Metal Pattern Part 3 - Бардык башка

Заманбап экономикада барган сайын көбүрөөк колдонулуп жаткан литийден жана өнөр жайдагы жана тирүү дүйнөдөгү эң маанилүү элементтердин бири болгон натрий менен калийден кийин калган щелочтуу элементтердин мезгили келди. Биздин алдыбызда рубидий, цезий жана франк турат.

Акыркы үч элемент бири-бирине абдан окшош жана ошол эле учурда калий менен окшош касиеттерге ээ жана аны менен бирге калий деп аталган чакан топту түзөт. Сиз рубидий жана цезий менен эч кандай эксперимент жасай албай турганыңыз үчүн, алардын калий сыяктуу реакцияга кириши жана алардын кошулмалары анын кошулмалары сыяктуу эригичтиги бар деген маалыматка ыраазы болушуңуз керек.

1. Спектроскопиянын аталары: сол жакта Роберт Вильгельм Бунсен (1811-99), оң жакта Густав Роберт Кирхгоф (1824-87)

Спектроскопиянын алгачкы жетишкендиктери

Жалынды айрым элементтердин бирикмелери менен боёо кубулушу фейерверктерди жасоодо алар эркин абалга чыга электе эле белгилүү болгон жана колдонулган. Он тогузунчу кылымдын башында илимпоздор Күндүн жарыгында пайда болгон жана ысытылган химиялык кошулмалар чыгарган спектрдик сызыктарды изилдешкен. 1859-жылы эки немис физиги - Роберт Бунсен i Густав Кирхгофф - чыгарылган жарыкты текшерүү үчүн түзүлүштү курган (1). Биринчи спектроскоп жөнөкөй конструкцияга ээ болгон: ал жарыкты спектрдик сызыктарга бөлгөн призмадан турган жана линзасы бар окуляр алардын байкоолору үчүн (2). Химиялык анализ үчүн спектроскоптун пайдалуулугу дароо байкалды: жалындын жогорку температурасында зат атомдорго ажырайт жана булар өзүнө гана мүнөздүү сызыктарды чыгарат.

2. Г. Кирхгоф спектроскобу

3. Металлдык цезий (http://images-of-elements.com)

Бунсен менен Кирхгоф изилдөөлөрүн башташты жана бир жылдан кийин Дюркгеймдеги булактан 44 тонна минералдык сууну буулашты. Чөкмөлөрдүн спектринде ошол убакта белгилүү болгон эч бир элементке таандык кылынбаган сызыктар пайда болду. Бунсен (ал да химик болгон) чөкмөдөн жаңы элементтин хлоридин бөлүп алып, анын курамындагы металлга ат койгон. АРКЫЛУУ анын спектриндеги күчтүү көк сызыктарга негизделген (Латын = көк) (3).

Бир нече ай өткөндөн кийин, буга чейин 1861-жылы, окумуштуулар дагы майда-чүйдөсүнө чейин туз кенинин спектрин изилдеп, анда дагы бир элементтин бар экенин аныкташкан. Алар анын хлоридин бөлүп алып, атомдук массасын аныктай алышкан. Спектрде кызыл сызыктар даана көрүнүп тургандыктан, жаңы литий металлы аталды rubid (латын тилинен = кочкул кызыл) (4). Спектралдык анализ аркылуу эки элементтин ачылышы химиктерди жана физиктерди ынандырды. Кийинки жылдарда спектроскопия негизги изилдөө инструменттеринин бири болуп калды жана ачылыштар корнукопиядай жаады.

4. Металл рубидий (http://images-of-elements.com)

Rubid өзүнүн минералдарын түзбөйт, ал эми цезий бир гана (5). Эки элемент. Жердин үстүнкү катмарында 0,029% рубидий (элементтердин молчулук тизмесинде 17-орун) жана 0,0007% цезий (39-орун) бар. Алар биоэлементтер эмес, бирок кээ бир өсүмдүктөр тамеки жана кант кызылчасы сыяктуу рубидийди тандап сакташат. Физика-химиялык көз караштан алганда, эки металл тең “стероиддеги калий”: андан да жумшак жана эригич, андан да реактивдүү (мисалы, алар абада өзүнөн-өзү тутанышат, жада калса жарылуу менен суу менен реакцияга кирет).

через ал эң «металл» элемент (сөздүн оозеки маанисинде эмес, химиялык курамында). Жогоруда айтылгандай, алардын кошулмаларынын касиеттери да аналогдук калий кошулмаларына окшош.

5 Поллюцит Цезийдин жалгыз минералы (USGS)

металл рубидий ал эми цезий алардын кошулмаларын вакуумда магний же кальций менен калыбына келтирүүдөн алынат. Алар күн клеткаларынын айрым түрлөрүн өндүрүү үчүн гана керек болгондуктан (жарыгы алардын беттеринен электрондорду оңой чыгарат), рубидий менен цезийдин жылдык өндүрүшү жүздөгөн килограммды түзөт. Алардын кошулмалары да кеңири колдонулбайт.

калий сыяктуу эле, рубидийдин изотопторунун бири радиоактивдүү. Rb-87 жарым ажыроо мезгили 50 миллиард жылды түзөт, ошондуктан радиация өтө төмөн. Бул изотоп тоо тектерин даталоо үчүн колдонулат. Цезийде табигый радиоактивдүү изотоптор жок, бирок CS-137 ядролук реакторлордо урандын бөлүнүү продуктуларынын бири болуп саналат. Ал иштетилген отун таякчаларынан бөлүнгөн, анткени бул изотоп гамма-нурлануунун булагы катары колдонулган, мисалы, рак шишиктерин жок кылуу үчүн.

Франциянын урматына

6. Француз тилинин ачуучусу – Маргерит Перей (1909-75)

Менделеев буга чейин цезийден да оор литий металлы бар экенин алдын ала билген жана ага жумушчу ат койгон. Химиктер аны башка литий минералдарынан издешкен, анткени, алардын тууганы сыяктуу, ал ошол жерде болушу керек. Бир нече жолу ал гипотетикалык болсо да, ачылган, бирок эч качан ишке ашкан эмес.

87-жылдардын башында 1914-элемент радиоактивдүү экени айкын болду. 227-жылы австриялык физиктер ачылышка жакын болушкан. С.Мейер, В.Гесс жана Ф.Панет актиний-89дан начар альфа-радиацияны байкашкан (көп бөлүнүп чыккан бета-бөлүкчөлөрдөн тышкары). Актинийдин атомдук саны 87 болгондуктан, ал эми альфа бөлүкчөсүнүн эмиссиясы элементтин мезгилдик таблицада эки орунга "кичирейиши" менен шартталган, атомдук номери 223 жана массалык саны XNUMX болгон изотоп, бирок, окшош энергиянын альфа бөлүкчөлөрү (абадагы бөлүкчөлөрдүн диапазону алардын энергиясы пропорционалдуу өлчөнөт) ошондой эле протактиний изотопун жөнөтөт, башка окумуштуулар препараттын булганышын сунушташкан.

Көп өтпөй согуш башталып, баары унутулду. 30-жылдары бөлүкчөлөрдүн тездеткичтери иштелип чыгып, алгачкы жасалма элементтер алынган, мисалы, атомдук номери 85 менен көптөн күтүлгөн астатий. 87-элементтин учурда ал кездеги технологиянын деңгээли керектүү көлөмдү алууга мүмкүндүк берген эмес. синтездөө үчүн материал. Француз физиги күтүүсүздөн ийгиликке жетишкен Маргерит Перей, Мария Склодовска-Кюринин студенти (6). Ал чейрек кылым мурда австриялыктар сыяктуу актиний-227нин чиришин изилдеген. Технологиялык прогресс таза препаратты алууга мумкундук берди жана бул жолу анын акыры аныкталгандыгына эч ким шектенген жок. Аны изилдөөчү атады French Родинанын урматына. 87-элемент минералдарда эң акыркы болуп табылса, кийинкилери жасалма жол менен алынган.

Frans радиоактивдүү катардын каптал бутагында, эффективдүүлүгү төмөн процессте түзүлөт жана анын үстүнө өтө кыска мөөнөттүү болот. Перей айым тарабынан ачылган эң күчтүү изотоптун Fr-223 жарым ажыроо мезгили 20 мүнөттөн бир аз ашат (бир сааттан кийин баштапкы сумманын 1/8 бөлүгү гана калат дегенди билдирет). Бүткүл жер шарында болгону 30 граммга жакын франк бар экени эсептелген (чирип бараткан изотоп менен жаңы пайда болгон изотоптун ортосунда тең салмактуулук түзүлөт).

Франк бирикмелеринин көзгө көрүнгөн бөлүгү алынбаса да, анын касиеттери изилденип, щелочтук топко кирери аныкталган. Мисалы, франк жана калий иондору бар эритмеге перхлорат кошулганда, чөкмө эритме эмес, радиоактивдүү болот. Бул жүрүм-турум FrClO экенин далилдейт₄ бир аз эрүүчү (KClO менен чөктүрөт₄), ал эми францийдин касиеттери калийдикине окшош.

Франция, ал кандай болмок ...

… Эгер мен анын үлгүсүн көзгө көрүнөрлүк ала алсамбы? Албетте, мом сыяктуу жумшак, балким, алтын түстүү (анын үстүндөгү цезий абдан жумшак жана саргыч түстө). Ал 20-25°Cде эрип, 650°Cге жакын бууланып кетет (мурунку эпизоддун маалыматтарына негизделген баа). Мындан тышкары, ал абдан химиялык активдүү болмок. Ошондуктан, аны кычкылтек жана ным жеткиликсиз жана радиациядан коргой турган идиште сактоо керек. Эксперименттерди тездетүү керек болчу, анткени бир нече сааттан кийин француздар дээрлик калмак эмес.

Ардактуу литий

Былтыркы галоген циклиндеги псевдогалогендерди эстейсизби? Бул иондор, мисалы, Cl сыяктуу аниондор^- же жок^-. Аларга, мисалы, CN цианиддери кирет^- жана SCN моль^-, 17-топ аниондорунун эригичтигине окшош туздарды түзүшөт.

Литвалыктарда аммиак ионы NH болгон ээрчиме да бар. ₄ ⁺ - аммиактын сууда эрүү продуктусу (эритме щелочтуу, бирок щелочтуу металл гидроксиддерине караганда алсыз) жана анын кислоталар менен болгон реакциясы. Ион оор щелочтуу металлдар менен ушундай эле реакцияга кирет жана анын эң жакын байланышы калий менен болот, мисалы, ал өлчөмү боюнча калий катионуна окшош жана көбүнчө табигый кошулмаларда К+ алмаштырат. Литий металлдары өтө реактивдүү болгондуктан, туздардын жана гидроксиддердин суудагы эритмелеринин электролизинен алынбайт. Сымап электродунун жардамы менен сымаптагы металл эритмеси (амалгам) алынат. Аммоний иону щелочтук металлдарга абдан окшош болгондуктан, амальгамды да пайда кылат.

Анализдин системалуу журушунде Л.магний иондук материалдар акыркы табылган. Себеби, алардын хлориддеринин, сульфаттарынын жана сульфиддеринин жакшы эригичтиги, бул үлгүдөгү оор металлдардын бар экендигин аныктоо үчүн колдонулган мурда кошулган реагенттердин таасири астында тунабасын билдирет. Аммоний туздары да жакшы эрүүчү болгону менен, алар эритмелерди ысытууга жана буулантууга туруштук бербегендиктен (аммиакты бөлүп чыгаруу менен оңой ажырашат) анализдин эң башында эле аныкталат. Процедура, кыязы, баарына белгилүү: үлгүгө күчтүү базанын эритмеси (NaOH же KOH) кошулат, ал аммиакты бөлүп чыгарат.

Sam аммиак жытынан же пробирканын мойнуна сууга нымдалган универсалдуу кагазды сыйпоо аркылуу аныкталат. NH газы₃ сууда эрип, эритмени щелочтуу кылып, кагазды көк түскө боёйт.

7. Аммоний иондорун аныктоо: сол жакта сыноо тилкеси бөлүнүп чыккан аммиактын таасири астында көк түскө айланат, оң жакта Несслер сынагынын оң натыйжасы

Аммиакты жыттын жардамы менен аныктоодо, лабораторияда мурунду колдонуу эрежелерин эстен чыгарбоо керек. Ошондуктан, реакциялык идиштен эңкейбеңиз, колуңуздун желдеткичинин кыймылы менен бууларды өзүңүзгө багыттаңыз жана «толук көкүрөккө» абаны тартпаңыз, бирок кошулма жыты мурдуңузга өзүнөн өзү жетсин.

Аммоний туздарынын эригичтиги аналогдук калий кошулмаларына окшош, ошондуктан аммоний перхлорати NH даярдоого азгырылышы мүмкүн.₄ClO₄ жана кобальт менен татаал кошулма (маалымат үчүн мурунку эпизодду караңыз). Бирок, берилген ыкмалар үлгүдөгү аммиак жана аммоний иондорун өтө аз өлчөмдө аныктоо үчүн ылайыктуу эмес. Лабораторияларда бул үчүн Несслердин реактиви колдонулат, ал NH тин издери болгондо да чөктүрөт же түсүн өзгөртөт.₃ (7).

Бирок үй шартында ылайыктуу сыноодон өтпөөгө кеңеш берем, анткени уулуу сымап кошулмаларын колдонуу зарыл.

Насаатчынын профессионалдык көзөмөлү астында профессионалдык лабораторияда болгонго чейин күтө туруңуз. Химия кызыктуу, бирок - аны билбегендер же байкабай жүргөндөр үчүн - бул коркунучтуу болушу мүмкүн.

Ошондой эле, караныз: