Металл үлгүсү 1-бөлүк - эң оңой

Мурунку макала өткөн жылы химия боюнча Нобель сыйлыгын алган литий клеткалары менен болгон тажрыйбаны алдын ала көрүү менен аяктаган. Литийдин бет ачары менен башталган үч сериялуу серия декабрда аяктаган галоген сериясынын уландысы болот. 17-топтун элементтери моделдик эмес металлдар, ал эми литий металлдуулуктун эталону болуп саналат.

Физикалык касиеттери менен тааныш окурмандар литий металлдарымындай билдирүүгө таң калышы мүмкүн. Адатта 100°Сден ашпаган температурада эрүүчү заттар бычак менен кесилгендей жумшак жана андан тышкары кычкылтек жана суу менен тез реакцияга кирүүчү заттар металлдардын эталондору болушу керекпи? Анан алардан эмне курууга болот?

Литий эритмелери, чынында эле, структуралык материал үчүн ылайыктуу эмес, бирок бул алардын толук кандуу металлдар экенин өзгөртпөйт. Дал келбөөчүлүктүн себеби бул түшүнүктүн күнүмдүк жана илимий тилде ар башка түшүнүлүшү. Ошондуктан, ар бир металл катуу жана күйүүчү эмес зат эмес - сымап мисал болуп саналат.

Жеңил тамыр...

Газ түрүндөгү суутек менен гелийден кийин мезгилдик таблицада биринчи металл пайда болот - литий. Бүткүл үй-бүлө өзүнүн атын анын атынан алган (суутек, ал 1-топко кирсе да, анын ичинде бир аз зарыл болгон - бул башка элементти бир жерге коюу керек болчу). Литийге кайтып келсек, тыгыздыгы 0,54 г/см болгон заттын аталышы бекеринен эмес.³ал карагайлуу токойго окшош.

Литийдин бир бөлүгү сууда калкып жүрөт, бирок көпкө эмес, анткени ал аны менен тез реакцияга кирет. Ушул эки себептен улам, ал калган щелочтуу металлдарды кычкылтектен жана нымдуулуктан коргоо үчүн колдонулган керосиндин бетине агып, катууланган парафинде сакталат. Литий болжол менен 180°Cде эрийт (бардык щелочтуу металлдардын эң жогоркусу), бирок дээрлик 1200° жогору кайнайт. Мындай чоң айырманы сейрек көрөсүз. Кошумчалай кетсек, бул бычак менен кесилген күмүш боз металл, бирок кесилишинин аянты тез карарып калат (бул топтун башка элементтерине караганда жай болсо да) (1).

1800-жылы Швециянын бир аралында анын ысымы коюлган минерал табылган. лепесткибирок он жети жылдан кийин гана анын химиялык курамы изилденген. Жигит бизнеске киришти Иоганн Август Арфведсон, атактуу 25 жаштагы студент Berzelius (башка нерселер менен катар биз азыркы учурда колдонулуп жаткан элементтердин белгилерине милдеттүүбүз). Арфведсон минерал алюминийден, кремнийден жана кычкылтектен, андан кийин металлдан, адатта натрийден, калийден же кальцийден турган кошулмалардын чоң үй-бүлөсүнө, алюмосиликаттар тобуна кирет деген жыйынтыкка келген. Анализдер петалитте натрий сымал металл бар экенин көрсөтсө да, анын массасы дал келген эмес. Эгер натрий чындап эле минералдын бир бөлүгү болгон болсо, болжол менен үч эсе аз болгон (натрийдин атомдук массасы 23 бирдик, литий 7 бирдик).

Ошол кездеги талашсыз авторитет Берцелий жаңы элемент табылганын жарыялап, аны гректин lithos, таш деген сөздүн атынан атаган (2). деп баса белгиленген болсо да күйгүзүлдү ал өсүмдүк жана жаныбар заттарынан эмес, минералдардан бөлүнүп алынган, мурдатан белгилүү болгон натрий жана калийге окшош (бирок ал тирүү организмдердин зат алмашуу жолдорунда да бар микроэлемент). Арфведсон ошондой эле бир катар башка минералдардан жаңы металлды тапты, бул аталыштын тууралыгын ырастады. Таза металлдык литийди гана бөлүп алууга болот (анын хлоридинин электролизинде). Роберт Бунсен i Augustus' Mattissens, 1855-ж. Биринчисинин аты дагы эки литийдин ачылыш тарыхына байланыштуу.

2. Литийдин тарыхындагы маанилүү инсандар. Солдо: аны ачкан Йохан Август Арфведсон (1792-1841). Оңдо: Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848).

Жер бетинде канча литий бар? Абдан көп, катмардын бетинин массасынын болжол менен 0,0065% түзөт, бул элементтин мазмуну боюнча 26-орунда турат. Пайыздык өзгөчө жогору көрүнбөсө да, азот сыяктуу дээрлик литий, цинк менен калайдан да көп. Жана ааламда? Литий Биг Бенгден көп өтпөй суутек, гелий, бериллий жана бор менен бирге пайда болгон жана азыр да жылдыздарда өндүрүлүп жатат. Бирок протондор менен оңой реакцияга кирет, ошондуктан космосто литийдин издери гана бар.

... талыкпаган эмгек үчүн

Анын филиграндык массасына карабастан, литий жумуштан качпайт. Массадагы бул элементтин кошулмаларынын ичинен литий кычкылы менен карбонаттын ысыкка чыдамдуу айнектердин жана керамика үчүн жабуунун компоненттери катары пайдалануу эң чоң үлүштү ээлейт. Кийинки энергия булактарын түзүү үчүн литийди колдонуу. Бул салыштырмалуу жаңы колдонмо, бирок кичинекей литий клеткаларынан баштап, сааттарга же компьютерлердин электрондук тутумдарына чейин, уюлдук телефондор, ноутбуктар жана электр шаймандары үчүн батарейкалар аркылуу, ошондой эле электр унааларындагы батарейкалар менен аяктайт. мисалы, электр унааларында. атактуу Tesla Roadster (3).

3. Кайра заряддалуучу Li-ion батареясы. Өткөн жылы химия боюнча Нобель сыйлыгы анын курулуш иштери үчүн ыйгарылган.

жана - металлдын салмагынын аздыгынан - башка элементтердин негизиндеги конструкцияларга караганда, алар масса бирдигине энергияны алда канча көп топтойт. Литий май кислотасынын туздары (литий самындары, мис. литий стеараты) кеңири температура диапазонунда иштеген майлоочу майлардын баалуу компоненти болуп саналат (анын ичинде нөлдөн төмөн температуралар). Литий карбонаты - нерв системасынын иштешин турукташтыруучу, психикалык бузулууларды дарылоодо бүгүнкү күндө колдонулган эң эски дары.

Литий металлы алгач алюминий, коргошун жана магний эритмелери үчүн бекем кошумча катары колдонулган. Литий суутек менен оңой кошулуп гидридди пайда кылат. Бул кошулма суу менен өз ара аракеттенгенде суутекти бөлүп чыгаргандыктан, аны суутек сактагыч катары колдонсо болот. Акыркы согуш учурунда литий гидриди куткаруучу жилеттерди тез толтуруу үчүн колдонулган. Литий-6 изотопу нейтрондор менен бомбаланганда пайда болот аракет кылуу (суутек-3), термоядролук синтез үчүн зарыл.

Миллиондогон градус температуранын жана эбегейсиз басымдын таасири астында тритий дейтерий (суутек-2) менен биригип, эбегейсиз чоң энергияны бөлүп чыгарат. Ушул убакка чейин бул процесс термоядролук бомбанын жарылуусу менен (нейтрондор менен камсыз кылуучу жана тиешелүү реакциялык шарттарды түзгөн детонатор кадимки атомдук бомбанын жарылуусу болгон) көзөмөлсүз гана жүргүзүлүп келген (4).

4. Литий дейтеридинин күчү - 1954-жылы Бикини атоллунда Castle Bravo термоядролук бомбасынын жарылуусу.

колунда литий

Башка литий металлдарынан айырмаланып, литий металл чындыгында колуңузда. Сиздин булагыңыз литий батареясы болот. Батареяны телефонуңузга же ноутбукка кубат берүү үчүн гана албаңыз, анткени аларды демонтаждоо кооптуу (колдонулган жабдууларды чогултуучу жайга тапшырууну унутпаңыз). Эксперименттерди жүргүзүү үчүн сизге белгиленген шилтеме гана керек CR2032. Ал көбүнчө эсептегичтердин жана компьютердик платалардын микросхемаларынын айрым түрлөрүн кубаттоо үчүн колдонулат.

5. Сол жакта - CR2032 элементи анын "кесиптин" кийинки натыйжалары менен: металл литий катмары бар корпус; суусуз электролит менен сиңирилген сепаратор; пластикалык шакек (изоляция); марганец диоксидинин катмары; дененин экинчи бөлүгү.

6. Литий күйгүзүүчү жалында.

Шилтемени кычкачтар менен кысып (ал ыдырап кетет) жана лотоктун үстүнө конструкциянын фрагменттерин төк. Клетка корпусту түзүүчү металл бөлүктөрдөн, марганец диоксиди MnO камтыган кара кысылган катмардан турат.₂, суусуз органикалык электролит менен сиңирилген көзөнөктүү сепаратор жана изоляциялоочу пластик шакекче (5). Литий корпустун кичинекей бөлүгүнө (терс электрод) колдонулат, аны бычак менен кесип алса болот жана абада карарып турганын көрүүгө болот. Темир зымдын учунан жумшак металлды алып, үлгүнү оттуктун жалынына салыңыз - ал карминге айланат (6). Түсү литий кошулмаларына да мүнөздүү. Сиз 2-топтогу стронций туздарын оттуктун жалынына кошсоңуз, окшош түстү байкайсыз.

Корпусту металлдын калган бөлүгү менен бир аз суу менен стаканга салыңыз. Литийдин эрүү реакциясы идиште жүрөт:

Алынган эритмеге чөмүлгөн универсалдуу кагаз көк түскө айланат, бул литий гидроксиди күчтүү негиз экенин далилдейт (7). Эритмени төкпөңүз - бир мүнөттөн кийин аны менен кийинки экспериментти өткөрөсүз.

7. Сол жакта: литийдин сууда эриши (мензурканын түбүндө клетканын денесинин фрагменти көрүнүп турат). Оңдо: Индикатор кагазынын көк түсү пайда болгон литий гидроксидинин эритмеси щелочтуу экенин көрсөтүп турат.

Proteus

Ачуучу литий 1-топтун калган элементтерине окшош экенин байкаган.Бирок литий өзүн чоң бир туугандарынан бир аз башкачараак алып жүрөт.

Мурда алынган эритмени бууланткычка куюп, кылдаттык менен буулантыңыз. Муздагандан кийин тундурманы мүмкүн болушунча азыраак 5-10% туз кислотасынын эритмеси менен куюп, кайра сууну бууландырыңыз. Сен аласың литий хлориди LiCl.

Туздун бир бөлүгүн аз өлчөмдөгү сууда эритип, эритмени пробиркага куябыз. Натрий карбонат эритмеси Na кошуу₂CO₃. Идиште ак чөкмө пайда болушу керек, эгерде мындай нерсени байкабасаңыз, пробирканы ысытыңыз. Литий карбонаты Li₂CO₃ ал сууда бир аз эрийт, мындан тышкары, анын эригиси температуранын жогорулашы менен төмөндөйт. Бул адаттан тыш көрүнүш: эритмени ысытканда көпчүлүк бирикмелердин эригичтиги жогорулайт, ал эми 1-топтогу элементтердин туздары, анын ичинде карбонаттар жакшы эрүүчү. Литий хлоридинин эритмесин фосфат же натрий фторидинин эритмеси менен иштеткенде да чөкмө пайда болот.

Реакциянын натыйжалары литий жөнөкөй литий металл эмес экенин көрсөтүп турат. Анын касиеттери кошуналардын экинчи тобуна, өзгөчө магнийге бир аз окшош.

менен окшош тесттерди жасап көрүңүз магний менен: бул элементтин туз эритмесине карбонаттын, фосфаттын же фториддин эрүүчү эритмесин кошуңуз (хлорид же сульфат эң жеткиликтүү). Кандай болгон күндө да ак депозиттерди аласыз. Көмүр кычкыл газын акиташ суусу менен тапканыңыз эсиңиздеби? Ал жерде карбонаттык жаан-чачындар да болот. Бирок литий мезгилдик таблицада туура эмес жерде деп ойлобоңуз. Бул моноваленттүү элемент жана топтун лидеринин башка үй-бүлө мүчөлөрүнөн белгилүү бир бөлүнүшү мезгилдик таблицадагы эреже болуп саналат (караңыз: Диагоналдык туугандар).

Айына көбүрөөк литий, 1-топтун нормасынан айырмаланбайт.

Ошондой эле, караныз: