Science Focus ( Issue 21)

17 References 參考資料： [1] Sacks, O. W. (2001). Uncle Tungsten: Memories of a Chemical Boyhood . New York, NY: Alfred A. Knopf, Inc. [2] Asimov, I. (1970, April). The Nobel Prize that Wasn’t. The Magazine of Fantasy and Science Fiction. [3] Roberts, J. (2020, April 7). The Dual Legacies of Henry Moseley. Distillations. Retrieved from https://www. sciencehistory.org/distillations/the-dual-legacies-of- henry-moseley. [4] Scerri, E. (2014). Master of Missing Elements. American Scientist, 102 (5), 358. doi:10.1511/2014.110.358 [5] Kean, S. (2010). The Disappearing Spoon: And Other True Tales of Madness, Love, and the History of the World from the Periodic Table of the Elements . United States: Little, Brown and Co. Moseley 一直密切留意著 X 光這個正在當時冒起的範疇 [4]。當一種元素被一連串電子撞擊時，會射出帶獨特能量 的 X 光。此外，每種元素 X 光散射的角度都會稍稍不同， William 和 Lawrence Bragg 這對父子利用了這項資訊在 不久之前發明出一項量度 X 光波長的技術 [2]，這把極具 吸引力的 X 光課題帶到了元素表前。 Moseley 決定繼續這項研究，並有系統地量度每種元 素獨有 X 光的波長。在 1913 年返回牛津大學後，他用非常 簡單的裝置完成了量度。透過在真空管中移動一輛放著 每種元素的小火車並使其穿過電子束，他 成功使用照相底片記錄散射 X 光 的位置 [1]。知道 X 光散 射的角度後，他便 可以計算 出每種元 素獨有 X 光的波 長。Moseley 發現如 果把元素按元素表的順序順著數，散射 X 光的波長就會隨之下降；透過取波長的反 平方根，兩者的關係就會變成一直線 [5]。 這被稱為摩斯利定律（Moseley’s law），Moseley 還對其作出解釋。兩年 前，Rutherford 提出了一個原子結構模 型：在原子裡，帶負電的電子環繞著密度 高而帶正電的原子核旋轉，這些電荷互相 抵消 [5]。Moseley 指出原子的正電荷會 隨著元素在元素表較後的位置而增加， 這令較後的元素能更有效地使電子束停 下，引發更多能量以較高頻率和較短波長 的 X 光放出 [2]。由於這些正電荷不能透 過化學方式被改變，又明顯地是原子的基 本特性，他建議稱之為「原子序（atomic numbers）」。 這項突破性的發現使 Moseley 現在可以一個一個地 替元素「點名」了。如果兩個元素的 X 光波長相差一個最 小的已知值時，它們之間就可能沒有其他元素的存在。由 氫（hydrogen）到鈾（uranium）剛好有 92 個元素，那些 「失蹤」元素的蹤影現在無所遁形了。像 Mendeleev 之 前的工作一樣，Moseley 和其他科學家找出了原子序 43、 61、72、75、85、87 和 91 是未被填補的空隙，它們全部都 在隨後 30 年被填補 [4]。鈷和鎳倒序的情況亦因為鈷有著 較低核電荷這一點被完美解釋，核電荷因此成為了決定元 素表裡排列次序的恰當根據 [4]。 Henry Moseley 為元素的排列賦予了意義，過程中亦 把排列元素週期表背後的依據釐清，使其根據遠不止是停 留在Mendeleev 對化學和物理性質上的觀察 [4]。如果要 說一個曾經「證明」元素表的人，那就非Moseley 不是了。