Loading article…
化学において、整数則とは同位体の質量は水素原子の質量の整数倍であるというものである。[1]この則は1815年に提唱されたプラウトの仮説の修正版であり、原子量は水素原子の重さの倍数であるというものである。[2]これはまた、 1922年に「質量分析計を用いて多数の非放射性元素の同位体を発見し、整数則を提唱した」功績によりノーベル化学賞を受賞したフランシス・W・アストンにちなんで、アストン整数則[3]としても知られている。[4]
定比例の法則
定比例の法則は1800年頃にジョセフ・プルーストによって定式化され[5]、化合物のすべてのサンプルは質量で同じ元素組成を持つと述べています。ジョン・ドルトンの原子論はこの概念を拡張し、物質は個別の原子で構成され、各元素ごとに1種類の原子が一定の割合で結合して化合物を形成すると説明しました。 [ 6]
プラウトの仮説
1815年、ウィリアム・プラウトは、元素の原子量は水素の原子量の整数倍であるという観察結果を報告した。[7] [8] 彼はその後、水素原子が基本的な物体であり、他の元素は異なる数の水素原子の組み合わせであると仮説を立てた。[9]
アストンの同位体の発見
1920年、フランシス・W・アストンは質量分析計を用いて、プラウトの仮説からの見かけ上の偏差は主に同位体の存在によるものであることを実証した。[10]例えば、アストンは、ネオンには整数則に従って質量が20と22に非常に近い2つの同位体があることを発見し、ネオンの原子量が20.2という整数でない値は、天然ネオンが約90%のネオン20と10%のネオン22の混合物であるという事実によるものだと提唱した。偏差の二次的な原因は、個々の同位体の 結合エネルギーまたは質量欠損である。
中性子の発見
1920年代には、原子核は陽子と電子でできていると考えられており、これが原子の原子番号と原子質量の不一致を説明できると考えられていました。[11] [12] 1932年、ジェームズ・チャドウィックは陽子とほぼ同じ質量の電荷を帯びていない粒子を発見し、これを中性子と名付けました。[13]原子核が陽子と中性子でできているという事実は急速に受け入れられ、チャドウィックは1935年にこの発見によりノーベル物理学賞を受賞しました。 [14]
整数則の現代的な形は、与えられた元素同位体の原子質量は、質量数（陽子と中性子の数）と原子質量単位（陽子、中性子、または水素原子のおおよその質量）の積にほぼ等しいというものです。この規則は、核種と同位体の原子質量を最大 1% の誤差で予測し、誤差の大部分は核結合エネルギーによって引き起こされる質量不足によって説明されます。
参考文献
- ^ Budzikiewicz H, Grigsby RD (2006). 「質量分析と同位体: 研究と議論の世紀」.質量分析レビュー. 25 (1): 146–57. Bibcode :2006MSRv...25..146B. doi :10.1002/mas.20061. PMID 16134128.
- ^ プラウト、ウィリアム (1815)。「気体状態の物体の比重と原子の重さの関係について」。Annals of Philosophy。6 :321–330 。2007年9月8日閲覧。
- ^ クリストファー・G・モリス (1992)。学術出版科学技術辞典。ガルフ・プロフェッショナル・パブリッシング。pp. 169– 。ISBN 978-0-12-200400-1。
- ^ 「1922年ノーベル化学賞」nobelprize.org .ノーベル財団. 1922年. 2014年8月13日閲覧。
- ^ Proust, J.-L. (1799). 銅に関する研究、Ann. chim.、32 :26-54。Henry M. Leicester および Herbert S. Klickstein 著『A Source Book in Chemistry, 1400-1900』、ケンブリッジ、マサチューセッツ州: ハーバード、1952 年、抜粋。2008 年 5 月 8 日にアクセス。
- ^ Dalton, J. (1808). A New System of Chemical Philosophy, 第1巻, マンチェスター。抜粋。2008年5月8日にアクセス。
- ^ ウィリアム・プラウト (1815)。気体状態の物体の比重と原子の重さの関係について。Annals of Philosophy、6: 321–330。オンライン再版
- ^ ウィリアム・プラウト (1816)。気体状態の物体の比重と原子の重さの関係に関する論文の誤りの訂正。Annals of Philosophy、7: 111–13。オンライン再版
- ^ レダーマン、レオン( 1993)。神の粒子。ISBN 9780385312110。
- ^ アストン、フランシス W. (1920)。「大気ネオンの構成」。哲学雑誌。39 ( 6 ) : 449–455。doi :10.1080/14786440408636058。
- ^ Brown, Laurie M. (1978). 「ニュートリノの考え」. Physics Today . 31 (9): 23–28. Bibcode :1978PhT....31i..23B. doi :10.1063/1.2995181.
- ^ Friedlander G.、Kennedy JW、Miller JM (1964)核と放射化学（第2版）、Wiley、pp. 22–23、38–39
- ^チャドウィック、ジェームズ (1932)。 「中性子の存在の可能性」。ネイチャー。129 ( 3252): 312。Bibcode : 1932Natur.129Q.312C。doi : 10.1038/129312a0。
- ^ 「ジェームズ・チャドウィック – 伝記」。ノーベル財団。 2013年4月21日閲覧。
さらに読む
- Harkins WD ( 1925)。「塩素の同位体（同位元素）への分離と原子量の整数則」。Proc . Natl. Acad. Sci. USA . 11 ( 10 ) : 624–8。Bibcode :1925PNAS...11..624H。doi : 10.1073/pnas.11.10.624。PMC 1086175。PMID 16587053。
外部リンク
- 1922年ノーベル賞授賞式スピーチ