Понимание - периодическая система
Cтраница 2
Эмпирический закон Мозли ( установивший соотношение между характеристическими рентгеновскими частотами элемента и его атомным номером и полностью подтвержденный более поздними экспериментальными данными) оказал большую помощь в понимании периодической системы Менделеева. [16]
Из приведенного анализа различных периодов следует, что соседние по периоду элементы в верхних периодах более резко отличаются по своим свойствам, нежели соседние по периоду элементы в нижних периодах. Так, например, свинец ( № 82, РЬ) и висмут ( № 83, Bi), соседи по VI периоду, гораздо более похожи друг на друга, чем углерод ( № 6, С) и азот ( № 7, N), соседи по II периоду. Этот вывод очень важен для понимания периодической системы. [17]
 |
Схема спектрометра Брэгга, использованного Мозли при изучении характеристических рентгеновских спектров. / - антикатод. 2-экраны. 3-кристалл. 4 - прибор, фиксирующий рентгеновские лучи. [18] |
В 1913 г. существовали три пары элементов, которые по своим химическим и физическим свойствам не могли быть помещены в ряд в порядке увеличения атомных весов. Это были аргон и калий, кобальт и никель, теллур и иод. С помощью рентгеновских спектров было установлено, что хотя они и нарушают общий порядок расположения элементов по возрастанию атомных весов, но расположены правильно в отношении порядкового номера. Это показало, что порядковый номер имеет большее значение, чем атомный вес, и, возможно, является ключом к пониманию периодической системы элементов. [19]
При расселении электронов число их соответствует числу электронов в атоме данного элемента. Как оказалось, этот процесс не может быть произвольным. Основное правило заключается в том, что, во-первых, электроны атома в его нормальном состоянии должны занимать орбитали с минимальной энергией и, во-вторых, должен соблюдаться определенный запрет относительно квантовых чисел электронов. Последнее ограничение имеет важнейшее значение для понимания Периодической системы элементов. Этот запрет был найден Паули также на основании изучения спектров. Он заключается в том, что в одном атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа ( п, I, mt, о) были бы одинаковы. [20]
Как я уже упоминал, Паули начал свою научную деятельность под знаком теории относительности. Но хотя впоследствии он один или два раза возвращался к этой теории, его основная работа, по которой нам надлежит оценивать его творческий вклад в развитие науки, проходит в квантовой физике. Нельзя не отметить, что именно в этот период Паули получил некоторые из своих наиболее выдающихся результатов. Например, Паули заметил, что так называемую сверхтонкую структуру спектральных линий надлежит приписывать квантовой природе ядра атома, а не электронных оболочек ядра. Но именно исследования по аномальному эффекту Зеемана привели Паули к открытию принципа запрета, согласно которому два электрона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Принцип запрета при всей своей необычности и непонятности с точки зрения классической физики имеет решающее значение для понимания периодической системы химических элементов. Непреходящий характер этого достижения Паули вряд ли может пострадать от любых последующих изменений наших физических теорий. [21]
Страницы: 1 2