Historia de la estructura atómica

Estaba leyendo un libro sobre la historia de la estructura atómica ( Química en contexto de Graham Jill y John Holman) y me interesé en algunos puntos que no se explican en el libro.

  1. "Los cálculos basados ​​en los resultados obtenidos por Geiger y Marsden mostraron que el número de cargas positivas era aproximadamente la mitad de su masa atómica relativa".

¿Cómo lo calcularon y llegaron a esa conclusión?

2. "Moseley bombardeó varios elementos con electrones de alta velocidad y descubrió que la longitud de onda y la frecuencia dependían del elemento que usaba". Creo que los rayos X producidos eran rayos X característicos. ¿Tengo razón?

Si es así, entonces si el electrón golpeado era de una capa diferente (aunque sea del mismo elemento), entonces los rayos X producidos serán de diferente longitud de onda y frecuencia. Entonces, ¿por qué el libro afirma que "Sean cuales sean las condiciones, un elemento en particular siempre forma rayos X de la misma frecuencia". (Estaba leyendo sobre las series de Lyman y Balmer, donde la luz emitida por el hidrógeno tiene una longitud de onda diferente dependiendo de en qué capa se encontraba el electrón, y llegué a esta pregunta).

  1. Experimento de Chadwick "Las partículas alfa eliminaron los neutrones de la lámina de berilio y los neutrones emitidos eliminaron los protones de la cera de parafina".

¿Por qué los neutrones del berilio se separaron de su protón y electrón?

  1. (un poco fuera de tema) El espectrómetro de masas calcula la relación carga-masa. Pero, ¿y si hay 2 reacciones que suceden en la cámara?

Los átomos de Ar=20 se ionizan en iones +1 Los átomos de Ar=40 se ionizan en iones +2

¿Será igual su relación de carga a masa, es decir, +1 a 20? Si es así, ¿cómo podemos distinguirlos?

Eso es todo lo que tengo curiosidad por ahora, muchas gracias. :)

Estas son buenas preguntas, pero en este momento es demasiado amplio. Sugeriría dividir algunas de las preguntas; de lo contrario, las respuestas serán demasiado largas.
Hola, Light, ¿podrías decirnos el nombre del libro y hacer lo que Heather pidió anteriormente? Hay mucho tiempo para hacer algunas preguntas separadas. Gracias
Al hacer referencia al experimento de Geiger y Marsden, ¿hace referencia a este experimento oa otro?
Sí, supongo que el libro se refería al experimento de la hoja de oro.
El título del libro es "Química en contexto" de Graham Jill y John Holman. Intenté preguntarle a Chemistry SE sobre estas preguntas (relacionadas con atomic, pero bloquearon (olvidé cómo se llama) y me sugirieron que las publique aquí. Y seguro, dividiré estas preguntas cuando tenga tiempo. ¡Gracias!

Respuestas (1)

Actualizaré esto a medida que encuentre respuestas a sus otras preguntas.

Primera pregunta

Geiger y Marsden en realidad hicieron varios experimentos, todos muy relacionados (y todos explicados en este sitio web ). El relacionado con su pregunta se realizó en 1913, para probar las relaciones que Rutherford calculó y publicó en un artículo de 1911 (The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom).

Geiger y Marsden no sabían cuál era la carga positiva del núcleo de sus metales (después de todo, acababan de descubrir el núcleo), pero asumieron que era proporcional al peso atómico. Probaron específicamente si era proporcional al peso atómico al cuadrado. Entonces, lo que hicieron fue usar el aparato que se muestra a continuación.

aparato marsden geiger

Cubrieron los agujeros en el disco con láminas de oro, estaño, cobre y aluminio y midieron el poder de frenado de cada lámina comparándolo con un espesor equivalente de aire. Contaron el número de centelleos por minuto que producía la lámina en la pantalla. Luego dividieron los centelleos por minuto por el equivalente en aire de la lámina y luego lo dividieron nuevamente por la raíz cuadrada del peso atómico. Por lo tanto, Geiger y Marsden obtuvieron el número fijo de centelleos que produce un número fijo de átomos para cada metal. Luego, para cada metal, dividieron este número por el cuadrado del peso atómico y encontraron que las proporciones eran más o menos iguales. Por lo tanto, demostraron que s ∝ q norte 2 (dónde q norte es la carga positiva del núcleo atómico).

Segunda pregunta

Para su segunda pregunta, sobre el experimento de Moseley, sí, eran rayos X característicos. Este sitio web brinda más información sobre la ley de Moseley y este sitio web brinda más información sobre el propio Moseley y sus otros logros (dato curioso: predijo la existencia del elemento 61, que terminó llamándose promethium).

En respuesta a la segunda parte de su segunda pregunta, el espectro de luz emitido por los átomos es proporcional al cuadrado de Z , la carga en su núcleo (en el modelo de Bohr del átomo). Moseley pudo confirmar que los espectros de luz emitidos eran efectivamente proporcionales a Z , y formuló la ley de Moseley:

F = k 1 ⋅ ( Z − k 2 )

Dónde F es el de la principal, o k línea de emisión de rayos X, y k 1 y k 2 son constantes dependiendo del tipo de línea.

Tercera pregunta

Para su tercera pregunta, usó el berilio para crear radiación. Luego apuntó la radiación a la cera de parafina, y dado que la cera de parafina tiene un alto contenido de hidrógeno y, por lo tanto, ofrece un objetivo denso con protones, y los neutrones tienen casi la misma masa, los protones se dispersan fácilmente cuando la radiación los golpea. Chadwick observó la distancia a la que se dispersaron los protones y cómo la radiación impactó en los átomos de varios gases y concluyó que la radiación estaba formada por partículas sin carga con aproximadamente la misma masa que el protón, también conocido como neutrón.

Ahora, por qué el berilio emitía neutrones. (Consulte este sitio web para obtener más información; aquí se proporciona un resumen). 9 B mi libera más neutrones de los que absorbe: este isótopo en particular sufre una reacción (n, 2n), que se puede describir a continuación como

9 4 B mi + norte → 2 ( 4 2 H mi ) + 2 norte

Los neutrones también pueden liberarse cuando los núcleos de berilio son golpeados por partículas alfa energéticas y cuando el berilio es bombardeado por rayos gamma.

Cuarta pregunta

No estoy muy seguro de entender esta pregunta. Sí, los espectrómetros de masas calculan la relación carga/masa, pero también se detectan mediante un mecanismo como un multiplicador de electrones y los átomos/iones de la muestra se pueden correlacionar con patrones de fragmentación conocidos. Este sitio web y este sitio web pueden serle útiles; especialmente el segundo enlace.

¡Espero que esto ayude!

Ah, ya veo... La pregunta 2 está bastante aclarada, pero nuevamente, esto lleva a otra pregunta... Moseley usó k1 y k2, y es un par de constantes de diferente valor, dependiendo de las transiciones. ¿Cómo supo si la línea era K alfa (electrón expulsado exactamente de la primera capa) o L alfa (electrón expulsado de la segunda capa)? ¡Gracias!
Respondí las preguntas 1, 3 y 4 ahora, ¿hay alguna pregunta de seguimiento sobre ellas?
¡Muchas gracias! Déjame decirte si tengo alguna pregunta de seguimiento. En este momento me pregunto cómo Moseley supo exactamente si la línea era K alfa o L alfa. De todos modos, parece que no puedo abrir el enlace al "Aparato Geiger Marsden".
Eh... eso es extraño. Me funciona el enlace. Investigaré tu seguimiento.
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