Prout'un hipotezi - Prout's hypothesis
Prout'un hipotezi , atomun iç yapısına ilişkin bir hipotez yoluyla çeşitli kimyasal elementlerin varlığını açıklamaya yönelik 19. yüzyılın başlarındaki bir girişimdi . 1815 ve 1816 yılında İngiliz kimyacı William Prout o görülmektedir ki iki bildiri yayınladı atom ağırlıkları o zaman bilinen elementlerin için ölçülen olmuştu atom ağırlığı bütün katları olduğu ortaya çıktı hidrojen . Daha sonra, hidrojen atomunun, protil adını verdiği tek gerçek temel nesne olduğunu ve diğer elementlerin atomlarının aslında çeşitli sayıda hidrojen atomunun grupları olduğunu varsaydı .
Prout'un hipotezi, 1917'de alfa parçacıklarıyla nitrojen atomlarından hidrojen çekirdeklerini "çırpmayı" başardığında Ernest Rutherford üzerinde bir etkiydi ve böylece belki de tüm elementlerin çekirdeğinin bu tür parçacıklardan (hidrojen çekirdeği) yapıldığı sonucuna vardı. 1920 Prout'un "protyle" kelimesinin köküne eklenen parçacıklar için "-on" son ekinden proton olarak adlandırılmasını önerdi . Rutherford tarafından tartışıldığı şekliyle varsayım, Z+N=A protonları artı bir şekilde içine hapsolmuş N elektrondan oluşan ve böylece pozitif yükü gözlemlendiği gibi +Z'ye indiren ve beta bozunması radyoaktivitesini belirsiz bir şekilde açıklayan bir çekirdekti. Böyle bir nükleer yapının, klasik veya erken kuantum dinamikleriyle tutarsız olduğu biliniyordu, ancak Rutherford'un nötron hipotezine ve Chadwick'in keşfine kadar kaçınılmaz görünüyordu.
Prout'un hipotezi ile bazı atom ağırlıklarının hidrojenin tam katlarından uzak değerlere olan bilinen varyasyonu arasındaki tutarsızlık, 1913 ve 1932 yılları arasında izotopların ve nötronun keşfiyle açıklandı . Göre tam sayı üstünlüğü ait Francis Aston , Prout hipotezi için doğru olduğundan atom kitlelerin 1 en fazla% bir hata ile, bireysel izotopların.
Etki
Prout'un hipotezi 1820'ler boyunca kimyada etkili olmaya devam etti. Bununla birlikte, 1828'de Jöns Jakob Berzelius veya 1832'de Edward Turner tarafından derlenenler gibi atom ağırlıklarının daha dikkatli ölçümleri hipotezi çürüttü. Özellikle hidrojenin 35.45 katı olan klorun atom ağırlığı o zamanlar Prout'un hipoteziyle açıklanamamıştı. Bazıları , temel birimin bir hidrojen atomunun yarısı olduğu şeklindeki geçici iddiayı ortaya attı , ancak daha fazla tutarsızlık su yüzüne çıktı. Bu, bir hidrojen atomunun dörtte birinin ortak birim olduğu hipoteziyle sonuçlandı. Yanlış oldukları ortaya çıksa da, bu varsayımlar atom ağırlıklarının daha fazla ölçülmesini hızlandırdı.
Atom ağırlıklarındaki tutarsızlığın 1919'a kadar aynı elementin çoklu izotoplarının doğal oluşumunun sonucu olduğundan şüphelenildi . FW Aston , bir kütle spektrografı kullanarak çok sayıda element için birden fazla kararlı izotop keşfetti . 1919'da Aston , iki izotopik kütlenin 20 ve 22 tamsayılarına çok yakın olduğunu ve hiçbirinin neon gazının bilinen molar kütlesine (20.2) eşit olmadığını göstermek için yeterli çözünürlükte neon üzerinde çalıştı .
1925'e gelindiğinde, sorunlu klorun, doğal klorun ortalama ağırlığının hidrojeninkinin yaklaşık 35.45 katı olduğu oranlarda 35 Cl ve 37 Cl izotoplarından oluştuğu bulundu . Tüm elementler için, A kütle numarasına sahip her bir izotopun sonunda, A'ya çok yakın bir kütleye sahip olduğu ve bir hidrojen atomunun kütlesinin her zaman %1'den daha az bir hatayla olduğu bulundu. Bu, Prout'un yasasının doğru olmasına çok yakın. Bununla birlikte, çoğunlukla , oluştuklarında atom çekirdeğindeki bağlanma enerjisinin serbest bırakılmasından kaynaklanan kütle kusurları nedeniyle, kuralın tüm izotoplar için izotop kütlelerini bundan daha iyi tahmin ettiği bulunmadı.
Tüm elementler, hidrojenin daha yüksek elementlere nükleer füzyonunun ürünü olmasına rağmen , şimdi atomların hem protonlardan (hidrojen çekirdekleri) hem de nötronlardan oluştuğu anlaşılmaktadır . Prout'un kuralının modern versiyonu, proton sayısı (atom numarası) Z ve nötron sayısı N olan bir izotopun atom kütlesinin, onu oluşturan proton ve nötronların kütlelerinin toplamına, eksi nükleer bağlanma enerjisinin kütlesine eşit olmasıdır. kütle kusuru . Göre tam sayı kuralı tarafından önerilen Francis Aston , bir izotop kütle kabaca, ancak tam olarak, kütle numarası bir ( Z + K ) katı bir atomik kütle birimi (U), artı ya da eksi enerji tutarsızlık bağlayıcı - atomik kütle birim "proton, nötron veya hidrojen atomunun kütlesi" için modern yaklaşımdır. Örneğin, (en yüksek bağlanma enerjilerine sahip olan) demir-56 atomu, 56 hidrojen atomunun yalnızca yaklaşık %99,1'i kadardır. Kütlenin eksik %0.9'u, bir yıldızın içindeki hidrojenden demir çekirdeği yapıldığında kaybedilen enerjiyi temsil eder. (Bkz. yıldız nükleosentezi .)
edebi imalar
Arthur Conan Doyle , 1891 tarihli The Doings of Raffles Haw adlı romanında elementleri, gri maddeye ulaşılana kadar azalan atom numaralı diğer elementlere dönüştürmekten bahsediyor .
1959 tarihli Life and Fate adlı romanında , Vasily Grossman'ın baş karakteri, fizikçi Viktor Shtrum, Prout'un hidrojenin diğer elementlerin kaynağı olduğu hakkındaki hipotezini (ve Prout'un yanlış verilerinin esasen doğru bir sonuca yol açması isabetli gerçeğini) şu şekilde yansıtır: kendi tezini formüle edememekten endişe duyar.
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dipnotlar
alıntılar
daha fazla okuma
- Gladstone, Samuel (1947). "William Prout (1785-1850)". Kimya Eğitimi Dergisi . 24 (10): 478–481. Bibcode : 1947JChEd..24..478G . doi : 10.1021/ed024p478 .
- Benfey, O. Theodore (1952). "Prout'un Hipotezi". Kimya Eğitimi Dergisi . 29 (2): 78-81. Bibcode : 1952JChEd..29...78B . doi : 10.1021/ed029p78 .
- Siegfried, Robert (1956). "Prout'un Hipotezinin Kimyasal Temeli". Kimya Eğitimi Dergisi . 33 (6): 263–266. Bibcode : 1956JChEd..33..263S . doi : 10.1021/ed033p263 .