göre sıralamak, hiçbir istisnaya gerek kalmadan argonu potasyumdan, kobaltı nikelden ve telluru iyottan önce koydu ve periyodik yasa yeniden ifade edildi: özellikler atom ağırlığıyla değil, atom numarasıyla tekrar eder.

Ortaya çıkan boşluklar

Atom numaraları tam sayı olduğu için Moseley'in yöntemi elementleri sayabiliyordu. 43, 61, 72 ve 75 atom numaralı elementlerin hâlâ eksik olduğunu gösterdi ve lantan (57) ile lütesyum (71) arasında kaç lantanit bulunduğunu kesinleştirmeyi mümkün kıldı. Boşluklar sonraki otuz yıl içinde doldu: 1923'te hafniyum (72), 1925'te renyum (75), 1937'de teknesyum (43) ve 1945'te prometyum (61). Hafniyum ve renyum, Moseley'in öncülük ettiği yöntem olan X ışını spektroskopisiyle bulundu.

Gelibolu'da ölüm

1914'te Birinci Dünya Savaşı başlayınca Moseley İngiliz Ordusu'na gönüllü olarak katıldı ve Kraliyet Mühendisleri'nde bir sinyalleşme subayı oldu. 10 Ağustos 1915'te 27 yaşında, bugünkü Türkiye'de bulunan Gelibolu'da çatışmada öldürüldü. Rutherford onun ölüm ilanını Nature dergisinde yazdı ve birçok bilim insanı onun ölümünü savaşın bilime verdiği en büyük kayıplardan biri olarak gördü. Moseley yalnızca birkaç yıllık araştırmayla periyodik tabloya hâlâ dayandığı temeli kazandırmıştı.