Elemental na aristokrasya

Ang bawat hilera ng periodic table ay nagtatapos sa dulo. Mahigit isang daang taon na ang nakalilipas, ang kanilang pag-iral ay hindi man lang dapat. Pagkatapos ay humanga sila sa mundo sa kanilang mga kemikal na katangian, o sa halip ang kanilang kawalan. Kahit na sa paglaon sila ay naging isang lohikal na kahihinatnan ng mga batas ng kalikasan. mga noble gas.

Sa paglipas ng panahon, sila ay "nagsimulang kumilos", at sa ikalawang kalahati ng huling siglo nagsimula silang maiugnay sa hindi gaanong marangal na mga elemento. Simulan natin ang kwento ng elementary high society tulad nito:

Matagal na panahon…

… May isang panginoon.

Lord Henry Cavendish (1731-1810) sa isang lumang sketch.

Henry Cavendish kabilang siya sa pinakamataas na aristokrasya ng Britanya, ngunit interesado siyang malaman ang mga lihim ng kalikasan. Noong 1766, natuklasan niya ang hydrogen, at pagkaraan ng labinsiyam na taon ay nagsagawa siya ng isang eksperimento kung saan nakahanap siya ng isa pang elemento. Nais niyang malaman kung ang hangin ay naglalaman ng iba pang mga sangkap maliban sa kilala nang oxygen at nitrogen. Pinuno niya ng hangin ang isang baluktot na tubo ng salamin, inilubog ang mga dulo nito sa mga sisidlan ng mercury at nagpasa ng mga electric discharge sa pagitan nila. Ang mga spark ay naging sanhi ng nitrogen upang pagsamahin sa oxygen, at ang mga nagresultang acidic compound ay hinihigop ng alkali solution. Sa kawalan ng oxygen, ipinakain ito ni Cavendish sa tubo at ipinagpatuloy ang eksperimento hanggang sa maalis ang lahat ng nitrogen. Ang eksperimento ay tumagal ng ilang linggo, kung saan ang dami ng gas sa tubo ay patuloy na bumababa. Sa sandaling maubos ang nitrogen, inalis ni Cavendish ang oxygen at nalaman na umiiral pa rin ang bula, na tinatantya niya na ¹/₁₂₀ paunang dami ng hangin. Ang Panginoon ay hindi nagtanong tungkol sa likas na katangian ng mga nalalabi, na isinasaalang-alang ang epekto ay isang pagkakamali ng karanasan. Ngayon alam natin na malapit na siyang magbukas argon, ngunit tumagal ng higit sa isang siglo upang makumpleto ang eksperimento.

misteryo ng solar

Ang mga solar eclipses ay palaging nakakaakit ng atensyon ng mga ordinaryong tao at mga siyentipiko. Noong Agosto 18, 1868, ang mga astronomo na nagmamasid sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay unang gumamit ng spectroscope (na idinisenyo wala pang sampung taon na ang nakalilipas) upang pag-aralan ang mga prominenteng solar, na malinaw na nakikita gamit ang isang madilim na disk. Pranses Pierre Janssen sa ganitong paraan pinatunayan niya na ang solar corona ay pangunahing binubuo ng hydrogen at iba pang elemento ng daigdig. Ngunit sa susunod na araw, muli niyang pinagmamasdan ang Araw, napansin niya ang isang dati nang hindi inilarawang parang multo na linya na matatagpuan malapit sa katangian ng dilaw na linya ng sodium. Hindi ito nagawang iugnay ni Janssen sa anumang elementong kilala noong panahong iyon. Ang parehong obserbasyon ay ginawa ng isang Ingles na astronomo Norman Locker. Ang mga siyentipiko ay naglagay ng iba't ibang mga hypotheses tungkol sa mahiwagang bahagi ng ating bituin. Pinangalanan siya ni Lockyer mataas na enerhiya na laser, sa ngalan ng Griyegong diyos ng araw - Helios. Gayunpaman, karamihan sa mga siyentipiko ay naniniwala na ang dilaw na linya na kanilang nakita ay bahagi ng hydrogen spectrum sa napakataas na temperatura ng bituin. Noong 1881, isang Italyano na pisiko at meteorologist Luigi Palmieri pinag-aralan ang mga gas ng bulkan ng Vesuvius gamit ang spectroscope. Sa kanilang spectrum, natagpuan niya ang isang dilaw na banda na nauugnay sa helium. Gayunpaman, inilarawan ni Palmieri ang mga resulta ng kanyang mga eksperimento nang malabo, at hindi kinumpirma ng iba pang mga siyentipiko ang mga ito. Alam na natin ngayon na ang helium ay matatagpuan sa mga bulkan na gas, at ang Italy ay maaaring ang unang nakakita sa terrestrial helium spectrum.

Ilustrasyon mula 1901 na nagpapakita ng kagamitan para sa eksperimento sa Cavendish

Pagbubukas sa ikatlong decimal na lugar

Sa simula ng huling dekada ng ika-XNUMX na siglo, ang English physicist Panginoon Rayleigh (John William Strutt) ay nagpasya na tumpak na matukoy ang mga densidad ng iba't ibang mga gas, na naging posible upang tumpak na matukoy ang atomic na masa ng kanilang mga elemento. Si Rayleigh ay isang masigasig na eksperimento, kaya nakakuha siya ng mga gas mula sa iba't ibang uri ng mga mapagkukunan upang makita ang mga impurities na magpapalsipikasyon ng mga resulta. Nagawa niyang bawasan ang pagkakamali ng determinasyon sa daan-daang porsyento, na noong panahong iyon ay napakaliit. Ang nasuri na mga gas ay nagpakita ng pagsunod sa tinukoy na density sa loob ng error sa pagsukat. Hindi ito nakakagulat sa sinuman, dahil ang komposisyon ng mga kemikal na compound ay hindi nakasalalay sa kanilang pinagmulan. Ang pagbubukod ay nitrogen - mayroon lamang itong ibang density depende sa paraan ng paggawa. Nitrogen atmospheric (nakuha mula sa hangin pagkatapos ng paghihiwalay ng oxygen, singaw ng tubig at carbon dioxide) ay palaging mas mabigat kaysa kemikal (nakuha sa pamamagitan ng agnas ng mga compound nito). Ang pagkakaiba, kakaiba, ay pare-pareho at umabot sa halos 0,1%. Si Rayleigh, na hindi maipaliwanag ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, ay bumaling sa ibang mga siyentipiko.

Tulong na iniaalok ng isang chemist William Ramsay. Napagpasyahan ng parehong mga siyentipiko na ang tanging paliwanag ay ang pagkakaroon ng isang admixture ng isang mas mabibigat na gas sa nitrogen na nakuha mula sa hangin. Nang makita nila ang paglalarawan ng eksperimento sa Cavendish, naramdaman nilang nasa tamang landas sila. Inulit nila ang eksperimento, sa pagkakataong ito ay gumagamit ng modernong kagamitan, at sa lalong madaling panahon mayroon silang sample ng hindi kilalang gas sa kanilang pag-aari. Ipinakita ng spectroscopic analysis na ito ay umiiral nang hiwalay sa mga kilalang substance, at ipinakita ng iba pang pag-aaral na ito ay umiiral bilang hiwalay na mga atomo. Sa ngayon, ang mga naturang gas ay hindi pa nalalaman (mayroon kaming O₂, N₂, H₂), kaya nangangahulugan din iyon ng pagbubukas ng bagong elemento. Sinubukan siyang gawin nina Rayleigh at Ramsay argon (Griyego = tamad) upang tumugon sa iba pang mga sangkap, ngunit walang pakinabang. Upang matukoy ang temperatura ng condensation nito, bumaling sila sa nag-iisang tao sa mundo noong panahong iyon na may naaangkop na kagamitan. Ito ay Karol Olszewski, propesor ng kimika sa Jagiellonian University. Ang Olshevsky ay nagtunaw at nagpapatibay ng argon, at natukoy din ang iba pang mga pisikal na parameter nito.

Ang ulat nina Rayleigh at Ramsay noong Agosto 1894 ay nagdulot ng isang mahusay na taginting. Ang mga siyentipiko ay hindi makapaniwala na ang mga henerasyon ng mga mananaliksik ay napabayaan ang 1% na bahagi ng hangin, na naroroon sa Earth sa isang halaga na mas malaki kaysa sa, halimbawa, pilak. Kinumpirma ng mga pagsubok ng iba ang pagkakaroon ng argon. Ang pagtuklas ay nararapat na ituring na isang mahusay na tagumpay at isang tagumpay ng maingat na eksperimento (sinasabing ang bagong elemento ay nakatago sa ikatlong decimal na lugar). Gayunpaman, walang inaasahan na magkakaroon ng ...

… Isang buong pamilya ng mga gas.

Helium group (atomic number sa itaas, atomic mass sa ibaba).

Bago pa man lubusang masuri ang atmospera, makalipas ang isang taon, naging interesado si Ramsay sa isang artikulo sa journal ng geology na nag-ulat ng paglabas ng gas mula sa uranium ores kapag nalantad sa acid. Sinubukan muli ni Ramsay, sinuri ang nagresultang gas gamit ang isang spectroscope at nakakita ng hindi pamilyar na mga linya ng parang multo. Konsultasyon sa William Crookes, isang espesyalista sa spectroscopy, ay humantong sa konklusyon na matagal na itong hinahanap sa Earth mataas na enerhiya na laser. Ngayon alam natin na ito ay isa sa mga produkto ng pagkabulok ng uranium at thorium, na nakapaloob sa mga mineral ng natural na radioactive na elemento. Hiniling muli ni Ramsay kay Olszewski na tunawin ang bagong gas. Gayunpaman, sa pagkakataong ito ang kagamitan ay hindi kayang makamit ang sapat na mababang temperatura, at ang likidong helium ay hindi nakuha hanggang 1908.

Ang helium ay naging isang monatomic gas at hindi aktibo, tulad ng argon. Ang mga katangian ng parehong mga elemento ay hindi magkasya sa anumang pamilya ng periodic table at napagpasyahan na lumikha ng isang hiwalay na grupo para sa kanila. [helowce_uklad] Napagpasyahan ni Ramsay na may mga puwang dito, at kasama ang kanyang kasamahan Morris Traverse nagsimula ng karagdagang pananaliksik. Sa pamamagitan ng distilling liquid air, natuklasan ng mga chemist ang tatlo pang gas noong 1898: neon (gr. = bago), krypton (gr. = skryty)i xenon (Griyego = dayuhan). Ang lahat ng mga ito, kasama ang helium, ay naroroon sa hangin sa kaunting dami, mas mababa kaysa sa argon. Ang chemical passivity ng mga bagong elemento ay nag-udyok sa mga mananaliksik na bigyan sila ng karaniwang pangalan. mga noble gas. 

Matapos ang hindi matagumpay na mga pagtatangka na humiwalay sa hangin, isa pang helium ang natuklasan bilang isang produkto ng radioactive transformations. Noong 1900 Frederick Dorn Oraz Andre-Louis Debirn napansin nila ang paglabas ng gas (emanation, gaya ng sinabi nila noon) mula sa radium, na tinatawag nila radon. Sa lalong madaling panahon napansin na ang mga emanasyon ay naglalabas din ng thorium at actinium (thoron at actinon). Ramsay at Frederick Soddy pinatunayan na sila ay isang elemento at ang susunod na noble gas na pinangalanan nila niton (Latin = kumikinang dahil ang mga sample ng gas ay kumikinang sa dilim). Noong 1923, ang nithon sa wakas ay naging radon, na pinangalanan sa pinakamahabang buhay na isotope.

Ang huling pag-install ng helium na kumukumpleto sa totoong periodic table ay nakuha noong 2006 sa laboratoryo ng nuclear ng Russia sa Dubna. Ang pangalan, naaprubahan makalipas lamang ng sampung taon, Oganesson, bilang parangal sa Russian nuclear physicist Yuri Oganesyan. Ang tanging alam tungkol sa bagong elemento ay ito ang pinakamabigat na kilala sa ngayon at kakaunti lang ang nakuhang nuclei na nabuhay nang wala pang isang millisecond.

Mga pagkakamali sa kemikal

Ang paniniwala sa chemical passivity ng helium ay bumagsak noong 1962 nang Neil Bartlett nakuha niya ang isang tambalan ng formula na Xe [PtF₆]. Ang chemistry ng xenon compounds ngayon ay medyo malawak: fluoride, oxides at kahit acid salts ng elementong ito ay kilala. Bilang karagdagan, ang mga ito ay permanenteng compound sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang krypton ay mas magaan kaysa sa xenon, bumubuo ng ilang mga fluoride, gayundin ang mas mabibigat na radon (ang radioactivity ng huli ay nagpapahirap sa pananaliksik). Sa kabilang banda, ang tatlong pinakamagaan - helium, neon at argon - ay walang permanenteng compound.

Ang mga kemikal na compound ng mga noble gas na may hindi gaanong marangal na mga kasosyo ay maihahambing sa mga lumang mislliances. Ngayon, ang konsepto na ito ay hindi na wasto, at hindi dapat magulat na ...

Mga Helicopter, mula kaliwa pakanan: Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842–1919), Sir William Ramsay (1852–1916) at Morris Travers (1872–1961); larawan mula sa koleksyon ng University College London.

… gawain ng mga aristokrata.

Ang helium ay nakukuha sa pamamagitan ng paghihiwalay ng tunaw na hangin sa nitrogen at oxygen na mga halaman. Sa kabilang banda, ang pinagmumulan ng helium ay pangunahing natural na gas, kung saan ito ay hanggang sa ilang porsyento ng dami (sa Europa, ang pinakamalaking planta ng produksyon ng helium ay nagpapatakbo sa Dinaig, sa Greater Poland Voivodeship). Ang kanilang unang trabaho ay lumiwanag sa mga makinang na tubo. Sa ngayon, ang neon advertising ay nakalulugod pa rin sa mata, ngunit ang mga materyales ng helium ay batayan din ng ilang uri ng laser, tulad ng argon laser na makikilala natin sa dentista o beautician.

Ang pag-render ng artist ng Xenon Ion Probe Dawn malapit sa asteroid Ceres.

Ang chemical passivity ng helium installation ay ginagamit upang lumikha ng isang kapaligiran na nagpoprotekta laban sa oksihenasyon, halimbawa, kapag hinang ang mga metal o hermetic food packaging. Ang mga lamp na puno ng helium ay gumagana sa mas mataas na temperatura (iyon ay, mas kumikinang ang mga ito) at mas mahusay na gumagamit ng kuryente. Karaniwan ang argon ay ginagamit na may halong nitrogen, ngunit ang krypton at xenon ay nagbibigay ng mas mahusay na mga resulta. Ang pinakabagong paggamit ng xenon ay bilang isang propulsion material sa ion rocket propulsion, na mas mahusay kaysa sa chemical propellant propulsion. Ang pinakamagaan na helium ay puno ng mga weather balloon at balloon para sa mga bata. Sa isang halo na may oxygen, ang helium ay ginagamit ng mga diver upang gumana sa napakalalim, na tumutulong upang maiwasan ang decompression sickness. Ang pinakamahalagang aplikasyon ng helium ay upang makamit ang mababang temperatura na kinakailangan para gumana ang mga superconductor.

Tinitiyak ng pinaghalong oxygen-helium ang ligtas na pagsisid.