Prawo Moseleya

Fotograficzna rejestracja linii emisyjnych promieniowania rentgenowskiego Kα i Kβ dla szeregu pierwiastków; należy zauważyć, że dla zastosowanego elementu dyspersyjnego położenie linii jest proporcjonalne do długości fali (nie energii)

Prawo Moseleya – empiryczne prawo fizyczne mówiące, że pierwiastki kwadratowe z częstotliwości linii widm rentgenowskiego ${\displaystyle \nu '}$ pierwiastków chemicznych różniących się liczbą atomową Z układają się na linii prostej:

${\displaystyle \nu =k(Z-\sigma )^{2},}$

gdzie:

${\displaystyle \nu '={\frac {1}{\lambda }}}$ – częstość promieniowania rentgenowskiego,

${\displaystyle \lambda }$ – długość fali promieniowania,

${\displaystyle \nu ={\frac {c}{\lambda }}=c\nu '}$ – częstotliwość promieniowania, gdzie ${\displaystyle c}$ prędkość światła,

${\displaystyle Z}$ – ładunek jądra (liczba atomowa),

${\displaystyle k,\sigma }$ – stałe dla danej linii widmowej^[1].

Prawo powyższe zostało sformułowane w 1914 r. przez Henry’ego Moseleya^[1].

Można je też zapisać dla częstotliwości promieniowania jako notacja Siegbahna

${\displaystyle \nu _{\mathrm {K\alpha 1} }={\frac {3}{4}}k(Z-\sigma )^{2}\quad {}}$ gdzie: ${\displaystyle {}\;k=k'\cdot c,}$ ${\displaystyle {}\quad k'=}$ stała Rydberga

lub dla energii kwantów promieniowania rentgenowskiego (odpowiada energii przejść elektronowych w atomie):

${\displaystyle E_{\mathrm {K\alpha 1} }={\frac {3}{4}}k_{E}(Z-\sigma )^{2},\quad {}}$ gdzie: ${\displaystyle {}\;k_{E}=k'hc,}$ ${\displaystyle {}\quad k'=}$ stała Rydberga,

gdzie:

${\displaystyle h}$ – stała Plancka, ${\displaystyle E=h\nu =h{\frac {c}{\lambda }}.}$

Widma rentgenowskie pierwiastków chemicznych, tzw. widma charakterystyczne, układają się w charakterystyczne serie nazywane ${\displaystyle \mathrm {K,L,M} ...}$ (seria ${\displaystyle \mathrm {K} }$ odpowiada największej energii), których najbardziej energetyczne linie oznaczane są odpowiednio ${\displaystyle \mathrm {K} _{\mathrm {\alpha } 1},\mathrm {L} _{\mathrm {\alpha } 1},\mathrm {M} _{\mathrm {\alpha } 1}.}$

• Dla serii ${\displaystyle \mathrm {K} ,\sigma =1}$
• Dla serii ${\displaystyle \mathrm {L} ,\sigma =7{,}4}$ (w przybliżeniu)

Prawo Moseleya było wykorzystane do odkrycia „brakujących pierwiastków”, np. Hf prawie identyczny chemicznie z cyrkonem Zr został zidentyfikowany w 1923 roku dzięki swojemu widmu rentgenowskiemu przez Holendra Dirka Costera i Węgra György von Hevesy’ego.

Przypisy