Атомные веса целочисленность

Гипотеза Праута снова представилась в благоприятном свете, так как, по-видпмому, все атомы имеют близкие к целочисленным атомные веса, если кислород принят за 16. Можно полагать, что дробные атомные веса элементов обусловлены наличием изотопов с целочисленными атомными весами. [c.214]

Спиновые квантовые числа атомных ядер с нечетным числом как протонов, так и нейтронов имеют целочисленные значения в интервале I = 1—6. Атомные ядра с нечетным значением атомного веса (нечетное число протонов при четном числе нейтронов или наоборот), напротив, имеют полуцелые спиновые квантовые числа в интервале / = = %-% [c.16]

О ТОМ, что дробные значения атомных весов, возможно, являются средними из целочисленных весов атомов. [c.15]

Стало ЯСНО, что изучение явления изотопии стабильных элементов требует развития новых, физических методов исследования, отличных от химических и ориентированных на ядерную составляющую атома. Вместе с появлением гипотезы о существовании изотопов возникла, наконец, возможность подойти к решению проблемы целочисленности атомных весов — давней загадки химии XIX века. [c.39]

Признание факта существования изотопов стабильных элементов и выяснение загадки целочисленности атомных весов изотопов стимулировало развитие техники разделения изотопов. Прежде всего, оно было связано с усовершенствованием масс-спектрометров, основанных на комбинировании электрических и магнитных полей по методу Астона или применении постоянных магнитов по схеме Демпстера, и увеличении их разрешающей силы. Если первый спектрограф Астона имел разрешение на уровне 1/1000, а второй — до 1/10000, то к концу 20-х годов масс-спектрометры достигают разрешения 1/100000 и лучше [13], что позволяет открывать уже не только главные, наиболее распространённые, но и редкие изотопы элементов (детали см. в табл. 2.1). После этого основной технической проблемой становится получение подходящих источников пучков элементов (метод анодных лучей) и усовершенствование источников — в особенности, тяжёлых элементов с малой относительной разностью масс изотопов и высокой температурой плавления. Одним из важных физических результатов, достигнутых на улучшенных масс-спектрометрах, стало прямое доказательство соотношения Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии в ядерной реакции расщепления лития-7 [14], открытой в 1933 году Кокрофтом и Уолтоном. В результате систематических поисков изотопов к 1935 году исследование изотопного состава было проведено уже практически для всех стабильных элементов, кроме платины, золота, палладия и иридия, которые были вскоре изучены в основном Демпстером [15] и частично рядом других авторов (см. детали в табл. 2.1). В изучении изотопов стабильных элементов следует отметить роль Ф. Астона, которым было открыто 206 из общего числа 287 стабильных и долгоживущих изотопов. [c.40]

Замечательно, что массы атомов различных изотопов приблизительно целочисленны и лишь при точных определениях атомных масс обнаруживаются отклонения атомных весов изотопов [c.10]

Приближенная целочисленность атомных весов отдельных изотопов делает вполне убедительным предположение, что все атомы составлены из отдельных элементарных частиц — нуклонов — с атомным весом, близким к единице. Попытки создания протонно-электронной модели атомных ядер оказались несостоятельными. Согласно этой модели, ядро с массовым числом А и порядковым номером 2 должно было бы состоять из А протонов с суммарным положительным зарядом Н-Ле и (Л—2) электронов с общим зарядом —(А — 2)е. Такая модель действительно обеспечивает ядру должное массовое число А и заряд Ze, но этого, как оказалось, еще недостаточно. [c.11]

Чем обусловлен тот факт, что многие атомные веса очень близки к целочисленным значениям Как можно объяснить те случаи, когда атомный вес какого-либо элемента существенно отличается от целого числа [c.85]

В начале XIX в.— во время спора между Бертолле и Прустом — Дальтон не только подтвердил закон постоянства состава соединений, но и открыл закон простых кратных отношений. Этот закон Дальтон вывел на основе данных о составе двойных соединений и атомистической гипотезы, согласно которой предполагались целочисленные соотношения атомов в соединениях. В 1805 г. Дальтон опубликовал основные положения атомистики и первую таблицу атомных весов в Мемуарах Литературно-философского общества Манчестера. [c.32]

В заключение Берцелиус приходит к выводу, что удельные веса простых газов не являются пропорциональными их атомным весам, в частности, это касается непостоянных газов (курсив наш.— М. Ф.). Они указывают вместе с тем, что объемы могут заключать целочисленные кратные или дробные значения числа атомов а в ныне известных примерах мы имеем, если взять кислород за единицу, /г У ртути, 2 у фосфора, 3 у серы. Если же взять ртуть за 1, тогда у кислорода — 2, у фосфора — 4, а у серы — 6. Делать какое-либо предположение о причинах этих кратных отношений еще преждевременно. Между тем, изложенное указывает на то, что не существует никакого абсолютного метода для определения атомного веса надо все принимать во внимание, а то, что ведет наиболее верно к цели,— это изучение всех кратных отношений, согласно которым тела соединяются в более или менее сложные соединения [56, стр. 63]. [c.86]

В настоящее время изучен состав всех изотопов природных химических элементов. Установлено, что, как правило, каждый элемент представляет собой совокупность нескольких изотопов. Именно этим объясняются значительные отклонения атомных весов многих элементов от целочисленных величин. Так, природный хлор на 75,53% состоит из изотопа и на 24,47% из изотопа С1 в результате средний атомный вес хлора равен 35,453. [c.102]

Когда в 1882 г. Рэлей начал работу по определению относительных плотностей газов, он был профессором экспериментальной физики в Кембридже и руководителем Кавендишской лаборатории. В своей президентской речи в 1882 г. перед Британской ассоциацией содействия развитию науки [11] он ссылается на опыты по определению относительных плотностей водорода и кислорода. Целью этого исследования было определить, отклоняются ли относительные веса водорода и кислорода от простого целочисленного отношения 1 16, которое требовалось по закону Пруста. Он специально обратился, несмотря на неуверенность в себе, к этому закону, согласно которому атомные веса элементов, по крайней мере большинства из них, находятся в простом отношении к атомному весу водорода. Он добавил Некоторые химики энергично осуждают привлечение априорных воззрений при рассмотрении вопроса и утверждают, что достойны внимания только величины, полученные непосредственно в результате эксперимента. Другие, более убежденные в правильности представления, что близость отношений к простым числам не может быть случайностью, и верящие в неизбежное несовершенство наших измерений, считают опытное опровержение закона простых кратных отношений весьма неубедительным, которое уравновешивается, если не перевешивается, априорным утверждением в пользу простоты. Предмет достоин дополнительного исследования а так как он сейчас привлекает внимание химиков, мы можем ожидать решения этого вопроса нынешним поколением. Возможно, настало время, когда было бы желательно произвести новые определения плотностей основных газов, для чего я уже сделал некоторые приготовления . [c.16]

Атомное ядро, в свою очередь, как впервые показал Д. Д. Иваненко (1932), построено из двух сортов элементарных частиц протонов и нейтронов. Протон, представляющий собой ядро атома водорода, несет один элементарный положительный заряд, а нейтрон электрически нейтрален. Таким образом, число протонов в каждом ядре равно порядковому номеру Ъ элемента. Массы протона и нейтрона очень близки друг к другу и близки к единице, если, как обычно, за единицу принимать атомного веса кислорода. Поэтому в этой шкале атомные веса всех ядер близки к целым числам. К последним близки и атомные веса самих атомов, так как электронная оболочка мало искажает эту целочисленность атомный вес электрона равен 1/1840. Целое число А, называемое массовым числом и округленно выражающее атомный вес, равно, очевидно, сумме протонов и нейтронов в ядре, а разность А — Ъ равна числу нейтронов в нем. [c.22]

Ш. АТОМНЫЕ ВЕСА ИЗОТОПОВ ШКАЛА АТОМНЫХ ВЕСОВ И ИХ ЦЕЛОЧИСЛЕННОСТЬ [c.25]

Основным физическим методом, использованным при открытии изотопов стабильных элементов, стал метод катодных лучей, впервые применённый для анализа масс элементов Дж.Дж. Томпсоном — метод парабол [5. Исследуя газовую составляющую воздуха, Томпсон в 1913 году впервые наблюдал раздвоение на фотопластинке параболы, описывающей массы атомов инертного газа неона, что было невозможно объяснить присутствием в катодных лучах какой-либо с ним связанной молекулярной составляющей. Война прервала эти работы, но сразу с её окончанием Ф. Астон, работавший до войны с Томпсоном, вернулся к этой тематике и, критически пересмотрев метод парабол, сконструировал первый масс-спектрограф для анализа масс изотопов, имевший разрешение на уровне 1/1000 [6. В 1919 году он использовал новый прибор для исследования проблемы неона и показал, что природный неон является смесью двух изотопов — Ые-20 и Ме-22 [7], так что его химический атомный вес 20,2 (в единицах 1/16 массы кислорода), отличный от целого числа 20, можно объяснить, предполагая, что естественный неон — смесь двух изотопов, массы которых близки к целым числам, смешанных в пропорции 1 10. Тем самым Ф. Астон впервые убедительно экспериментально доказал принципиальное существование изотопов стабильных элементов, которое уже широко дискутировалось в то время в теоретических работах В. Харкинса в связи с проблемой целочисленности атомных весов [8]. Получив прямое подтверждение существования изотопов неона, Астон вскоре на том же приборе, развивая успех, показал сложный изотопный состав хлора, ртути, аргона, криптона, ксенона, ряда галогенов — иода, брома, нескольких элементов, легко образующих летучие соединения — В, 51, Р, 5, Аз, и ряда щелочных металлов — элементов первой группы таблицы Менделеева. Он также зафиксировал шкалу масс ядер, положив в её основу кислород (0-16) и углерод (С-12), в то время считавшихся моноизотопными, и провёл сопоставление их масс. К концу 1922 года им были найдены наиболее распространённые изотопы около трёх десятков элементов (см. табл. 2.1), за что 12 декабря 1922 года он получает Нобелевскую премию. Несколько раньше (1920) он, проанализировав первый экспериментальный материал, формулирует эмпирическое правило целочисленности атомных весов изотопов в шкале 0-16 [9]. В 1922 году в исследовании изотопов к нему присоединился А. Демпстер, предложивший свой вариант магнитного масс-спектро-метра с поворотом исследуемых пучков на 180 градусов [10]. Он открыл основные изотопы магния, кальция, цинка и подтвердил существование двух изотопов лития, найденных перед этим Ф. Астоном и Дж.П. Томпсоном (табл. 2.1). [c.39]

Эта целочисленность (оставив в стороне небольшие отступления от целых чисел) возрождает в несколько ином виде и, в согласии с предсказаниями Бутлерова, старую гипотезу Праута. Отступления от целых чисел для средних химических атомных весов очень малы у элементов, но имеющих изотопов (Ве, F, Na, Al, Р и др.) или у тех из них, в которых в природных условиях один из изотопов сильно преобладает, как, например, Н, Не, Ве, С, N, О, S и другие, но они могут быть очень большими у элементов, в которых пропорции двух или более изотопов соизмеримы, как Mg, С1, Си и др. Все же остается открытым вопрос о том, почему у легких элементов так часто встречаются химические атомные веса, близкие к целым числам, или, что равносильно, почему у легких элементов в большинстве случаев наблюдается в природных условиях сильное преобладание одного из изотопов, большей частью самого легкого, над всеми другими. В настоящее время еще невозможно объяснить эту ясно выраженную закономерность, как и ряд других, связанных с систематикой изотопов и их относительной распространенностью в природе. [c.27]

В таком виде проблема элементов была поставлена А. М. Бутлеровым, который впервые усомнился в полной тождественности атомов данного элемента. Эти сомнения возникли у него при поисках разрешения упомянутой выше проблемы целочисленных атомных весов и обоснования гипотезы Праута. [c.9]

Объяснение этой целочисленности было дано выше. Все ядра построены из протонов и нейтронов, массы которых приблизительно одинаковы и в общепринятой шкале атомных весов близки к единице. Поэтому с точностью до небольших, но очень существенных, рассматриваемых ниже поправок, атомные веса всех ядер кратны единице. [c.28]

Отступления от целочисленности имеют две причины. Во-первых, массы протона и нейтрона не точно равны единице и не точно одинаковы, а различаются на 0,14%, так что ни в какой шкале атомные веса ядер, содержащих переменное число этих частиц, не могут быть кратны одному и тому же числу. Во-вторых, при образовании ядер из протонов и нейтронов выделяется энергия, что, как будет ниже подробнее рассмотрено, ведет к уменьшению массы. [c.28]

Эта целочисленность (оставив в стороне небольшие отступления от целых чисел) возрождает в несколько ином виде и, в согласии с предсказаниями Бутлерова, старую гипотезу Праута. Отступления от целых чисел для средних химических атомных весов очень малы у элементов, не имеющих изотопов (Ве, Р, Ыа, А1, Р и др.), и у тех из них, у которых в природных условиях один из изотопов сильно преобладает, как, например, [c.29]

В апреле 1914 г. Мозли опубликовал результаты исследования 39 элементов, от 1зА1 до 7,Ли. (Напомним, что порядковый номер элемента указывается индексом слева внизу от символа элемента.) Часть полученных им данных воспроизводится на рис. 7-2. Мозли писал Спектры элементов представляют собой равноотстоящие друг от друга горизонтальные линии. Выбранная последовательность расположения элементов соответствует возрастанию их атомных весов (масс), за исключением случаев Аг, Со и Те, когда она не согласовывалась с последовательностью изменения их химических свойств. Между элементами Мо и Ки, а также между Nd и 8т и между XV и Оз остаются вакантные места для спектральных линий, но элементы, которым могли бы соответствовать линии в этих местах, неизвестны... Все это эквивалентно тому, как если бы мы приписали последовательным элементам ряд характеризующих их последовательных целых чисел... Тогда, если бы какой-либо элемент не удавалось охарактеризовать такими числами или произошла ошибка в составлении последовательности элементов либо в нумерации мест, оставленных для еще неизвестных элементов, установленная закономерность (прямолинейная зависимость) оказалась бы сразу же нарушенной. Это позволяет на основании одних лишь рентгеновских спектров заключить, не пользуясь никакой теорией строения атома, что указанные выше целые числа действительно могут характеризовать элементы... Недавно Резерфорд показал, что наиболее важной составной частью атома является расположенное в его центре положительно заряженное ядро, а Ван-ден-Броек выдвинул предположение, что заряд этого ядра во всех случаях представляет собой целочисленное кратное от заряда ядра водорода. Есть все основания предполагать, что целое число, определяющее вид рентгеновского спектра [элемента], совпадает с числом единиц электрического заряда в ядре [его атомов], и, следовательно, данные эксперименты самым серьезным образом подтверждают гипотезу Ван-ден-Броека . [c.312]

Элементы, расположенные в порядке возрастания атомных весов, проявляют закономерное изменение химических свохктв. Если изять первые два и затем последующие восемь элементов, то этп изменения сводятся к периодическому убыванию и возрастанию соответствующих свойств элементов [1]. Такая картина повторяется в дальнейшем аналогичным образом. Элементы распределяются по девяти группам и семи периодам, последний из которых, очевидно, незакончен (табл. 1). Из рассмотренпя химических свойств следует, что расположение в порядке возрастания атомных весов нарушается в случае аргона и калия, кобальта и нпкеля, теллура и пода, тория и протактиния. Менделеев первый составил современную таблицу элементов, п она указывала на отсутствие значительного числа элементов подлинным триумфом периодического закона было иредсказание Менделеевым свойств недостающих элементов, которые были вскоре открыты. Более того, целая группа элементов, открытая Рамзаем (пулевая группа), уложилась в первоначальную систему. Необходимо отметить, что число элементов в законченных периодах равно 2, 8, 8, 18, 18 и 32 или 2Хп , где п последовательно принимает значения 1, 2, 3 и 4. Из табл. 1 и 2 видно, что лишь немногие элементы имеют целочисленные атомные веса по отношению к кислороду, атомный вес которого был принят за 16,0000, хотя для легких элементов отклонения от целочисленных значений часто очень невелики. Не только сами атомные веса, но и их отклонения от целочисленных величин имеют большое теоретическое значение. [c.187]

А. М. Бутлеров и Н. Н. Бекетов еще в 1856 г. высказывали мысль, что наши атомные веса, которые в большинстве случаев не выражаются целыми числами, являются на самом деле средними из целочисленных атомных весов, свойственных различным разновидностям атомов данного элемента. Позднее (в 80-х годах прошлого столетия) А. М. Бутлеров совместно с Б. Ф. Рицца предпринял экспериментальные изыскания в этом направлении. Однако методы, которыми располагала тогда химия, оказались [c.407]

Как известно, понятие химического элемента было введено 200 лет назад Дальтоном (1803 г.) и изначально предполагало тождество всех атомов определённого элемента по всем свойствам, включая их веса. Десятилетие спустя Праут (1816), развивая идеи Дальтона, выдвинул предположение, что все атомы в конечном счёте построены из легчайшего из них — водорода, откуда следовала целочисленность атомных весов всех элементов. Хотя в первом приближении эта гипотеза оправдывалась и продолжала жить в среде учёных (Кларк (1881), Ридберг (1886)), по мере уточнения атомных весов она в ряде случаев начала расходится с опытом, что оставалось одной из загадок химии до начала XX века. Среди тех, кто много размышлял о возможности смешивания атомов различной массы близкой химической природы, был исследователь редкоземельных элементов Крукс (мета-элементы В. Крукса [1]), однако, ему удалось решить проблему разделения этих, крайне близких по своим химическим свойствам, элементов путём использования весьма тонких методов. При этом он убедился, что при исключительной близости химических свойств оптические спектры редкоземельных элементов всё-таки были различными. Так что и после Крукса вопрос о том, являются ли атомы химических элементов идентичными и почему атомные веса многих из них близки к целым числам в единицах массы, составляюш,их 1/16 кислородной, оставался без ответа. [c.38]

Само по себе наличие в ядре мощных сил стяжения непосредственно подтверждается излагаемыми ниже соображениями, основанными на точных значениях атомных весов. Усовершенствование методов масс-спектрографии позволили установить, что массы отдельных изотопов показывают отклонения от целочис-ленности. Хотя последние и меньше 0,1% от величины массового числа (т. е. целочисленного атомного веса), однако они все же действительно имеют место, как то видно хотя бы из следующих примеров [c.443]

Атомистическая теория Дальтона и определение атомных масс некоторых элементов привели английского врача У. Праута к возрождению аристотелевой идеи о существовании некой первичной материи. В основу этого представления, опубликованного в 1815 г., Праут положил уже установленные атомные веса , многие из которых представляли целочисленные кратные атомной массы водорода. Водород представлялся ему первичным элементом, из которого образовались все другие элементы. Двумя годами позднее подобные же идеи выдвинул Иоганн Л. Г. Майнеке, профессор технологии из Галле. Среди открытых к тому времени элементов были известны атомные массы двадцати двух, и их можно было рассматривать как кратные атомной массы водорода. Хотя гипотеза Праута соответствовала натурфилософским идеям о единстве материи, тем не менее Ж. Б. Дюма подверг ее тщательной экспериментальной проверке. Определение атомных масс, проведенное Дюма и особенно Берцелиусом, который достиг в этом высокой степени совершенства, опровергло гипотезу Праута. [c.73]

Особое положение, которое с самого начала занял водород, не могло не привлечь внимания ученых, и в 1811 году химики смогли ознакомиться с гипотезой Уильяма Праута, развившего идею философов древней Греции о единстве ыпра и предположившего, что все элементы образованы из водорода как из самого легкого элемента. Прауту возражал Йенс Якоб Берцелиус, как раз занимавшийся уточнением атомных весов из его опытов следовало, что атомные веса элементов не находятся в целочисленных отношениях к атомному весу водорода. Но, возражали сторонники Праута, атомные веса определены еще недостаточно точно и в качестве примера ссылались па эксперименты Жана Стаса, который в 1840 году исправил атомный вес углерода с 11,26 (эта величина была установлена Берцелиусом) на 12,0. [c.21]

К стр. 43. Бееюэ де-Шанкуртуа в работе О естественной классификации простых тел или радикалов, называемой земным винтом (1863 г.) представляет систему элементов в виде спиральной линии, намотанной на поверхность цилиндра основание цилиндра разделено на 16 равных частей, причем каждому такому делению, по мнению автора, должен соответствовать особый элемент, попадающий на соответствующее место на винтовой линии. На образующей же линии (параллельной оси цилиндра) откладываются значения атомных весов. Основная мысль Шанкуртуа сводится к следующему каждому целочисленному значению атомного в са соответствует особый [c.484]

Применяя периодический закон для объяснения взаимоотношений между химическими элементами, Д. И. Менделеев высказывал гениальные догадки об их превращении. В первом издании Основ химии он склонялся к тому, что атомы должны иметь сложную структуру, что возможно превращение элементов. В 1871 г. для объяснения отсутствия целочислен-ности атомных весов химических элементов Д. И. Менделеев выдвинул следующее положение Вес зависит, конечно, от особого рода движений материи, и нет никакого повода отрицать возможность превращения этого движения в химическую энергию или какой-либо другой вид движения, когда образуются атомы элементов. Два явления, ныне наблюдаемые постоянство веса и неразлагаемость элементов, стоят поныне в тесной, даже исторической связи, и если разложится известный или образуется новый элемент, нельзя отрицать, что не образуется или не уменьшится вес . [c.485]

Берцелиуса поддерживали такие известные специалисты по определению атомных весов элементов,, как П. Дюлон, Тэрнер, Ж- Стас. Однако к 40-м годам XIX века определенные с большой точностью атомные веса углерода , кислорода и кальция, оказавшиеся кратными атомному весу водорода, вновь возбудили интерес к гипотезе Праута. Дюма, Стас, Эрдман и другие ученые стали выступать в ее поддержку. Французский химик Ж. Дюма, не имея возможности отрицать отсутствие кратности атомных весов некоторых элементов атомному весу водорода, модернизировал гипотезу Праута, З тверждая, что существует три разряда элементов атомные веса одних кратны целочисленной величине атомного веса водорода, атомнйш веса других — половине и третьих — 74 величины атомного веса водорода. [c.7]

В таком виде проблема элементов была впервые поставлена А. М. Бутлеровым, и этот замечательный ученый, которому наука обязана созданием структурной теории в химии, был первым, усумнившимся в полной тождественности атомов данного элемента. Эти сомнения возникли у него при поисках разрешения упомянутой выше проблемы целочисленных атомных весов и гипотезы Праута. [c.9]

Уже после первых масспектрографических измерений выяснилось, что атомные веса изолированных изотопов очень близки к целым числам. Объяснение этой целочисленности было дано выше. Все ядра построены из протонов и нейтронов, массы которых приблизительно одинаковы и в общепринятой шкале атомных весов близки к единице. Поэтому с точностью до небольших, но очень существенных, рассматриваемых ниже поправок, атомные веса всех ядер кратны единице. [c.26]

Современная шкила атомных весов, в которой единица равна Vie атом-/ ного веса изотопа кислорода 0 , дает, по счастливой случайности, наиболее/ близкие к целочисленным атомные веса изотопов, так как в ней обе причины отступления от целочисленности в значительной степени компенсируют друг друга каждый протон или нейтрон вносит в сложное ядро приращение атомного веса, превышающее единицу на величину 0,008— [c.27]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология