Historia de la tabla periódica VII

Los rayos X fueron una de las primeras técnicas instrumentales aplicadas para el refinamiento de la tabla periódica y el estudio de la materia.

Los rayos X revelan los misterios de la tabla periódica

Después de que Charles Glover Barkla descubriera los rayos X característicos emitidos por los metales en 1906, el físico inglés Henry Moseley consideró una posible correlación entre las emisiones de rayos X y las propiedades físicas de los elementos.

Henry Moseley, junto con Charles Galton Darwin, Niels Bohr y George de Hevesy, propuso que la masa atómica (A) o carga nuclear (Z) puede estar matemáticamente relacionada con las propiedades físicas. La importancia de estas propiedades atómicas se determinó en el experimento Geiger-Marsden, en el que se descubrió el núcleo atómico y su carga.

En 1913, el físico holandés aficionado Antonius van den Broek fue el primero en proponer que el número atómico (carga nuclear) determinara la colocación de los elementos en la tabla periódica. Determinó correctamente el número atómico de todos los elementos hasta el número atómico 50 (estaño), aunque cometió varios errores con elementos más pesados.

Historia de la tabla periódica VII

Sin embargo, Broek no tenía ningún método para verificar experimentalmente los números atómicos de los elementos; por lo tanto, todavía se creía que eran una consecuencia del peso atómico, que seguía siendo utilizado para ordenar los elementos.

Numero vs peso atómico

Moseley estaba decidido a probar la hipótesis de Broek. Después de un año de investigación de las líneas de Fraunhofer de varios elementos, encontró una relación entre la longitud de onda de rayos X de un elemento y su número atómico.

Con esto, Moseley obtuvo las primeras mediciones precisas de los números atómicos y determinó una secuencia absoluta de los elementos, lo que le permitió reestructurar la tabla periódica.

La investigación de Moseley resolvió inmediatamente las discrepancias entre el peso atómico y las propiedades químicas, donde la secuenciación estrictamente por peso atómico resultaría en grupos con propiedades químicas inconsistentes.

Por ejemplo, sus mediciones de longitudes de onda de rayos X le permitieron colocar correctamente el argón (Z = 18) antes del potasio (Z = 19), el cobalto (Z = 27) antes del níquel (Z = 28), así como el telurio (Z = 52) antes del yodo (Z = 53), en línea con las tendencias periódicas.

La determinación de los números atómicos también clarificó el orden de los elementos raros de la tierra químicamente similares; también se utilizó para confirmar que el supuesto descubrimiento de Georges Urbain de un nuevo elemento raro de la tierra (celtium) era inválido, lo que le valió a Moseley la aclamación para esta técnica.

Karl Manne Georg Siegbahn
Karl Manne Georg Siegbahn

El físico sueco Karl Siegbahn continuó el trabajo de Moseley con elementos más pesados que el oro (Z = 79), y encontró que el elemento más pesado conocido en ese momento, el uranio, tenía el número atómico 92.

Para determinar el número atómico más grande identificado, se determinaron de manera concluyente las brechas en la secuencia de números atómicos donde un número atómico no tenía ningún elemento correspondiente conocido; las brechas ocurrieron en los números atómicos 43, 61, 72, 75, 85, y 87.