Элементардык аристократия

Мезгилдик таблицанын ар бир сабы аягында бүтөт. Жүз жылдан бир аз мурун, алардын бар болушу да болжолдонгон эмес. Анан алар химиялык касиеттери, тагыраак айтканда, алардын жоктугу менен дүйнөнү таң калтырышты. Кийинчерээк алар табият мыйзамдарынын логикалык натыйжасы болуп чыкты. асыл газдар.

Убакыттын өтүшү менен алар "иш-аракетке киришти", ал эми өткөн кылымдын экинчи жарымында алар азыраак асыл элементтер менен байланыштыра баштады. Башталгыч жогорку коомдун окуясын минтип баштайлы:

Илгери-илгери…

... Мырза бар эле.

Лорд Генри Кавендиш (1731-1810) эски эскизинде.

Генри Кавендиш ал эң жогорку британ аристократиясына таандык болгон, бирок ал табияттын сырларын үйрөнүүгө кызыккан. 1766-жылы ал суутекти ачып, он тогуз жылдан кийин дагы бир элементти таба алган эксперимент жүргүзгөн. Ал абада буга чейин белгилүү болгон кычкылтек менен азоттон башка компоненттердин бар же жок экенин билгиси келген. Ал ийилген айнек түтүктү абага толтуруп, анын учтарын сымап идиштерге салып, алардын арасынан электр разряддарын өткөргөн. Учкундар азоттун кычкылтек менен биригишине себеп болгон жана пайда болгон кислоталык кошулмалар щелоч эритмеси менен сиңип кеткен. Кычкылтек жок болгон учурда Кавендиш аны түтүккө киргизип, азоттун баары алынып салынганга чейин экспериментти уланткан. Эксперимент бир нече жумага созулду, анын жүрүшүндө түтүктөгү газдын көлөмү тынымсыз азайып турган. Азот түгөнүп калгандан кийин, Кавендиш кычкылтекти алып чыгып, көбүктүн дагы эле бар экенин аныктады. ¹/₁₂₀ баштапкы аба көлөмү. Теңир калдыктардын табияты жөнүндө сураган жок, натыйжасын тажрыйбанын катасы деп эсептеген. Бүгүн биз анын ачылышына абдан аз калганын билебиз аргон, бирок экспериментти аяктоо үчүн бир кылымдан ашык убакыт кетти.

күн сыры

Күндүн тутулуусу карапайым адамдардын да, окумуштуулардын да көңүлүн буруп келген. 18-жылдын 1868-августунда бул кубулушту байкаган астрономдор биринчи жолу караңгылатылган диск менен даана көрүнүп турган Күндүн көрүнүктүү жерлерин изилдөө үчүн спектроскопту (он жыл мурун жасалган) колдонушкан. Франсузча Пьер Янссен ошентип ал күн таажы негизинен суутектен жана жердин башка элементтеринен тураарын далилдеди. Бирок эртеси күнү кайрадан Күнгө байкоо жүргүзүп жатып, натрийдин мүнөздүү сары сызыгына жакын жайгашкан мурда сүрөттөлбөгөн спектрдик сызыкты байкады. Янссен аны ошол кезде белгилүү болгон бир дагы элементке таандык кыла алган эмес. Ушундай эле байкоону англиялык астроном да жасаган норман шкафы. Илимпоздор жылдызыбыздын сырдуу компоненти тууралуу ар кандай гипотезаларды айтышты. Аны Локьер атады жогорку энергия лазер, Күндүн грек кудайынын атынан - Helios. Бирок көпчүлүк илимпоздор көргөн сары сызык жылдыздын өтө жогорку температураларында суутек спектринин бир бөлүгү деп эсептешкен. 1881-жылы италиялык физик жана метеоролог Луиджи Палмиери спектроскоптун жардамы менен Везувийдин вулкандык газдарын изилдеген. Алардын спектринде ал гелийге таандык сары тилкени тапты. Бирок Палмиери өзүнүн эксперименттеринин жыйынтыгын бүдөмүк сүрөттөп, башка илимпоздор аны тастыкташкан эмес. Азыр биз гелийдин вулкандык газдарда кездешерин билебиз жана Италия чындап эле жер бетиндеги гелий спектрин биринчилерден болуп байкаган болушу мүмкүн.

Кавендиш эксперименти үчүн аппаратты көрсөткөн 1901-жылдагы иллюстрация

Үчүнчү орунда ачылат

XNUMX кылымдын акыркы он жылдыгынын башында англиялык физик Лорд Рэйли (Джон Уильям Струтт) ар кандай газдардын тыгыздыгын так аныктоону чечкен, бул алардын элементтеринин атомдук массаларын так аныктоого да мүмкүндүк берген. Рэйли тырышчаак экспериментатор болгон, ошондуктан натыйжаларды бурмалай турган аралашмаларды аныктоо үчүн ар кандай булактардан газдарды алган. Ал чечкиндүүлүктүн катасын жүздөн бир пайызга чейин азайтууга жетишти, ал ошол кезде өтө аз болчу. Анализге алынган газдар өлчөө катасынын чегинде аныкталган тыгыздыкка ылайык келээрин көрсөттү. Бул эч кимди таң калтырган жок, анткени химиялык кошулмалардын курамы алардын келип чыгышынан көз каранды эмес. өзгөчө азот болгон - бир гана ал өндүрүш ыкмасына жараша ар кандай тыгыздыкка ээ болгон. азот атмосфералык (кычкылтек, суу буусу жана көмүр кычкыл газы бөлүнгөндөн кийин абадан алынган) дайыма оор болгон. химиялык (анын кошулмаларынын ажыроосу менен алынат). Айырмасы, таң калыштуусу, туруктуу болгон жана болжол менен 0,1% түзгөн. Бул көрүнүштү түшүндүрө албаган Рэйли башка илимпоздорго кайрылат.

Химик тарабынан сунушталган жардам William Ramsay. Эки илимпоз тең бир гана түшүндүрмө абадан алынган азоттун курамында оор газдын аралашмасы бар деген жыйынтыкка келишкен. Кавендиш экспериментинин сүрөттөлүшүнө туш болгондо, алар туура жолдо экендиктерин сезишти. Алар экспериментти кайталап, бул жолу заманбап жабдууларды колдонуп, көп өтпөй алардын колунда белгисиз газдын үлгүсү болгон. Спектроскопиялык анализ анын белгилүү заттардан өзүнчө бар экенин көрсөттү, ал эми башка изилдөөлөр ал өзүнчө атомдор катары бар экенин көрсөттү. Азырынча мындай газдар белгилүү эмес (бизде О₂, N₂, H₂), демек, бул жаңы элементти ачууну да билдирген. Рэйли менен Рэмси аны жасоого аракет кылышкан аргон (грекче = жалкоо) башка заттар менен реакцияга түшүү, бирок натыйжасыз. Анын конденсациясынын температурасын аныктоо үчүн алар ошол учурда дүйнөдөгү тиешелүү аппараты бар жалгыз адамга кайрылышкан. Бул болгон Карол Ольшевски, Ягеллон университетинин химия профессору. Ольшевский аргонду суюлтту жана катуулатты, ошондой эле анын башка физикалык параметрлерин аныктады.

1894-жылы август айында Рэйли менен Рамсайдын доклады чоң резонанс жараткан. Илимпоздор изилдөөчүлөрдүн муундары, мисалы, күмүштөн алда канча көп өлчөмдөгү абанын 1% компонентине көңүл бурбай коюшканына ишене алышкан эмес. Башкалардын сыноолору аргондун бар экенин тастыктады. Бул ачылыш адилеттүү түрдө чоң жетишкендик жана кылдат эксперименттин салтанаты деп эсептелген (жаңы элемент үчүнчү ондук бөлүккө катылган деп айтылган). Бирок, эч ким күткөн эмес ...

... Газдардын бүтүндөй үй-бүлөсү.

Гелий тобу (жогорку жакта атомдук номер, ылдыйда атомдук масса).

Атмосфера кылдаттык менен анализдене электе эле, бир жылдан кийин Рамсай геология журналындагы макалага кызыгып, уран рудаларынан кислотага дуушар болгондо газдын бөлүнүп чыгышы жөнүндө кабарлаган. Рамсай дагы бир жолу аракет кылып, пайда болгон газды спектроскоп менен карап чыгып, бейтааныш спектрдик сызыктарды көрдү. менен консультация Уильям Крукс, спектроскопия боюнча адис, ал жер бетинде көптөн бери изделген деген тыянакка келген жогорку энергия лазер. Бул табигый радиоактивдүү элементтердин рудаларында камтылган уран менен торийдин ажыроо продуктуларынын бири экенин азыр билебиз. Рамсай кайрадан Ольшевскиден жаңы газды суюлтууну суранды. Бирок, бул жолу жабдуулар жетишерлик төмөн температурага жетишүүгө жөндөмдүү эмес, суюк гелий 1908-жылга чейин алынган эмес.

Гелий да аргон сыяктуу бир атомдук газ жана активдүү эмес болуп чыкты. Эки элементтин касиеттери мезгилдик таблицанын эч бир үй-бүлөсүнө туура келген эмес жана алар үчүн өзүнчө топ түзүү чечими кабыл алынган. [helowce_uklad] Рамсай анда боштуктар бар деген жыйынтыкка келип, кесиптеши менен бирге Моррис Траверс андан ары изилдөө баштады. Суюк абаны дистилляциялоо менен химиктер 1898-жылы дагы үч газды табышты: неон (гр. = жаңы), криптон (гр. = скрыты) i Xenon (грек = чет элдик). Алардын баары гелий менен бирге абада аргонго караганда эң аз өлчөмдө бар. Жаңы элементтердин химиялык пассивдүүлүгү изилдөөчүлөрдү аларга жалпы ат берүүгө түрткөн. асыл газдар. 

Абадан бөлүнүү аракети ийгиликсиз болгондон кийин радиоактивдүү өзгөрүүнүн продуктусу катары дагы бир гелий табылды. 1900-жылы Фредерик Дорн ораз Андре-Луи Дебирн алар деп атаган радийден газдын (эманация, ошол кезде айткандай) чыгышын байкашкан радон. Көп өтпөй эманациялар торий жана актиний (торон жана актинон) бөлүп чыгарары байкалган. Рамси жана Фредерик Содди алар бир элемент жана алар атаган кийинки асыл газ экенин далилдеди нитон (Латын = жарык, анткени газ үлгүлөрү караңгыда жаркыраган). 1923-жылы нитон акыры радон болуп, эң узак жашаган изотоптун атынан аталган.

Чыныгы мезгилдик таблицаны толуктаган гелий орнотууларынын акыркысы 2006-жылы Дубнадагы Орусиянын өзөктүк лабораториясында алынган. он жылдан кийин гана бекитилген аты, Oganesson, Россиянын ядролук физи-гинин урматына Юрий Оганесян. Жаңы элемент жөнүндө белгилүү болгон бир гана нерсе - анын ушул убакка чейин белгилүү болгон эң оор элемент экендиги жана бир миллисекунддан аз жашаган бир нече ядронун гана алынганы.

Химиялык карама-каршылыктар

Гелийдин химиялык пассивдүүлүгүнө ишеним 1962-жылы кулаган Нил Бартлетт ал Xe [PtF формуласындагы кошулманы алган₆]. Бүгүнкү күндө ксенон бирикмелеринин химиясы абдан кеңири: бул элементтин фториддери, оксиддери жана ал тургай кислота туздары белгилүү. Мындан тышкары, алар кадимки шарттарда туруктуу кошулмалар болуп саналат. Криптон ксенонго караганда жеңил, бир нече фториддерди пайда кылат, ошондой эле оор радон дагы (акыркынын радиоактивдүүлүгү изилдөөнү бир топ кыйындатат). Башка жагынан алганда, үч жеңил - гелий, неон жана аргон - туруктуу кошулмалар жок.

Аз асыл шериктештери менен асыл газдардын химиялык кошулмаларын эски misalliances менен салыштырууга болот. Бүгүнкү күндө бул түшүнүк мындан ары күчүн жоготту жана таң калбоо керек ...

Тик учактар, солдон оңго: Лорд Рэйли (Джон Уильям Струт, 1842–1919), сэр Уильям Рэмси (1852–1916) жана Моррис Траверс (1872–1961); Лондон университеттик колледжинин коллекциясынан алынган портрет.

... аристократтар иштешет.

Гелий азот жана кычкылтек өсүмдүктөрүндө суюлтулган абаны бөлүп алуу менен алынат. Башка жагынан алып караганда, гелийдин булагы негизинен жаратылыш газы болуп саналат, анда ал көлөмдүн бир нече пайызын түзөт (Европада эң ири гелий өндүрүүчү завод иштейт. Мен каршы болдум, Чоң Польша воеводствосунда). Алардын биринчи кесиби жарык берүүчү түтүктөрдө жаркырап туруу болгон. Азыркы учурда, неондук жарнама дагы эле көзгө жагымдуу, бирок гелий материалдары да лазердин кээ бир түрлөрүнүн негизи болуп саналат, мисалы, биз тиш доктурга же косметологго жолуга турган аргон лазери.

Церес астероидинин жанындагы ксенон-иондук зонддун таңдын сүрөтү.

Гелий установкаларынын химиялык пассивдүүлүгү кычкылдануудан коргой турган атмосфераны түзүү үчүн колдонулат, мисалы, металлдарды ширетүүдө же герметикалык тамак-аш таңгагында. Гелий толтурулган лампалар жогорку температурада иштешет (башкача айтканда, алар жаркырайт) жана электр энергиясын үнөмдүү пайдаланат. Көбүнчө аргон азот менен аралаштырып колдонулат, бирок криптон жана ксенон андан да жакшы натыйжаларды берет. Ксенондун акыркы колдонулушу иондук ракетанын кыймылында кыймылдаткыч материал болуп саналат, ал химиялык кыймылдаткычка караганда натыйжалуураак. Эң жеңил гелий аба шарлары жана балдар үчүн шарлар менен толтурулган. Кычкылтек менен аралашмада гелий суучулдар тарабынан чоң тереңдикте иштөө үчүн колдонулат, бул декомпрессиялык оорудан сактанууга жардам берет. Гелийдин эң маанилүү колдонулушу – бул супер өткөргүчтөрдүн иштеши үчүн талап кылынган төмөнкү температурага жетишүү.

Кычкылтек-гелий аралашмасы коопсуз сууга түшүүнү камсыз кылат.