पिछले चार दिनों में मुझे टैंटलम, क्रोमियम, मैंगनीज, लोहा, निकल, कोबाल्ट और तांबे द्वारा दिए गए (परिणाम) मिल गए हैं ... मुख्य परिणाम यह है कि ... किसी भी धातु के लिए परिणाम (को) दूसरों के परिणामों से अनुमान लगाना बिल्कुल आसान है। यह दर्शाता है कि सभी परमाणुओं के अंदरूनी भाग बहुत समान हैं, और इन परिणामों से यह पता लगाना संभव होगा कि अंदरूनी भाग किससे बना है।
Henry Gwyn Jeffreys Moseley एक अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी थे, जिनका भौतिकी विज्ञान में योगदान परमाणु संख्या की पूर्ववर्ती अनुभवजन्य और रासायनिक अवधारणा का भौतिकी नियमों से न्यायसंगत था। यह X-ray स्पेक्ट्रा में Moseley के नियम के विकास से उत्पन्न हुआ।
Moseley के नियम ने Niels Bohr के सिद्धांत के पक्ष में पहले प्रायोगिक साक्ष्य प्रदान करके परमाणु भौतिकी, नाभिकीय भौतिकी और क्वांटम भौतिकी को आगे बढ़ाया, हाइड्रोजन परमाणु स्पेक्ट्रम को छोड़कर जिसे Bohr सिद्धांत को पुनः प्रस्तुत करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। उस सिद्धांत ने Ernest Rutherford और Antonius van den Broek के मॉडल को परिष्कृत किया, जिसमें प्रस्तावित किया गया कि परमाणु अपने नाभिक में सकारात्मक नाभिकीय आवेशों की एक संख्या रखता है जो आवर्त सारणी में इसकी परमाणु संख्या के बराबर है। यह आज स्वीकृत मॉडल बना हुआ है।
जब प्रथम विश्व युद्ध पश्चिमी यूरोप में शुरू हुआ, तो Moseley ने University of Oxford में अपने शोध कार्य को छोड़कर ब्रिटिश सेना के Royal Engineers में स्वेच्छा से सेवा की। Moseley को अप्रैल 1915 में Gallipoli, Turkey के क्षेत्र पर आक्रमण करने वाली ब्रिटिश साम्राज्य के सैनिकों की सेना को दूरसंचार अधिकारी के रूप में नियुक्त किया गया था। Moseley को 10 अगस्त 1915 को Gallipoli की लड़ाई के दौरान गोली मारकर मार दिया गया, जब वे 27 साल की उम्र में थे। विशेषज्ञों ने अनुमान लगाया है कि Moseley को अन्यथा 1916 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार दिया जा सकता था।
जीवनी
Henry G. J. Moseley, जिन्हें उनके दोस्त Harry के नाम से जानते थे, का जन्म 1887 में Weymouth, Dorset में हुआ था। उनके पिता Henry Nottidge Moseley 1844–1891, जो Moseley के बचपन में ही चल बसे थे, एक जीवविज्ञानी थे और साथ ही University of Oxford में शरीर रचना विज्ञान और शरीर विज्ञान के प्रोफेसर थे, जो Challenger Expedition के सदस्य थे। Moseley की माता Amabel Gwyn Jeffreys थीं, जो वेल्श जीवविज्ञानी और conchologist John Gwyn Jeffreys की बेटी थीं। वह 1913 में ब्रिटिश महिलाओं की शतरंज चैंपियन भी थीं।
Moseley Summer Fields School में एक बहुत ही आशाजनक छात्र रहे हैं जहां चार "लीगों" में से एक का नाम उनके नाम पर है, और उन्हें Eton College में भाग लेने के लिए King's scholarship प्रदान किया गया था। 1906 में उन्होंने Eton में रसायन विज्ञान और भौतिकी पुरस्कार जीते। 1906 में, Moseley ने University of Oxford के Trinity College में प्रवेश किया, जहां उन्होंने स्नातक की डिग्री प्राप्त की। Oxford में स्नातक होते हुए, Moseley ने Apollo University Lodge में शामिल हुए। Oxford से 1910 में स्नातक होने के तुरंत बाद, Moseley Sir Ernest Rutherford की निगरानी में University of Manchester में भौतिकी के प्रदर्शक बन गए। Manchester में Moseley के पहले वर्ष के दौरान, उनके पास स्नातक शिक्षण सहायक के रूप में शिक्षण का बोझ था, लेकिन उस पहले वर्ष के बाद, उन्हें स्नातक अनुसंधान सहायक के रूप में काम करने के लिए अपने शिक्षण कर्तव्यों से स्थानांतरित किया गया। उन्होंने Rutherford द्वारा दी गई एक fellowship को ठुकरा दिया, नवंबर 1913 में Oxford वापस लौटना पसंद किया, जहां उन्हें प्रयोगशाला सुविधाएं दी गईं लेकिन कोई समर्थन नहीं।
वैज्ञानिक कार्य
1912 में बीटा कणों की ऊर्जा के साथ प्रयोग करते हुए, Moseley ने दिखाया कि radium के रेडियोधर्मी स्रोत से उच्च संभावनाएं प्राप्त की जा सकती हैं, जिससे पहली परमाणु बैटरी का आविष्कार हुआ, हालांकि वह कणों को रोकने के लिए आवश्यक 1MeV उत्पन्न करने में असमर्थ थे।
1913 में, Moseley ने विभिन्न रासायनिक तत्वों, ज्यादातर धातुओं के X-ray स्पेक्ट्रा का अवलोकन और मापन किया जो क्रिस्टल के माध्यम से विवर्तन की विधि द्वारा पाए गए थे। यह भौतिकी में X-ray स्पेक्ट्रोस्कोपी की विधि का एक अग्रणी उपयोग था, Bragg के विवर्तन नियम का उपयोग करके X-ray तरंग दैर्ध्य निर्धारित करना। Moseley ने X-rays की तरंग दैर्ध्य और X-ray ट्यूबों में लक्ष्य के रूप में उपयोग की जाने वाली धातुओं की परमाणु संख्याओं के बीच एक व्यवस्थित गणितीय संबंध की खोज की। यह Moseley के नियम के रूप में जाना जाता है।
Moseley की खोज से पहले, किसी तत्व की परमाणु संख्या या मूल संख्या को एक अर्ध-मनमाना अनुक्रमिक संख्या माना जाता था, जो परमाणु द्रव्यमान के अनुक्रम पर आधारित थी, लेकिन कुछ हद तक संशोधित होती थी जहां रसायनज्ञों को यह संशोधन वांछनीय लगता था, जैसे कि रूसी रसायनज्ञ Dmitri Ivanovich Mendeleev द्वारा। तत्वों की आवर्त सारणी के अपने आविष्कार में, Mendeleev ने उन्हें इस तत्वों की सारणी में अधिक उपयुक्त स्थानों पर रखने के लिए कुछ तत्वों के कुछ युग्मों के क्रम को बदल दिया था। उदाहरण के लिए, कोबाल्ट और निकल धातुओं को क्रमशः परमाणु संख्या 27 और 28 निर्दिष्ट किए गए थे, उनके ज्ञात रासायनिक और भौतिक गुणों के आधार पर, भले ही उनके परमाणु द्रव्यमान लगभग समान हैं। वास्तव में, कोबाल्ट का परमाणु द्रव्यमान निकल के परमाणु द्रव्यमान से थोड़ा बड़ा है, जो उन्हें विपरीत क्रम में रखा होता यदि उन्हें परमाणु द्रव्यमान के अनुसार आवर्त सारणी में अंधे तरीके से रखा गया होता। Moseley के X-ray स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोगों ने सीधे उनकी भौतिकी से दिखाया कि कोबाल्ट और निकल के विभिन्न परमाणु संख्याएं हैं, 27 और 28, और वे Moseley के परमाणु संख्याओं के वस्तुनिष्ठ मापन द्वारा आवर्त सारणी में सही तरीके से रखे गए हैं। इसलिए, Moseley की खोज ने प्रदर्शित किया कि तत्वों की परमाणु संख्याएं केवल रसायन विज्ञान और रसायनज्ञों के अंतर्ज्ञान पर आधारित काफी मनमानी संख्याएं नहीं हैं, बल्कि उनके X-ray स्पेक्ट्रा की भौतिकी से एक दृढ़ प्रायोगिक आधार है।
इसके अलावा, Moseley ने दिखाया कि परमाणु संख्या अनुक्रम में संख्याओं 43, 61, 72, और 75 पर अंतराल थे। ये स्थान अब क्रमशः रेडियोधर्मी कृत्रिम तत्वों technetium और promethium के स्थान माने जाते हैं, और साथ ही अंतिम दो काफी दुर्लभ प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले स्थिर तत्व hafnium की खोज 1923 में और rhenium की खोज 1925 में की गई। Moseley के जीवनकाल में इन चार तत्वों के बारे में कुछ भी नहीं पता था, यहां तक कि उनके अस्तित्व के बारे में भी नहीं। एक बहुत ही अनुभवी रसायनज्ञ के अंतर्ज्ञान के आधार पर, Dmitri Mendeleev ने आवर्त सारणी में एक लुप्त तत्व के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी, जो बाद में technetium द्वारा पाई गई, और Bohuslav Brauner ने इस सारणी में एक अन्य लुप्त तत्व के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी, जो बाद में promethium द्वारा पाई गई। Henry Moseley के प्रयोगों ने इन भविष्यवाणियों की पुष्टि की, बिल्कुल यह दिखाते हुए कि लुप्त परमाणु संख्याएं क्या थीं, 43 और 61। इसके अलावा, Moseley ने दो और अनदेखे तत्वों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जिनकी परमाणु संख्याएं 72 और 75 हैं, और बहुत मजबूत साक्ष्य दिए कि तत्वों aluminium परमाणु संख्या 13 और gold परमाणु संख्या 79 के बीच आवर्त सारणी में कोई अन्य अंतराल नहीं थे।
यह बाद वाला प्रश्न अधिक अनदेखे "लुप्त" तत्वों की संभावना के बारे में दुनिया के रसायनज्ञों में, विशेष रूप से rare earth तत्वों की lanthanide श्रृंखला के बड़े परिवार के अस्तित्व को देखते हुए एक स्थायी समस्या थी। Moseley यह प्रदर्शित करने में सक्षम था कि ये lanthanide तत्व, अर्थात् lanthanum से lutetium तक, सटीक रूप से 15 सदस्य होने चाहिए – न अधिक न कम। lanthanides में तत्वों की संख्या एक प्रश्न था जो 20वीं शताब्दी के प्रारंभ में रसायनज्ञों द्वारा बिल्कुल सुलझाया नहीं गया था। वे सभी rare-earth तत्वों के शुद्ध नमूने भी उत्पादित नहीं कर सकते थे, यहां तक कि उनके लवण के रूप में भी, और कुछ मामलों में वे आवर्त सारणी में पास की शुद्ध धातुओं से दो बहुत समान आसन्न rare-earth तत्वों के मिश्रण को अलग करने में असमर्थ थे। उदाहरण के लिए, एक तथाकथित "तत्व" था जिसे यहां तक कि "didymium" का रासायनिक नाम दिया गया था। "Didymium" को कुछ साल बाद केवल दो सत्य rare-earth तत्वों का मिश्रण पाया गया, और इन्हें neodymium और praseodymium के नाम दिए गए, जिसका अर्थ "नया जुड़वां" और "हरा जुड़वां" है। इसके अलावा, ion exchange की विधि द्वारा rare-earth तत्वों को अलग करने की विधि Moseley के समय में अभी तक आविष्कार नहीं की गई थी।
Moseley की प्रारंभिक X-ray स्पेक्ट्रोस्कोपी की विधि उपरोक्त रासायनिक समस्याओं को तुरंत सुलझाने में सक्षम थी, जिनमें से कुछ रसायनज्ञों के लिए कई वर्षों तक कब्जा किए हुए थे। Moseley ने तत्व 61 के अस्तित्व की भी भविष्यवाणी की, एक lanthanide जिसका अस्तित्व पहले अप्रत्याशित था। काफी कुछ साल बाद, यह तत्व 61 परमाणु रिएक्टरों में कृत्रिम रूप से बनाया गया था और इसे promethium नाम दिया गया था।
परमाणु की समझ में योगदान
Moseley और उनके नियम से पहले, परमाणु संख्याओं को एक अर्ध-मनमानी क्रमिक संख्या माना जाता था, परमाणु वजन के साथ अस्पष्ट रूप से बढ़ रही थी लेकिन इसके द्वारा कड़ाई से परिभाषित नहीं थी। Moseley की खोज ने दिखाया कि परमाणु संख्याएं मनमाने ढंग से निर्दिष्ट नहीं की गईं, बल्कि उनके पास एक निश्चित भौतिक आधार है। Moseley ने hypothesize किया कि प्रत्येक successive तत्व के पास अपने पूर्ववर्ती से बिल्कुल एक इकाई अधिक नाभिकीय आवेश है। Moseley ने परमाणु संख्याओं के विचार को इसकी पूर्ववर्ती ad hoc numerical tag की स्थिति से पुनः परिभाषित किया ताकि तत्वों को ascending परमाणु संख्याओं के एक सटीक अनुक्रम में sorting करने में मदद मिल सके जो आवर्त सारणी को सटीक बनाता है। यह बाद में atomic studies में Aufbau सिद्धांत का आधार बनना था। Bohr द्वारा नोट किए गए अनुसार, Moseley के नियम ने Ernest Rutherford और Antonius van den Broek की 1911 से नई अवधारणा के पक्ष में एक काफी पूर्ण प्रायोगिक डेटा सेट प्रदान किया, परमाणु के एक सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक के साथ negatively charged electrons से घिरा हुआ है जिसमें परमाणु संख्या को सकारात्मक आवेशों की सटीक भौतिक संख्या समझी जाती है जिसे बाद में तत्वों के central atomic nuclei में protons की खोज और कहा गया। Moseley ने अपने research paper में ऊपर दिए गए दो वैज्ञानिकों का उल्लेख किया, लेकिन उन्होंने वास्तव में Bohr का उल्लेख नहीं किया, जो उस समय बिल्कुल नए थे। Rydberg और Bohr के सूत्रों में सरल संशोधन को Moseley के अनुभवजन्य रूप से derived नियम के लिए परमाणु संख्याओं को निर्धारित करने के लिए सैद्धांतिक औचित्य देने के लिए पाया गया।
X-ray spectrometer का उपयोग
X-ray spectrometers X-ray crystallography की नींव-पत्थर
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