Metal Pattern Part 3 - Lahat ng Iba pa
Pagkatapos ng lithium, na lalong ginagamit sa modernong ekonomiya, at sodium at potassium, na kabilang sa pinakamahalagang elemento sa industriya at buhay na mundo, dumating na ang oras para sa natitirang mga elemento ng alkalina. Bago sa amin ay rubidium, cesium at franc.
Ang huling tatlong elemento ay halos magkapareho sa bawat isa, at sa parehong oras ay may mga katulad na katangian na may potasa at kasama nito ay bumubuo ng isang subgroup na tinatawag na potasa. Dahil halos tiyak na hindi ka makakagawa ng anumang mga eksperimento sa rubidium at cesium, dapat kang makuntento sa iyong sarili sa impormasyon na ang mga ito ay tumutugon tulad ng potassium at ang kanilang mga compound ay may parehong solubility gaya ng mga compound nito.
1. Mga ama ng spectroscopy: Robert Wilhelm Bunsen (1811-99) sa kaliwa, Gustav Robert Kirchhoff (1824-87) sa kanan
Maagang pag-unlad sa spectroscopy
Ang kababalaghan ng pagkulay ng apoy na may mga compound ng ilang mga elemento ay kilala at ginamit sa paggawa ng mga paputok bago pa sila pinakawalan sa malayang estado. Sa simula ng ikalabinsiyam na siglo, pinag-aralan ng mga siyentipiko ang mga parang multo na linya na lumilitaw sa liwanag ng Araw at ibinubuga ng pinainit na mga compound ng kemikal. Noong 1859, dalawang German physicist - Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff - bumuo ng isang aparato para sa pagsubok ng ibinubuga na ilaw (1). Ang unang spectroscope ay may isang simpleng disenyo: ito ay binubuo ng isang prisma na naghihiwalay ng liwanag sa parang multo na mga linya at eyepiece na may lens para sa kanilang pagmamasid (2). Ang pagiging kapaki-pakinabang ng spectroscope para sa pagsusuri ng kemikal ay agad na napansin: ang sustansya ay nahahati sa mga atomo sa mataas na temperatura ng apoy, at ang mga ito ay naglalabas ng mga linyang katangian lamang ng kanilang mga sarili.
2. G. Kirchhoff sa spectroscope
3. Metallic cesium (http://images-of-elements.com)
Sinimulan nina Bunsen at Kirchhoff ang kanilang pananaliksik at pagkaraan ng isang taon ay nag-evaporate sila ng 44 toneladang mineral na tubig mula sa isang bukal sa Durkheim. Lumitaw ang mga linya sa sediment spectrum na hindi maiugnay sa anumang elementong kilala noong panahong iyon. Si Bunsen (siya rin ay isang chemist) ay naghiwalay ng chloride ng isang bagong elemento mula sa sediment, at ibinigay ang pangalan sa metal na nilalaman nito. CEZ batay sa malakas na asul na mga linya sa spectrum nito (Latin = asul) (3).
Pagkalipas ng ilang buwan, noong 1861, sinuri ng mga siyentipiko ang spectrum ng deposito ng asin nang mas detalyado at natuklasan ang pagkakaroon ng isa pang elemento dito. Nagawa nilang ihiwalay ang chloride nito at matukoy ang atomic mass nito. Dahil ang mga pulang linya ay malinaw na nakikita sa spectrum, ang bagong lithium metal ay pinangalanan rubid (mula sa Latin = madilim na pula) (4). Ang pagtuklas ng dalawang elemento sa pamamagitan ng spectral analysis ay nakakumbinsi sa mga chemist at physicist. Sa mga sumunod na taon, ang spectroscopy ay naging isa sa mga pangunahing tool sa pananaliksik, at ang mga pagtuklas ay umulan tulad ng isang cornucopia.
4. Metal rubidium (http://images-of-elements.com)
Rubid hindi ito bumubuo ng sarili nitong mga mineral, at ang cesium ay isa lamang (5). Parehong elemento. Ang ibabaw na layer ng Earth ay naglalaman ng 0,029% rubidium (ika-17 na lugar sa listahan ng mga elemental na kasaganaan) at 0,0007% cesium (ika-39 na lugar). Ang mga ito ay hindi mga bioelement, ngunit ang ilang mga halaman ay piling nag-iimbak ng rubidium, tulad ng tabako at mga sugar beet. Mula sa isang physicochemical point of view, ang parehong mga metal ay "potassium on steroids": kahit na mas malambot at fusible, at mas reaktibo (halimbawa, sila ay kusang nag-aapoy sa hangin, at kahit na tumutugon sa tubig na may pagsabog).
sa pamamagitan ng ito ang pinaka "metal" na elemento (sa kemikal, hindi sa kolokyal na kahulugan ng salita). Tulad ng nabanggit sa itaas, ang mga katangian ng kanilang mga compound ay katulad din sa mga katulad na potassium compound.
5 Ang Pollucite Ang Tanging Cesium Mineral (USGS)
metalikong rubidium at ang cesium ay nakukuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng kanilang mga compound na may magnesium o calcium sa isang vacuum. Dahil ang mga ito ay kailangan lamang upang makabuo ng ilang uri ng solar cell (ang ilaw ng insidente ay madaling naglalabas ng mga electron mula sa kanilang mga ibabaw), ang taunang produksyon ng rubidium at cesium ay nasa order ng daan-daang kilo. Ang kanilang mga compound ay hindi rin malawakang ginagamit.
Tulad ng potasa, isa sa mga isotopes ng rubidium ay radioactive. Ang Rb-87 ay may kalahating buhay na 50 bilyong taon, kaya ang radiation ay napakababa. Ang isotope na ito ay ginagamit sa petsa ng mga bato. Ang Cesium ay walang natural na nagaganap na radioactive isotopes, ngunit CS-137 ay isa sa mga produkto ng fission ng uranium sa mga nuclear reactor. Ito ay nahiwalay sa mga ginastos na fuel rods dahil ang isotope na ito ay ginamit bilang pinagmumulan ng g-radiation, halimbawa, upang sirain ang mga cancerous na tumor.
Sa karangalan ng France
6. Ang nakatuklas ng wikang Pranses - Marguerite Perey (1909-75)
Nakita na ni Mendeleev ang pagkakaroon ng lithium metal na mas mabigat kaysa sa cesium at binigyan ito ng isang gumaganang pangalan. Hinanap ito ng mga chemist sa iba pang mga lithium mineral dahil, tulad ng kanilang kamag-anak, dapat itong naroroon. Ilang beses na tila natuklasan ito, bagaman hypothetically, ngunit hindi naging materyal.
Noong unang bahagi ng 87s, naging malinaw na ang elementong 1914 ay radioactive. Noong 227, malapit nang matuklasan ng mga Austrian physicist. S. Meyer, W. Hess, at F. Panet ay naobserbahan ang mahinang alpha radiation mula sa actinium-89 (bilang karagdagan sa mga abundantly secreted beta particle). Dahil ang atomic number ng actinium ay 87, at ang paglabas ng isang alpha particle ay dahil sa "pagbawas" ng elemento sa dalawang lugar sa periodic table, ang isotope na may atomic number 223 at mass number XNUMX ay dapat, gayunpaman, Ang mga alpha particle na may katulad na enerhiya (ang hanay ng mga particle sa hangin ay sinusukat nang proporsyonal sa kanilang enerhiya) ay nagpapadala din ng isotope ng protactinium, ang ibang mga siyentipiko ay nagmungkahi ng kontaminasyon ng gamot.
Di nagtagal sumiklab ang digmaan at nakalimutan ang lahat. Noong 30s, ang mga particle accelerator ay idinisenyo at ang mga unang artipisyal na elemento ay nakuha, tulad ng pinakahihintay na astatium na may atomic number na 85. Sa kaso ng elemento 87, ang antas ng teknolohiya noong panahong iyon ay hindi nagpapahintulot sa pagkuha ng kinakailangang halaga ng materyal para sa synthesis. Ang French physicist ay nagtagumpay nang hindi inaasahan Marguerite Perey, estudyante ng Maria Sklodowska-Curie (6). Siya, tulad ng mga Austrian isang-kapat ng isang siglo na ang nakalilipas, pinag-aralan ang pagkabulok ng actinium-227. Ang pag-unlad ng teknolohiya ay naging posible upang makakuha ng isang dalisay na paghahanda, at sa pagkakataong ito ay walang sinuman ang nag-aalinlangan na siya ay nakilala sa wakas. Pinangalanan siya ng explorer Pranses bilang karangalan sa kanilang sariling bayan. Ang Elemento 87 ay ang huling natuklasan sa mga mineral, ang mga kasunod ay nakuha nang artipisyal.
Pranses ito ay nabuo sa gilid na sangay ng radioactive series, sa isang proseso na may mababang kahusayan at, bukod dito, ay napaka-maikli ang buhay. Ang pinakamatibay na isotope na natuklasan ni Mrs. Perey, Fr-223, ay may kalahating buhay na mahigit 20 minuto lamang (ibig sabihin, 1/8 na lang ng orihinal na halaga ang natitira pagkatapos ng isang oras). Kinakalkula na ang buong globo ay naglalaman lamang ng halos 30 gramo ng franc (isang ekwilibriyo ang naitatag sa pagitan ng nabubulok na isotope at ng bagong nabuong isotope).
Kahit na ang nakikitang bahagi ng mga compound ng franc ay hindi nakuha, ang mga katangian nito ay pinag-aralan, at natagpuan na ito ay kabilang sa alkaline group. Halimbawa, kapag ang perchlorate ay idinagdag sa isang solusyon na naglalaman ng mga franc at potassium ions, ang namuo ay magiging radioactive, hindi ang solusyon. Ang pag-uugaling ito ay nagpapatunay na ang FrClO4 bahagyang natutunaw (namuo na may KClO4), at ang mga katangian ng francium ay katulad ng sa potassium.
France, paano siya...
… Kung makakakuha ako ng sample nito na nakikita ng mata? Siyempre, malambot na parang waks, at marahil ay may ginintuang kulay (ang cesium sa itaas nito ay napakalambot at madilaw-dilaw ang kulay). Matutunaw ito sa 20-25°C at mag-vaporize sa paligid ng 650°C (tantiya batay sa data mula sa nakaraang episode). Bilang karagdagan, ito ay magiging napaka-chemically active. Samakatuwid, dapat itong itago nang walang access sa oxygen at moisture at sa isang lalagyan na nagpoprotekta laban sa radiation. Ito ay kinakailangan upang magmadali sa mga eksperimento, dahil sa loob ng ilang oras ay halos wala nang French na natitira.
Honorary lithium
Tandaan ang mga pseudo-halogen mula sa halogen cycle noong nakaraang taon? Ito ay mga ions na kumikilos tulad ng mga anion tulad ng Cl- o hindi-. Kabilang dito ang, halimbawa, cyanides CN- at mga moles ng SCN-, na bumubuo ng mga asin na may solubility na katulad ng sa pangkat 17 anion.
Ang mga Lithuanians ay mayroon ding tagasunod, na ang ammonium ion NH. 4 + - isang produkto ng paglusaw ng ammonia sa tubig (ang solusyon ay alkalina, bagaman mas mahina kaysa sa kaso ng alkali metal hydroxides) at ang reaksyon nito sa mga acid. Ang ion ay katulad na tumutugon sa mas mabibigat na alkali na mga metal, at ang pinakamalapit na kaugnayan nito ay sa potassium, halimbawa, ito ay katulad ng laki sa potassium cation at madalas na pinapalitan ang K+ sa mga natural na compound nito. Ang mga metal na lithium ay masyadong reaktibo upang makuha sa pamamagitan ng electrolysis ng mga may tubig na solusyon ng mga asin at hydroxides. Gamit ang isang mercury electrode, ang isang metal na solusyon sa mercury (amalgam) ay nakuha. Ang ammonium ion ay katulad ng mga alkali metal na ito rin ay bumubuo ng isang amalgam.
Sa sistematikong kurso ng pagsusuri ng L.mga materyales ng magnesium ion ay ang huling natuklasan. Ang dahilan ay ang mahusay na solubility ng kanilang mga chlorides, sulfates at sulfides, na nangangahulugan na hindi sila namuo sa ilalim ng pagkilos ng mga dating idinagdag na reagents na ginamit upang matukoy ang pagkakaroon ng mas mabibigat na metal sa sample. Bagaman ang mga ammonium salt ay lubos na natutunaw, ang mga ito ay napansin sa pinakadulo simula ng pagsusuri, dahil hindi sila nakatiis sa pag-init at pagsingaw ng mga solusyon (madali silang nabubulok sa pagpapalabas ng ammonia). Ang pamamaraan ay malamang na kilala sa lahat: isang solusyon ng isang malakas na base (NaOH o KOH) ay idinagdag sa sample, na nagiging sanhi ng pagpapalabas ng ammonia.
Sam ammonia ito ay nakita sa pamamagitan ng amoy o sa pamamagitan ng paglalagay ng isang unibersal na piraso ng papel na binasa ng tubig sa leeg ng test tube. NH gas3 natutunaw sa tubig at ginagawang alkaline ang solusyon at nagiging asul ang papel.
7. Pagtukoy ng mga ammonium ions: sa kaliwa, ang test strip ay nagiging asul sa ilalim ng pagkilos ng pinakawalan na ammonia, sa kanan, isang positibong resulta ng Nessler test
Kung ang ammonia ay napansin sa pamamagitan ng amoy, tandaan ang mga patakaran para sa paggamit ng ilong sa laboratoryo. Samakatuwid, huwag sumandal sa daluyan ng reaksyon, idirekta ang mga singaw patungo sa iyong sarili gamit ang paggalaw ng iyong kamay ng tagahanga at huwag lumanghap ang hangin na "buong dibdib", ngunit hayaang maabot ng aroma ng tambalan ang iyong ilong nang mag-isa.
Ang solubility ng ammonium salts ay katulad ng analogous potassium compounds, kaya maaaring nakakaakit na maghanda ng ammonium perchlorate NH.4ClO4 at isang kumplikadong tambalan na may kobalt (para sa mga detalye, tingnan ang nakaraang episode). Gayunpaman, ang mga pamamaraan na ipinakita ay hindi angkop para sa pag-detect ng napakaliit na halaga ng ammonia at ammonium ions sa isang sample. Sa mga laboratoryo, ang Nessler's reagent ay ginagamit para sa layuning ito, na namuo o nagbabago ng kulay kahit na may mga bakas ng NH.3 Na (7).
Gayunpaman, mahigpit kong ipinapayo laban sa paggawa ng angkop na pagsusuri sa bahay, dahil kinakailangang gumamit ng mga nakakalason na mercury compound.
Maghintay hanggang ikaw ay nasa isang propesyonal na laboratoryo sa ilalim ng propesyonal na pangangasiwa ng isang tagapagturo. Ang Chemistry ay kaakit-akit, ngunit - para sa mga hindi alam ito o pabaya - maaari itong maging mapanganib.
Tingnan din ang:
