[8月10日]科学历史上的今天——亨利·莫斯莱阵亡(Henry G.J. Moseley Killed in Action)
1915年8月10日,亨利·莫斯莱(Henry G.J. Moseley)被狙击手的一颗子弹击中。当时,他27岁。考虑到莫斯莱如此年轻已经获得了很大的科学成就,艾萨克·阿西莫夫(Isaac Asimov)形容莫斯莱的逝世“或许是人类社会为这场战争付出的最昂贵的代价。”
我们大家都知道现代元素周期表,表中的化学元素根据性质和原子数进行排列。在此之前,对元素的排列组织没这么严密,比如1789年,拉瓦锡(Antoine Lavoisier)把33种元素分为几大类:气体、金属、土(earths)、非金属。做化学的,都盼望能有一个更严谨的分类系统。
门捷列夫1869年提供了一个优化框架,根据原子的重量来排列。这就是现代元素周期表的前身。但他排列的表格还是有些问题。例如,门捷列夫把27号与28号元素给了钴和镍,即便钴比镍的原子量要略大一些,这是基于它们的物理和化学性质做的排列。另外,氩、钾、惰性气体的位置也不规范。门捷列夫这么做是出于一种直觉。
当化学家发现,存在化学同位素,他们意识到,重量不是排列元素周期表的最佳标准。此时,莫斯莱就提出了一种科学上更严谨的分类方法。
莫斯莱1887年出生于英国,父亲是生物学家,在牛津大学做教授,母亲是生物学家约翰·格温·杰弗里(John Gwyn-Jeffreys)的女儿。因此,莫斯莱小时候对动物学感兴趣并作了一定探索,就再正常不过了。
莫斯莱在学校是位明星学生,获得去伊顿公学的奖学金。1910年,他从牛津大学三一学院获得学士学位,之后加入欧内斯特·卢瑟福位于曼彻斯特实验室(Ernest Rutherford’s laboratory)。起先,他做一些物理实验,并担任助教,但很快他转为研究助理。
当时,X射线光谱技术刚刚出现,莫斯莱着手进行改进。光谱仪是在一根玻璃真空管中,电子射向金属(例如钴或镍),这些电子发射出X射线的光子,在玻璃管外侧的胶片上形成光谱线的照相。
莫斯莱将X射线光谱这一新技术结合布拉格衍射定律,测量特定元素的各种X射线光谱。在此过程中他发现,一种元素的X射线光谱中的一些谱线和原子数之间,存在精确的数学关系。
因此,元素的原子数并不是大家以为的那样任意。莫斯莱的工作首次实验支持了门捷列夫的直觉。人们由此能更准确地把元素放进周期表里。
莫斯莱能够运用这些数学关系,确认元素周期表中的空白,预测应该存在原子数为43、61、72、75的元素。这些元素后来相继被发现:其中两种是核反应产生的放射性元素锝和钷,还有两种自然元素铪和铼。(门捷列夫早50年也预测到存在锝元素。)莫斯莱的工作标志着,镧系稀土元素只有15种。
阿斯莫夫推断,如果莫斯莱活着,他将获得下一年的诺贝尔奖。那个时代,
诺贝尔奖偏爱这一类
研究:1914年奖励X射线晶体衍射,1915年
奖励X光谱首次用于晶体结构研究,1916年诺贝尔奖停发一年,1917年
奖励发现不同元素发射不同频率的X射线。
莫斯莱的工作为卢瑟福的原子模型提供了坚实的实验数据,这个模型此后由尼尔斯·玻尔(Neils Bohr)进一步优化。人们有时候会忘记,这个模型(原子核包含的正核电荷等于周期表中的原子数)并没有立即就被科学界接受。玻尔1962年说:“你看,实际上当时大家并不重视卢瑟福的工作。我们今天觉得理解不了,但当时没有人谈论(卢瑟福的工作)。伟大的改变来自莫斯莱。”
1914年,莫斯莱离开卢瑟福的实验室,计划回到牛津继续物理研究,但一战爆发了。他作为英国军队的皇家工程师(Royal Engineers of the British Army),服役于土耳其持续数月的加里波利之战(Battle of Gallipoli),负责通信。
莫斯莱不幸逝世后,英国政府为此建立了一条新的政策,禁止本国最杰出的科学家参与战地活动。
如果这位年轻的科学家没有在战争中去世,他还会做出什么成绩呢?
资料来源:
https://www.aps.org/publications/apsnews/201208/physicshistory.cfm
拓展阅读:
- Heilbron, John L. (1966) The Work of H.G.J. Moseley, Isis 57(3): 336-364.
- Jaffe, Bernard. Moseley and the Numbering of the Elements. New York: Anchor Books, 1971.
- Moseley, H.G.J. (1913) “The High Frequency Spectra of the Elements,” M.A. Phil. Mag., p. 1024. [Online: http://www.chemistry.co.nz/henry_moseley_article.htm]
我们不需要英雄
但我们需要榜样
几只青椒
长按二维码关注
最新评论
推荐文章
作者最新文章
你可能感兴趣的文章
Copyright Disclaimer: The copyright of contents (including texts, images, videos and audios) posted above belong to the User who shared or the third-party website which the User shared from. If you found your copyright have been infringed, please send a DMCA takedown notice to [email protected]. For more detail of the source, please click on the button "Read Original Post" below. For other communications, please send to [email protected].
版权声明:以上内容为用户推荐收藏至CareerEngine平台,其内容(含文字、图片、视频、音频等)及知识版权均属用户或用户转发自的第三方网站,如涉嫌侵权,请通知[email protected]进行信息删除。如需查看信息来源,请点击“查看原文”。如需洽谈其它事宜,请联系[email protected]。
版权声明:以上内容为用户推荐收藏至CareerEngine平台,其内容(含文字、图片、视频、音频等)及知识版权均属用户或用户转发自的第三方网站,如涉嫌侵权,请通知[email protected]进行信息删除。如需查看信息来源,请点击“查看原文”。如需洽谈其它事宜,请联系[email protected]。