Modeli Metal Pjesa 3 - Gjithçka tjetër
Pas litiumit, i cili përdoret gjithnjë e më shumë në ekonominë moderne, dhe natriumit dhe kaliumit, të cilët janë ndër elementët më të rëndësishëm në industri dhe në botën e gjallë, ka ardhur koha për pjesën tjetër të elementeve alkaline. Para nesh janë rubidiumi, ceziumi dhe franga.
Tre elementët e fundit janë shumë të ngjashëm me njëri-tjetrin, dhe në të njëjtën kohë kanë veti të ngjashme me kaliumin dhe së bashku me të formojnë një nëngrup të quajtur kalium. Meqenëse pothuajse me siguri nuk do të jeni në gjendje të bëni asnjë eksperiment me rubidiumin dhe ceziumin, duhet të kënaqeni me informacionin se ato reagojnë si kaliumi dhe se përbërjet e tyre kanë të njëjtën tretshmëri si përbërjet e tij.
1. Etërit e spektroskopisë: Robert Wilhelm Bunsen (1811-99) në të majtë, Gustav Robert Kirchhoff (1824-87) në të djathtë
Përparimet e hershme në spektroskopi
Fenomeni i ngjyrosjes së flakës me përbërje të disa elementeve ishte i njohur dhe i përdorur në prodhimin e fishekzjarrëve shumë kohë përpara se ato të lëshoheshin në gjendje të lirë. Në fillim të shekullit të nëntëmbëdhjetë, shkencëtarët studiuan linjat spektrale që shfaqen në dritën e Diellit dhe të emetuara nga komponimet kimike të nxehta. Në 1859, dy fizikanë gjermanë - Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff - ndërtoi një pajisje për testimin e dritës së emetuar (1). Spektroskopi i parë kishte një dizajn të thjeshtë: ai përbëhej nga një prizëm që ndante dritën në vija spektrale dhe okular me lente për vëzhgimin e tyre (2). Dobia e spektroskopit për analizën kimike u vu re menjëherë: substanca shpërbëhet në atome në temperaturën e lartë të flakës dhe këto lëshojnë linja karakteristike vetëm për veten e tyre.
2. G. Kirchhoff në spektroskop
3. Ceziumi metalik (http://images-of-elements.com)
Bunsen dhe Kirchhoff filluan kërkimet e tyre dhe një vit më vonë avulluan 44 tonë ujë mineral nga një burim në Durkheim. Në spektrin e sedimentit u shfaqën linja që nuk mund t'i atribuoheshin asnjë elementi të njohur në atë kohë. Bunsen (ai ishte gjithashtu një kimist) izoloi klorurin e një elementi të ri nga sedimenti dhe i dha emrin metalit që përmbahej në të. CEZ bazuar në linjat e forta blu në spektrin e saj (latinisht = blu) (3).
Disa muaj më vonë, tashmë në 1861, shkencëtarët shqyrtuan më në detaje spektrin e depozitimit të kripës dhe zbuluan praninë e një elementi tjetër në të. Ata ishin në gjendje të izolonin klorurin e tij dhe të përcaktonin masën e tij atomike. Meqenëse vijat e kuqe ishin qartë të dukshme në spektër, metali i ri i litiumit u emërua rubid (nga latinishtja = e kuqe e errët) (4). Zbulimi i dy elementeve përmes analizës spektrale i bindi kimistët dhe fizikantët. Në vitet e mëvonshme, spektroskopia u bë një nga mjetet kryesore të kërkimit dhe zbulimet ranë si një kornucopia.
4. Rubidiumi metalik (http://images-of-elements.com)
Rubid ai nuk formon mineralet e veta, dhe ceziumi është vetëm një (5). Të dy elementët. Shtresa sipërfaqësore e Tokës përmban 0,029% rubidium (vendi i 17-të në listën e bollëkut të elementeve) dhe 0,0007% cezium (vendi i 39-të). Ato nuk janë bioelemente, por disa bimë ruajnë në mënyrë selektive rubidiumin, si duhani dhe panxhari i sheqerit. Nga pikëpamja fiziko-kimike, të dy metalet janë "kalium në steroid": edhe më të butë dhe të shkrirë, dhe madje edhe më reaktivë (për shembull, ato ndizen spontanisht në ajër dhe madje reagojnë me ujë me një shpërthim).
përmes është elementi më “metalik” (në kuptimin kimik, jo në kuptimin bisedor të fjalës). Siç u përmend më lart, vetitë e përbërjeve të tyre janë gjithashtu të ngjashme me ato të përbërjeve analoge të kaliumit.
5 Ndotësi është minerali i vetëm i ceziumit (USGS)
rubidiumi metalik dhe ceziumi fitohet duke reduktuar përbërjet e tyre me magnez ose kalcium në vakum. Meqenëse ato nevojiten vetëm për të prodhuar disa lloje të qelizave fotovoltaike (drita e rastësishme lëshon lehtësisht elektrone nga sipërfaqet e tyre), prodhimi vjetor i rubidiumit dhe ceziumit është në masën qindra kilogramë. Komponimet e tyre gjithashtu nuk përdoren gjerësisht.
Ashtu si me kaliumin, një nga izotopet e rubidiumit është radioaktiv. Rb-87 ka një gjysmë jetë prej 50 miliardë vjetësh, kështu që rrezatimi është shumë i ulët. Ky izotop përdoret për datën e shkëmbinjve. Ceziumi nuk ka izotope radioaktive natyrale, por CS-137 është një nga produktet e zbërthimit të uraniumit në reaktorët bërthamorë. Ai ndahet nga shufrat e karburantit të shpenzuar sepse ky izotop përdorej si burim i rrezatimit g, për shembull, për të shkatërruar tumoret kancerogjene.
Për nder të Francës
6. Zbuluesja e gjuhës frënge - Marguerite Perey (1909-75)
Mendeleev kishte parashikuar tashmë ekzistencën e metalit të litiumit më të rëndë se ceziumi dhe i dha atij një emër pune. Kimistët e kanë kërkuar në minerale të tjera të litiumit, sepse, ashtu si i afërmi i tyre, duhet të jetë aty. Disa herë u duk se u zbulua, edhe pse hipotetikisht, por nuk u materializua kurrë.
Në fillim të viteve 87, u bë e qartë se elementi 1914 ishte radioaktiv. Në vitin 227, fizikanët austriakë ishin afër zbulimit. S. Meyer, W. Hess dhe F. Panet vëzhguan rrezatim të dobët alfa nga aktinium-89 (përveç grimcave beta të sekretuara me bollëk). Meqenëse numri atomik i aktiniumit është 87, dhe emetimi i një grimce alfa është për shkak të "zvogëlimit" të elementit në dy vende në tabelën periodike, izotopi me numrin atomik 223 dhe numrin masiv XNUMX duhet të ishte grimca alfa e Megjithatë, energjia e ngjashme (gama e grimcave në ajër matet proporcionalisht me energjinë e tyre) gjithashtu dërgon një izotop të protaktiniumit, shkencëtarë të tjerë kanë sugjeruar kontaminimin e ilaçit.
Shpejt shpërtheu lufta dhe gjithçka u harrua. Në vitet 30, u projektuan përshpejtuesit e grimcave dhe u përftuan elementët e parë artificialë, si astatiumi i shumëpritur me numër atomik 85. Në rastin e elementit 87, niveli i teknologjisë së asaj kohe nuk lejonte marrjen e sasisë së nevojshme të material për sintezë. Fizikani francez ia doli papritur Marguerite Perey, studente e Maria Sklodowska-Curie (6). Ajo, si austriakët një çerek shekulli më parë, studioi prishjen e aktiniumit-227. Përparimi teknologjik bëri të mundur marrjen e një preparati të pastër dhe këtë herë askush nuk kishte dyshime se ai ishte identifikuar përfundimisht. Eksploruesi i vuri emrin frëngjisht për nder të atdheut të tyre. Elementi 87 ishte i fundit që u zbulua në minerale, ato të mëvonshme u morën artificialisht.
Frans formohet në degën anësore të serisë radioaktive, në një proces me rendiment të ulët dhe, për më tepër, është shumë jetëshkurtër. Izotopi më i fortë i zbuluar nga zonja Perey, Fr-223, ka një gjysmë jete pak më shumë se 20 minuta (që do të thotë se vetëm 1/8 e sasisë origjinale mbetet pas një ore). Është llogaritur se i gjithë globi përmban vetëm rreth 30 gram franga (vendoset një ekuilibër midis izotopit të kalbur dhe izotopit të sapoformuar).
Edhe pse pjesa e dukshme e përbërjeve të frangut nuk u përftua, u studiuan vetitë e tij dhe u konstatua se i përket grupit alkalin. Për shembull, kur perklorati shtohet në një tretësirë që përmban jone frang dhe kalium, precipitati do të jetë radioaktiv, jo tretësira. Kjo sjellje dëshmon se FrClO4 pak i tretshëm (precipiton me KClO4), dhe vetitë e franciumit janë të ngjashme me ato të kaliumit.
Franca, si do të ishte ai...
… Nëse mund të merrja një mostër të tij të dukshme me sy të lirë? Sigurisht, i butë si dylli, dhe ndoshta me një nuancë të artë (ceziumi sipër tij është shumë i butë dhe me ngjyrë të verdhë). Do të shkrihej në 20-25°C dhe do të avullonte rreth 650°C (vlerësohet bazuar në të dhënat nga episodi i mëparshëm). Përveç kësaj, do të ishte shumë aktiv kimikisht. Prandaj, duhet të ruhet pa qasje në oksigjen dhe lagështi dhe në një enë që mbron nga rrezatimi. Do të ishte e nevojshme të nxitosh me eksperimente, sepse brenda pak orësh praktikisht nuk do të kishte mbetur asnjë frëngjisht.
Litium nderi
I mbani mend pseudo-halogjenët nga cikli halogjen i vitit të kaluar? Këta janë jone që sillen si anione të tilla si Cl- ose jo-. Këto përfshijnë, për shembull, cianidet CN- dhe nishanet SCN-, duke formuar kripëra me një tretshmëri të ngjashme me atë të anioneve të grupit 17.
Lituanezët kanë gjithashtu një ndjekës, që është joni i amonit NH. 4 + - produkt i tretjes së amoniakut në ujë (tretësira është alkaline, megjithëse më e dobët se në rastin e hidroksideve të metaleve alkali) dhe reagimit të tij me acidet. Joni reagon në mënyrë të ngjashme me metalet alkali më të rënda dhe marrëdhënia e tij më e ngushtë është me kaliumin, për shembull, ai është i ngjashëm në madhësi me kationin e kaliumit dhe shpesh zëvendëson K+ në përbërjet e tij natyrore. Metalet e litiumit janë shumë reaktive për t'u përftuar nga elektroliza e tretësirave ujore të kripërave dhe hidroksideve. Me anë të elektrodës së merkurit, fitohet një tretësirë metalike në merkur (amalgamë). Joni i amonit është aq i ngjashëm me metalet alkaline sa që formon edhe një amalgamë.
Në rrjedhën sistematike të analizës së L.materialet e joneve të magnezit janë të fundit që zbulohen. Arsyeja është tretshmëria e mirë e klorureve, sulfateve dhe sulfideve të tyre, që do të thotë se ato nuk precipitojnë nën veprimin e reagentëve të shtuar më parë, të përdorur për të përcaktuar praninë e metaleve më të rënda në mostër. Edhe pse kripërat e amonit janë gjithashtu shumë të tretshme, ato zbulohen që në fillim të analizës, pasi nuk i rezistojnë ngrohjes dhe avullimit të tretësirave (dekompozohen mjaft lehtë me çlirimin e amoniakut). Procedura është ndoshta e njohur për të gjithë: një zgjidhje e një baze të fortë (NaOH ose KOH) i shtohet mostrës, e cila shkakton lirimin e amoniakut.
Sam amoniak zbulohet nga nuhatja ose duke aplikuar një copë letre universale të lagur me ujë në qafën e një provëz. Gazi NH3 tretet në ujë dhe tretësirën e bën alkaline dhe letrën e kthen në blu.
7. Zbulimi i joneve të amonit: në të majtë, shiriti i provës bëhet blu nën veprimin e amoniakut të çliruar, në të djathtë, një rezultat pozitiv i testit Nessler
Nëse amoniaku zbulohet nga era, mbani mend rregullat për përdorimin e hundës në laborator. Prandaj, mos u përkulni mbi enën e reaksionit, drejtojini avujt drejt vetes me një lëvizje ventilatori të dorës dhe mos e thithni ajrin "me gjoksin e plotë", por lëreni që aroma e përbërjes të arrijë vetë në hundë.
Tretshmëria e kripërave të amonit është e ngjashme me atë të përbërjeve analoge të kaliumit, kështu që mund të jetë joshëse për të përgatitur perkloratin e amonit NH.4ClO4 dhe një përbërje komplekse me kobalt (për detaje, shihni episodin e mëparshëm). Megjithatë, metodat e paraqitura nuk janë të përshtatshme për zbulimin e sasive shumë të vogla të amoniakut dhe joneve të amonit në një mostër. Në laboratorë, për këtë përdoret reagenti Nessler, i cili precipiton ose ndryshon ngjyrën edhe në prani të gjurmëve të NH.3 (7).
Megjithatë, unë këshilloj fuqimisht të mos bëni një test të përshtatshëm në shtëpi, pasi është e nevojshme të përdorni përbërje toksike të merkurit.
Prisni derisa të jeni në një laborator profesional nën mbikëqyrjen profesionale të një mentori. Kimia është magjepsëse, por - për ata që nuk e dinë ose janë të pakujdesshëm - mund të jetë e rrezikshme.
Shih gjithashtu:
