Сейчас имя Эдварда Морли вспоминают в основном в связи со знамени­тым опытом Майкельсона — Морли, к которому химика Морли привлёк американский физик Альберт Абрахам Майкельсон (1852—1931). Иссле­дователи установили отсутствие так называемого эфирного ветра, из че­го следовало постоянство скорости света.

Имея сан священника, Морли очень интересовался «универсальными константами природы», считая, что в них проявляется «благословение Соз­дателя». Среди современников профессор химии Морли прославился глав­ным образом точнейшими определениями атомных масс ряда элемен­тов. Эти его работы связаны с попытками обосновать гипотезу Праута. В 1891 г. несколько американских химиков обратились к Морли с насто­ятельной просьбой «раз и навсегда разделаться с Праутом». Ответ Морли был уклончивым. Лишь в 1896 г. он опубликовал, пожалуй, главную свою работу «О плотностях кислорода и водорода и об отношении их атомных весов». В том же году Морли избрали президентом самого пре­стижного научного общества страны — Американской ассоциации содей­ствия науке. И вскоре он выступил с обращением к членам ассоциации, названным «Завершающая глава в истории атомной теории». Основыва­ясь на своих экспериментальных данных, Морли заявил, что гипотеза Праута, наконец, окончательно опровергнута.

В книге «Основы химии» Д. И. Менделеев ярко описал атмосферу Пер­вого международного конгресса химиков: «Присутствовав на этом кон­грессе, я хорошо помню, как велико было разногласие... и как тогда по­следователи Жерара, во главе которых стал итальянский профессор Канниццаро, горячо проводили следствия закона Авогадро. При господ­стве научной свободы (без неё наука не двигалась бы вперёд, окаменела бы, как в средние века) и при одновременной необходимости научного консерватизма (без него корни прошлого изучения не могли бы давать но­вых плодов)... истина... при посредстве конгресса, получила более широ­кое распространение и скоро затем покорила все умы. Тогда сами собою укрепились новые, так называемые жераровские веса атомов и уже с 70-х годов они вошли во всеобщее употребление».

В 1815 г. английский химик и врач Уильям Праут (1785—1850) опубли­ковал статью «О связи между удель­ным весом тел в газообразном состо­янии и весами их атомов», в которой высказал предположение, что атом­ные массы всех элементов являются кратными атомной массе водорода. Значит, если за единицу атомной массы взять водород, относительные атомные массы других элементов должны оказаться целыми числами.

Одной из первых была предложена водородная шкала атомных масс. Атомные массы всех элементов рассчитывались по отношению к атомной массе водорода.

Важнейшей вехой в становлении хи­мической науки назвал Й. Я. Берце­лиус работы английского учёного Джона Дальтона. Именно он напол­нил смутные атомистические воз­зрения древних конкретным химиче­ским содержанием.

Дальтон ввёл понятие о «соотноше­нии весов мельчайших частиц газооб­разных и других тел». Фактически это и есть относительная атомная масса. За её единицу учёный принял массу атома водорода, а для определения масс других атомов использовал най­денный ранее процентный состав раз­личных соединений водорода. Так, Лавуазье установил, что в воде содер­жится 15% водорода и 85% кислоро­да. Отсюда Дальтон вычислил относи­тельную атомную массу кислорода: 85:15=5,67. По данным английского химика Уильяма Остина (1754—1793) о составе аммиака (80 % азота и 20 % водорода) он рассчитал относитель­ную атомную массу азота: 80 : 20 = 4. В 1803 г. Дальтон составил первую в истории таблицу относительных атомных масс некоторых элементов.

По определению, простое вещество — это форма существования химическо­го элемента в свободном состоянии. Но это определение нередко вызыва­ет споры даже среди профессиональ­ных химиков. Возьмём, к примеру, элемент № 1 — водород. Каковы фор­мы его существования? Самые извест­ные — газообразный, жидкий и твёр­дый водород (для этих форм есть своё название — агрегатные состояния ве­щества). Но, оказывается, и в газо­образном водороде при комнатной температуре присутствуют две разно­видности водорода — ортоводород и параводород (они отличаются магнит­ной ориентацией ядер Н), которые можно разделить. Эти два «сорта» во­дорода имеют разные свойства (напри­мер, теплоёмкость). Такие газы, как Н₂, D₂, T₂, HD, HT, DT тоже следует счи­тать простыми веществами, поскольку каждый из них содержит атомы толь­ко одного элемента — водорода.

Современная наука знает об атомах если не всё, то очень многое. Давно известно, что их масса крайне мала. Сейчас массы атомов определены с высокой точностью, вот только вы­ражать их в привычных единицах — граммах — неудобно. Масса атома даже самого тяжёлого из земных эле­ментов, урана, составляет всего лишь 3,952•10^-22 г. Поэтому учёные, как правило, используют относительные атомные массы А_r (где r — начальная буква латинского слова relativus — «относительный»); это безразмерная величина, показывающая отношение массы атома данного элемента к 1/12 массы атома углерода-12. Значения относительных атомных масс изме­рялись (и уточнялись) неоднократно многими учёными.

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева... Химики не переста­ют удивляться её простоте и изящест­ву, будущие специалисты — студен­ты — сложности и запутанности связей между строением атомов и свойствами элементов, а школьни­ки — огромному количеству инфор­мации, которое уместилось всего на одной страничке. Действительно, в каждой ячейке таблицы (а их уже больше сотни) указаны и международ­ный символ элемента, и его название, и порядковый номер, и относительная атомная масса... В полных вариантах содержатся и другие сведения: цветом выделяют принадлежность элемента к тому или иному семейству, указывают строение электронных оболочек, при­водят свойства простых веществ и тип их кристаллической структуры.

Современный облик таблицы — плод долгого и напряжённого труда тысяч и тысяч химиков и физиков. Менделеев вполне мог бы повторить слова английского учёного Дж У. Меллора, который по окончании много­летней работы над своей 16-томной

энциклопедией по неорганической и теоретической химии написал на ти­тульном листе «Посвящается рядовым огромной армии химиков. Их имена забыты, их труд остался...».

В самом деле, немногие знают о том, кто именно уточнил соотноше­ние изотопов олова в природе, пред­ложил современную шкалу атомных масс, впервые разделил мифиче­ский элемент дидим на празеодим и неодим, синтезировал нептуний и об­наружил его следы в земной коре — словом, внёс свой вклад, пусть порой и небольшой, в заполнение ячеек таб­лицы. Корни же этого великого откры­тия уходят вглубь веков, в античность, когда были сформулированы первые идеи об атомах.

Ядра ¹⁴С образуются в атмосфере за счёт взаимодействия нейтронов кос­мического излучения с ядрами азота: ¹⁴₇N+¹₀n®¹⁴₆C+¹₁р. Их период полу­распада Т_1/2 = 5730 лет.

Концентрация ¹⁴С в атмосферном воздухе (в составе СО₂) практически постоянна в течение последних не­скольких десятков тысяч лет и соот­ветствует уровню активности около 15 Бк на 1 г углерода. При фотосин­тезе растения усваивают углекислый газ, содержащий радиоуглерод, за­тем он попадает и в организмы жи­вотных. В результате, активность углерода во всех живых организмах одинакова. Но как только организм погибает, он перестаёт усваивать ра­диоуглерод, а тот, который в нём уже есть, непрерывно распадается.

Если имеется материал раститель­ного или животного происхождения (льняная ткань, шерсть, шёлк, древеси­на, торф, каменный уголь, кожа, кос­ти животных и т. д.), то, измеряя ак­тивность оставшегося радиоуглерода, можно установить возраст образца. За разработку радиоуглеродного метода определения возраста археологиче­ских находок американский учёный Уиллард Фрэнк Либби (1908—1980) получил Нобелевскую премию.

В наши дни радионуклиды известны у большинства химических элементов. Они имеют много самых разных приме­нений, особенно в химии и биохимии. Дело в том, что химическое поведение радионуклидов какого-либо элемента практически такое же, как и у его ста­бильных нуклидов. Но ядра радионук­лидов в момент распада «посылают сиг­нал» о своём присутствии. Учёные разработали аппаратуру, позволяющую надёжно регистрировать сигналы от распада буквально единичных атомов. Благодаря этому становится возмож­ным использовать радионуклиды в ка­честве атомов-меток, так называемых радиоактивных индикаторов.

Например, с помощью фосфора-32 можно установить, как кукуруза усваи­вает из почвы фосфорное удобрение. В удобрение добавляют очень малое ко­личество радионуклида. Далее, анализируя радиоактивность различных час­тей растения, можно определить, быст­ро ли фосфат усваивают корни, с какой скоростью он поступает в листья, стеб­ли или початки и как усвоение удобре­ния зависит от его химической формы (в частности, от того, в виде какой именно соли — аммония, калия или кальция — взят фосфат), от способа введения в почву и других факторов. Полученная информация позволила существенно повысить эффективность применения минеральных удобрений.

  Один из самых давних (хотя и не очень точных) методов определения возраста минералов основан на изуче­нии так называемых окрашенных оре­олов. Часто в прозрачные кристаллы вещества вкраплены крохотные час­тички какого-нибудь радиоактивного минерала, содержащего, например, торий или уран. Он излучает a-частицы, которые распространяются во все стороны с высокой скоростью, причём дальность полёта зависит от их началь­ной скорости и от плотности минера­ла. В воздухе пробег этих частиц изме­ряется несколькими сантиметрами, а в минералах — всего десятками мик­рометров.

В реакциях ядерного синтеза источником нейтронов может служить неболь­шая ампула, в которую помешена смесь бериллия и a-радиоактивного нук­лида, например радия-226 или америция-243. При облучении бериллия a-частицами протекает ядерная реакция ⁹₄Ве+⁴₂Не®¹²₆С+¹₀n, обеспечивающая общий поток источника около 10⁷—10⁸ нейтронов в секунду.

Наиболее мощный источник нейтронов — ядерный реактор. Поток ней­тронов в каналах ядерного реактора достигает 10¹³—10¹⁴ нейтронов в се­кунду на квадратный сантиметр сечения.

Для замедления нейтронов используют материалы, содержащие лёг­кие атомы (атомы элементов с небольшими атомными номерами). Чаше других замедлителями служат обычная вода, тяжёлая вода D₂O, парафин, графит. При столкновении с атомами протия ¹Н, дейтерия или углерода нейтроны теряют бо'льшую часть своей энергии. Важно, что ядра пере­численных атомов сами нейтронов не поглощают.

Для получения радионуклидов ис­пользуют ядерные реакции. От химической ядерная реакция отличается тем, что в ходе её изменяются ядра, и, следо­вательно, одни атомы пре­вращаются в другие. В та­ких реакциях участвуют ядра-мишени атомов раз­личных элементов, а сна­рядами  (бомбардирую­щими частицами)  чаще всего служат нейтроны, протоны, дейтроны (ядра атомов тяжёлого водоро­да — дейтерия ²₁H), a-частицы, а иногда также g-кванты с большой энергией или ядра других атомов  (более лёгких, чем ядра атомов-мишеней).

Первую ядерную реакцию осуще­ствил в 1919 г. Эрнест Резерфорд. Он облучал a-частицами атомы азота.

Эрнест Резерфорд.