|
Содди выяснил, что если элемент испускает ?-частицу, а затем две ?-частицы, то получается не исходный элемент, а другое вещество с такими же химическими свойствами, но другим временем полураспада. При обсуждении этой видимой нестыковки во время семейного ужина шотландский врач Маргарет Тодд предложила Содди термин «изотоп» для обозначения веществ, которые занимают одно место в периодической таблице. Первый признак существования изотопов обнаружил Дж. Дж. Томсон, когда нашел две линии, приписываемые неону, в каналовых (анодных, или положительных) лучах. Окончательное доказательство предоставил его ученик Фрэнсис Уильям Астон после возвращения с Первой мировой войны. С помощью масс-спектроскопии, которую открыл Томсон, Астон выделил два вида газа неона массой 20 и 22 и предложил свое правило целого числа, согласно которому элементы, атомная масса которых не является целым числом, имеют несколько изотопов в значимых пропорциях. Этому правилу подчиняется неон с атомной массой 20,2 — это промежуточное значение между атомной массой неона-20, относительная распространенность которого составляет 90,5%, и неона-22 с распространенностью 9,5%. Подобный же случай представляет и хлор, атомная масса которого 35,45 соответствует промежуточному значению между массой изотопа хлор-35 (76%) и хлор-37 (24%). В 1922 году Астон получил за свои исследования Нобелевскую премию по химии. Атомная масса перестала быть характерным свойством химического элемента, подтверждая зарождение химии невзвешиваемого, о которой говорила Мария Кюри. * * *ЗАКОНЫ СОДДИ-ФАЯНСА О РАДИОАКТИВНОМ РАСПАДЕЭти три закона были предложены Фредериком Содди и Казимиром Фаянсом независимо друг от друга в 1913 году. 1. Когда радиоактивный атом испускает ?-частицу, массовое число получившегося атома (А) уменьшается на 4 единицы, а атомный номер (Z) — на 2. Например, 2. Когда радиоактивный атом испускает ?-частицу, атомный номер (Z) увеличивается (?-) или уменьшается (?+) на единицу, а массовое число (А) остается постоянным. Например, 3. Когда возбужденное ядро испускает электромагнитную радиацию (?), не меняются ни А, ни Z, происходит только потеря энергии. Сегодня известно, что ?-частица — это ядро атома гелия (следовательно, ее символ — 42Не), в то время как частицы ? и ?+ — электроны и позитроны соответственно. * * *Генри Мозли, еще один партнер Резерфорда в Манчестере, определил характерное свойство каждого элемента. Он измерил спектры излучения рентгеновских лучей всех известных в то время элементов и выяснил, что квадратный корень частоты испускаемых рентгеновских лучей пропорционален уникальной частоте для каждого элемента. Мозли определил эту величину как заряд центрального положительного ядра и назвал ее Z, что сегодня известно как атомный номер. Он опубликовал свои результаты в двух статьях, которые послал незадолго до того, как отправился на фронт. Работы увидели свет в 1913 и 1914 годах. Мозли так и не узнал, что именно в том году, когда он погиб на войне, в 1915-м, он стал бы одним из самых молодых кандидатов на Нобелевскую премию. — 62 —
|