Elementar aristokratiya

Davriy jadvalning har bir qatori oxirida tugaydi. Yuz yil oldin, ularning mavjudligi hatto taxmin qilinmagan edi. Keyin ular o'zlarining kimyoviy xossalari, aniqrog'i ularning yo'qligi bilan dunyoni hayratda qoldirdilar. Keyinchalik ular tabiat qonunlarining mantiqiy natijasi bo'lib chiqdi. asil gazlar.

Vaqt o'tishi bilan ular "harakatga kirishdi" va o'tgan asrning ikkinchi yarmida ular kamroq olijanob elementlar bilan bog'lana boshladilar. Boshlang'ich oliy jamiyat haqidagi hikoyani shunday boshlaylik:

Uzoq vaqt oldin…

... Bir lord bor edi.

Lord Genri Kavendish (1731-1810) eski eskizda.

Genri Kavendish u eng oliy ingliz aristokratiyasiga mansub edi, lekin u tabiat sirlarini o'rganishga qiziqdi. 1766 yilda u vodorodni kashf etdi va o'n to'qqiz yil o'tgach, u boshqa elementni topishga muvaffaq bo'lgan tajriba o'tkazdi. U havoda allaqachon ma'lum bo'lgan kislorod va azotdan tashqari boshqa komponentlar bor-yo'qligini bilmoqchi edi. U egilgan shisha naychani havo bilan to'ldirdi, uning uchlarini simob idishlarga botirdi va ular orasidan elektr razryadlarini o'tkazdi. Uchqunlar azotning kislorod bilan birlashishiga olib keldi va hosil bo'lgan kislotali birikmalar ishqor eritmasi tomonidan so'riladi. Kislorod yo'q bo'lganda, Kavendish uni trubkaga berdi va barcha azot chiqarilguncha tajribani davom ettirdi. Tajriba bir necha hafta davom etdi, uning davomida quvurdagi gaz hajmi doimiy ravishda kamayib bordi. Azot tugagandan so'ng, Kavendish kislorodni olib tashladi va pufak hali ham mavjudligini aniqladi. ¹/₁₂₀ boshlang'ich havo hajmi. Rabbiy qoldiqlarning tabiati haqida so'ramadi, ta'sirni tajriba xatosi deb hisoblaydi. Bugun bilamizki, u ochilishga juda yaqin edi argon, ammo tajribani yakunlash uchun bir asrdan ko'proq vaqt kerak bo'ldi.

quyosh sirlari

Quyosh tutilishi hamisha oddiy odamlarning ham, olimlarning ham e’tiborini tortgan. 18 yil 1868 avgustda bu hodisani kuzatgan astronomlar birinchi marta qoraygan disk bilan yaqqol ko'rinadigan quyosh yo'nalishlarini o'rganish uchun spektroskopdan (o'n yil oldin ishlab chiqilgan) foydalanganlar. frantsuz Per Yansen shu tariqa u quyosh tojining asosan vodorod va yerning boshqa elementlaridan iborat ekanligini isbotladi. Ammo ertasi kuni u yana Quyoshni kuzatayotib, natriyning xarakterli sariq chizig'i yaqinida joylashgan ilgari tasvirlanmagan spektral chiziqni payqadi. Janssen buni o'sha paytda ma'lum bo'lgan biron bir element bilan bog'lay olmadi. Xuddi shunday kuzatishni ingliz astronomi ham qilgan Norman Loker. Yulduzimizning sirli komponenti haqida olimlar turli farazlarni ilgari surdilar. Lokyer unga ism qo'ydi yuqori energiyali lazer, quyoshning yunon xudosi - Helios nomidan. Biroq, ko'pchilik olimlar, ular ko'rgan sariq chiziq yulduzning juda yuqori haroratlarida vodorod spektrining bir qismi ekanligiga ishonishdi. 1881 yilda italiyalik fizik va meteorolog Luidji Palmieri spektroskop yordamida Vezuviyning vulqon gazlarini o'rgangan. Ularning spektrida u geliyga tegishli sariq chiziqni topdi. Biroq, Palmieri o'z tajribalari natijalarini noaniq tasvirlab berdi va boshqa olimlar ularni tasdiqlamadi. Biz hozir bilamizki, geliy vulqon gazlarida topilgan va Italiya haqiqatan ham quruqlikdagi geliy spektrini birinchi bo'lib kuzatgan bo'lishi mumkin.

Kavendish tajribasi uchun apparatni ko'rsatadigan 1901 yildagi rasm

Uchinchi kasrda ochilish

XNUMX asrning so'nggi o'n yilligining boshida ingliz fizigi Lord Rayleigh (Jon Uilyam Strutt) turli gazlarning zichligini aniq aniqlashga qaror qildi, bu ham ularning elementlarining atom massalarini aniq aniqlash imkonini berdi. Rayleigh tirishqoq eksperimentator edi, shuning uchun u natijalarni soxtalashtiruvchi aralashmalarni aniqlash uchun turli xil manbalardan gazlarni oldi. U aniqlash xatosini o'sha paytda juda kichik bo'lgan yuzdan bir foizgacha kamaytirishga muvaffaq bo'ldi. Tahlil qilingan gazlar o'lchov xatosi doirasida belgilangan zichlikka muvofiqligini ko'rsatdi. Bu hech kimni ajablantirmadi, chunki kimyoviy birikmalarning tarkibi ularning kelib chiqishiga bog'liq emas. Istisno azot edi - faqat ishlab chiqarish usuliga qarab boshqa zichlikka ega edi. Azot atmosfera (kislorod, suv bug'lari va karbonat angidrid ajratilgandan keyin havodan olingan) har doim og'irroq bo'lgan. kimyoviy (uning birikmalarining parchalanishi natijasida olinadi). Farqi, g'alati darajada, doimiy edi va taxminan 0,1% ni tashkil etdi. Reyli bu hodisani tushuntirib bera olmay, boshqa olimlarga murojaat qildi.

Kimyogar tomonidan taklif qilingan yordam Uilyam Ramsay. Ikkala olim ham havodan olingan azotda og'irroq gaz aralashmasi mavjudligini yagona tushuntirish degan xulosaga kelishdi. Ular Kavendish tajribasining tavsifiga duch kelganlarida, ular to'g'ri yo'lda ekanliklarini his qilishdi. Ular tajribani bu safar zamonaviy asbob-uskunalar yordamida takrorladilar va tez orada ularning qo‘llarida noma’lum gaz namunasi bo‘ldi. Spektroskopik tahlil shuni ko'rsatdiki, u ma'lum moddalardan alohida mavjud bo'lib, boshqa tadqiqotlar esa alohida atomlar sifatida mavjudligini ko'rsatdi. Hozirgacha bunday gazlar ma'lum emas (bizda O₂N₂, H₂), shuning uchun bu yangi elementni ochishni ham anglatardi. Rayleigh va Ramsay uni qilishga harakat qilishdi argon (yunoncha = dangasa) boshqa moddalar bilan reaksiyaga kirishadi, ammo foydasi yo'q. Uning kondensatsiyasining haroratini aniqlash uchun ular o'sha paytda tegishli apparatga ega bo'lgan dunyodagi yagona odamga murojaat qilishdi. Bo'lgandi Karol Olshevski, Yagellon universitetining kimyo professori. Olshevskiy argonni suyultirdi va qattiqlashtirdi, shuningdek uning boshqa fizik parametrlarini aniqladi.

1894 yil avgust oyida Rayleigh va Ramsayning hisoboti katta rezonansga sabab bo'ldi. Olimlar tadqiqotchilarning avlodlari Yerda mavjud bo'lgan havoning 1% komponentini, masalan, kumushdan ancha ko'p miqdorda e'tiborsiz qoldirganiga ishona olmadilar. Boshqalar tomonidan o'tkazilgan testlar argonning mavjudligini tasdiqladi. Bu kashfiyot haqli ravishda katta yutuq va sinchkovlik bilan o'tkazilgan eksperimentning g'alabasi deb hisoblandi (yangi element uchinchi kasrda yashiringan deb aytilgan). Biroq, hech kim bu bo'lishini kutmagan edi ...

... Gazlarning butun oilasi.

Geliy guruhi (yuqorida atom raqami, pastda atom massasi).

Atmosferani chuqur tahlil qilishdan oldin ham, bir yil o'tgach, Ramsay geologiya jurnalidagi maqolaga qiziqib qoldi, uran rudalaridan kislota ta'sirida gaz chiqishi haqida xabar beradi. Ramsay yana urinib ko'rdi, hosil bo'lgan gazni spektroskop bilan tekshirdi va notanish spektral chiziqlarni ko'rdi. bilan maslahatlashish Uilyam Kruks, spektroskopiya bo'yicha mutaxassis, u Yerda uzoq vaqtdan beri qidirilgan degan xulosaga keldi yuqori energiyali lazer. Endi biz bilamizki, bu tabiiy radioaktiv elementlarning rudalarida mavjud bo'lgan uran va toriyning parchalanish mahsulotlaridan biridir. Ramsay yana Olshevskiydan yangi gazni suyultirishni so'radi. Biroq, bu safar uskuna etarlicha past haroratga erisha olmadi va suyuq geliy 1908 yilgacha olinmadi.

Geliy ham bir atomli gaz bo'lib chiqdi va argon kabi faol emas. Ikkala elementning xossalari davriy sistemaning hech bir oilasiga to'g'ri kelmasdi va ular uchun alohida guruh yaratishga qaror qilindi. [helowce_uklad] Ramsay hamkasbi bilan birga bo'shliqlar bor degan xulosaga keldi Morrisem Traversem keyingi tadqiqotlarni boshladi. Suyuq havoni distillash orqali kimyogarlar 1898 yilda yana uchta gazni topdilar: neon (gr. = yangi), kripton (gr. = skryty) i ksenon (yunoncha = chet el). Ularning barchasi geliy bilan birga havoda minimal miqdorda, argondan ancha kam bo'ladi. Yangi elementlarning kimyoviy passivligi tadqiqotchilarni ularga umumiy nom berishga undadi. asil gazlar. 

Havodan ajralib chiqishga muvaffaqiyatsiz urinishlardan so'ng, radioaktiv o'zgarishlar mahsuloti sifatida yana bir geliy topildi. 1900 yilda Frederik Dorn Oraz Andre-Lui Debirn ular radiydan gaz chiqishini (o'sha paytda aytganidek, emanatsiya) payqashdi, buni ular chaqirdi radon. Tez orada emanatsiyalar toriy va aktiniy (toron va aktinon) chiqaradiganligi aniqlandi. Ramsay va Frederik Soddi ular bir element ekanligini va o'zlari nomlagan navbatdagi olijanob gaz ekanligini isbotladi niton (Lotincha = porlash, chunki gaz namunalari qorong'uda porlagan). 1923 yilda niton nihoyat eng uzoq umr ko'rgan izotop nomi bilan atalgan radonga aylandi.

Haqiqiy davriy jadvalni yopuvchi geliy qurilmalarining oxirgisi 2006 yilda Dubnadagi Rossiya yadro laboratoriyasida olingan. Faqat o'n yil o'tgach tasdiqlangan nom, Oganesson, rus yadro fizigi sharafiga Yuriy Oganesyan. Yangi element haqida ma'lum bo'lgan yagona narsa shundaki, u hozirgacha ma'lum bo'lgan eng og'ir va bir millisekunddan kamroq vaqt davomida yashagan bir nechta yadrolar olingan.

Kimyoviy nomutanosibliklar

Geliyning kimyoviy passivligiga ishonish 1962 yilda qulagan Neil Bartlett u Xe [PtF formulali birikmani oldi₆]. Ksenon birikmalarining kimyosi bugungi kunda juda keng: ftoridlar, oksidlar va hatto ushbu elementning kislota tuzlari ma'lum. Bundan tashqari, ular normal sharoitda doimiy birikmalardir. Kripton ksenondan engilroq, og'irroq radon kabi bir nechta ftoridlarni hosil qiladi (ikkinchining radioaktivligi tadqiqotni ancha qiyinlashtiradi). Boshqa tomondan, uchta eng engil - geliy, neon va argon - doimiy birikmalarga ega emas.

Olijanob gazlarning kimyoviy birikmalari kamroq olijanob sheriklar bilan eski noto'g'ri birikmalar bilan taqqoslanishi mumkin. Bugungi kunda bu kontseptsiya o'z kuchini yo'qotdi va ajablanmaslik kerak ...

Vertolyotlar, chapdan o'ngga: Lord Rayleigh (Jon Uilyam Strutt, 1842–1919), Ser Uilyam Ramsi (1852–1916) va Morris Travers (1872–1961); London Universitet kolleji kollektsiyasidan olingan portret.

... aristokratlar ishlaydi.

Geliy azotli va kislorodli oʻsimliklardagi suyultirilgan havoni ajratish yoʻli bilan olinadi. Boshqa tomondan, geliyning manbai asosan tabiiy gaz bo'lib, u hajmning bir necha foizini tashkil qiladi (Yevropada eng yirik geliy ishlab chiqaruvchi zavod ishlaydi. Odolanuv, Katta Polsha voevodeligida). Ularning birinchi mashg'uloti yorug'lik quvurlarida porlash edi. Hozirgi vaqtda neon reklama hali ham ko'zni quvontiradi, ammo geliy materiallari ham lazerlarning ayrim turlarining asosi hisoblanadi, masalan, tish shifokori yoki kosmetologda uchrashadigan argon lazeri.

Rassomning Seres asteroidi yaqinidagi Ksenon-ion zond tongini tasvirlashi.

Geliy qurilmalarining kimyoviy passivligi oksidlanishdan himoya qiluvchi atmosferani yaratish uchun ishlatiladi, masalan, metall yoki germetik oziq-ovqat qadoqlarini payvandlashda. Geliy bilan to'ldirilgan lampalar yuqori haroratda ishlaydi (ya'ni ular yorqinroq porlaydi) va elektr energiyasidan samaraliroq foydalanadi. Odatda argon azot bilan aralashtiriladi, ammo kripton va ksenon yanada yaxshi natijalar beradi. Ksenonning so'nggi qo'llanilishi ion raketasida harakatlantiruvchi material sifatida ishlatiladi, bu kimyoviy yoqilg'idan ko'ra samaraliroqdir. Eng engil geliy ob-havo sharlari va bolalar uchun havo sharlari bilan to'ldiriladi. Kislorod bilan aralashmada geliy g'avvoslar tomonidan katta chuqurlikda ishlash uchun ishlatiladi, bu esa dekompressiya kasalligidan qochishga yordam beradi. Geliyning eng muhim qo'llanilishi supero'tkazgichlarning ishlashi uchun zarur bo'lgan past haroratlarga erishishdir.

Kislorod-geliy aralashmasi xavfsiz sho'ng'ishni ta'minlaydi.