Aristokracia elementare

Çdo rresht i tabelës periodike përfundon në fund. Pak më shumë se njëqind vjet më parë, ekzistenca e tyre as që supozohej. Pastaj ata mahnitën botën me vetitë e tyre kimike, ose më mirë mungesën e tyre. Edhe më vonë ato rezultuan të ishin një pasojë logjike e ligjeve të natyrës. gazet fisnike.

Me kalimin e kohës, ata "dolën në veprim", dhe në gjysmën e dytë të shekullit të kaluar filluan të lidhen me elementë më pak fisnikë. Le ta fillojmë historinë e shoqërisë së lartë elementare kështu:

Shumë kohë më parë

… Kishte një zot.

Lord Henry Cavendish (1731-1810) në një skicë të vjetër.

Henri Kavendish ai i përkiste aristokracisë më të lartë britanike, por ishte i interesuar të mësonte sekretet e natyrës. Në 1766, ai zbuloi hidrogjenin dhe nëntëmbëdhjetë vjet më vonë ai kreu një eksperiment në të cilin ai ishte në gjendje të gjente një element tjetër. Ai donte të zbulonte nëse ajri përmban përbërës të tjerë përveç oksigjenit dhe azotit tashmë të njohur. Ai mbushi një tub qelqi të përkulur me ajër, i zhyti skajet e tij në enë me merkur dhe kaloi shkarkime elektrike midis tyre. Shkëndijat shkaktuan bashkimin e azotit me oksigjenin dhe përbërjet acidike që rezultuan u përthitën nga tretësira e alkalit. Në mungesë të oksigjenit, Cavendish e futi atë në tub dhe vazhdoi eksperimentin derisa të hiqej i gjithë azoti. Eksperimenti zgjati disa javë, gjatë të cilave vëllimi i gazit në tub po zvogëlohej vazhdimisht. Pasi azoti u shterua, Cavendish hoqi oksigjenin dhe zbuloi se flluska ekzistonte ende, gjë që ai vlerësoi të ishte ¹/₁₂₀ vëllimi fillestar i ajrit. Zoti nuk pyeti për natyrën e mbetjeve, duke e konsideruar efektin si një gabim të përvojës. Sot e dimë se ai ishte shumë pranë hapjes argoni, por u desh më shumë se një shekull për të përfunduar eksperimentin.

mister diellor

Eklipset diellore kanë tërhequr gjithmonë vëmendjen e njerëzve të zakonshëm dhe shkencëtarëve. Më 18 gusht 1868, astronomët që vëzhguan këtë fenomen përdorën për herë të parë një spektroskop (të projektuar më pak se dhjetë vjet më parë) për të studiuar nyjet diellore, të dukshme qartë me një disk të errësuar. frëngjisht Pierre Janssen në këtë mënyrë ai vërtetoi se korona diellore përbëhet kryesisht nga hidrogjeni dhe elementë të tjerë të tokës. Por të nesërmen, duke vëzhguar përsëri Diellin, ai vuri re një vijë spektrale të papërshkruar më parë të vendosur pranë vijës karakteristike të verdhë të natriumit. Janssen nuk ishte në gjendje t'ia atribuonte atë ndonjë elementi të njohur në atë kohë. I njëjti vëzhgim u bë nga një astronom anglez Norman Locker. Shkencëtarët kanë paraqitur hipoteza të ndryshme në lidhje me përbërësin misterioz të yllit tonë. Lockyer e emëroi atë lazer me energji të lartë, në emër të perëndisë greke të diellit - Helios. Megjithatë, shumica e shkencëtarëve besonin se vija e verdhë që ata panë ishte pjesë e spektrit të hidrogjenit në temperaturat jashtëzakonisht të larta të yllit. Më 1881, një fizikan dhe meteorolog italian Luigi Palmieri studioi gazrat vullkanikë të Vezuvit duke përdorur një spektroskop. Në spektrin e tyre, ai gjeti një brez të verdhë që i atribuohet heliumit. Sidoqoftë, Palmieri përshkroi në mënyrë të paqartë rezultatet e eksperimenteve të tij dhe shkencëtarët e tjerë nuk i konfirmuan ato. Tani e dimë se heliumi gjendet në gazrat vullkanikë dhe Italia mund të ketë qenë vërtet e para që vëzhgoi spektrin tokësor të heliumit.

Ilustrim i vitit 1901 që tregon aparatin për eksperimentin Cavendish

Hapja në numrin e tretë dhjetor

Në fillim të dekadës së fundit të shekullit XNUMX, fizikani anglez Lord Rayleigh (John William Strutt) vendosi të përcaktojë me saktësi dendësinë e gazrave të ndryshëm, gjë që bëri të mundur përcaktimin e saktë të masave atomike të elementeve të tyre. Rayleigh ishte një eksperimentues i zellshëm, kështu që ai merrte gazra nga një shumëllojshmëri burimesh për të zbuluar papastërtitë që do të falsifikonin rezultatet. Ai arriti të zvogëlojë gabimin e përcaktimit në të qindtat e përqindjes, që në atë kohë ishte shumë i vogël. Gazet e analizuara treguan përputhshmëri me densitetin e përcaktuar brenda gabimit të matjes. Kjo nuk befasoi askënd, pasi përbërja e përbërjeve kimike nuk varet nga origjina e tyre. Përjashtim ishte azoti - vetëm ai kishte një densitet të ndryshëm në varësi të metodës së prodhimit. Azoti atmosferike (i marrë nga ajri pas ndarjes së oksigjenit, avullit të ujit dhe dioksidit të karbonit) ka qenë gjithmonë më i rëndë se kimike (përfitohet nga zbërthimi i përbërjeve të tij). Diferenca, çuditërisht, ishte konstante dhe arriti në rreth 0,1%. Rayleigh, i paaftë për të shpjeguar këtë fenomen, iu drejtua shkencëtarëve të tjerë.

Ndihma e ofruar nga një kimist William Ramsay. Të dy shkencëtarët arritën në përfundimin se shpjegimi i vetëm ishte prania e një përzierjeje të një gazi më të rëndë në azotin e marrë nga ajri. Kur hasën në përshkrimin e eksperimentit të Cavendish, ata ndjenë se ishin në rrugën e duhur. Ata përsëritën eksperimentin, këtë herë duke përdorur pajisje moderne dhe së shpejti ata patën në posedim një mostër të një gazi të panjohur. Analiza spektroskopike ka treguar se ekziston veçmas nga substancat e njohura dhe studime të tjera kanë treguar se ekziston si atome të veçanta. Deri më tani, gazra të tillë nuk janë njohur (kemi O₂, N₂, H₂), pra kjo nënkuptonte edhe hapjen e një elementi të ri. Rayleigh dhe Ramsay u përpoqën ta bënin atë argoni (Greqisht = dembel) për të reaguar me substanca të tjera, por pa dobi. Për të përcaktuar temperaturën e kondensimit të saj, ata iu drejtuan të vetmit person në atë kohë në botë që kishte aparatin e duhur. Ishte Karol Olszewski, profesor i kimisë në Universitetin Jagiellonian. Olshevsky lëngëzoi dhe ngurtësoi argonin, dhe gjithashtu përcaktoi parametrat e tjerë fizikë të tij.

Raporti i Rayleigh dhe Ramsay në gusht 1894 shkaktoi një rezonancë të madhe. Shkencëtarët nuk mund të besonin se brezat e studiuesve kishin lënë pas dore përbërësin 1% të ajrit, i cili është i pranishëm në Tokë në një sasi shumë më të madhe se, për shembull, argjendi. Testet nga të tjerët kanë konfirmuar ekzistencën e argonit. Zbulimi u konsiderua me të drejtë një arritje e madhe dhe një triumf i eksperimentit të kujdesshëm (u tha se elementi i ri ishte fshehur në shifrën e tretë dhjetore). Megjithatë, askush nuk e priste që do të kishte...

… Një familje e tërë gazesh.

Grupi i heliumit (numri atomik në krye, masa atomike në fund).

Edhe përpara se atmosfera të ishte analizuar tërësisht, një vit më vonë, Ramsay u interesua për një artikull të revistës gjeologjike që raportonte çlirimin e gazit nga xehet e uraniumit kur ekspozohej ndaj acidit. Ramsay u përpoq përsëri, ekzaminoi gazin që rezulton me një spektroskop dhe pa linja spektrale të panjohura. Konsultimi me William Crookes, një specialist në spektroskopi, çoi në përfundimin se ajo është kërkuar prej kohësh në Tokë lazer me energji të lartë. Tani ne e dimë se ky është një nga produktet e kalbjes së uraniumit dhe toriumit, që përmbahet në mineralet e elementeve radioaktive natyrore. Ramsay i kërkoi përsëri Olszewskit të lëngëzonte gazin e ri. Sidoqoftë, këtë herë pajisja nuk ishte në gjendje të arrinte temperatura mjaft të ulëta, dhe helium i lëngshëm nuk u përftua deri në vitin 1908.

Heliumi doli gjithashtu të ishte një gaz monoatomik dhe joaktiv, si argoni. Vetitë e të dy elementeve nuk përshtateshin në asnjë familje të tabelës periodike dhe u vendos që të krijohej një grup i veçantë për ta. [helowce_uklad] Ramsay arriti në përfundimin se kishte boshllëqe në të, dhe së bashku me kolegun e tij Morrisem Traversem filloi kërkime të mëtejshme. Duke distiluar ajrin e lëngshëm, kimistët zbuluan tre gazra të tjerë në 1898: neoni (gr. = e re), krypton (gr. = skryty)i ksenon (greqisht = i huaj). Të gjithë ata, së bashku me heliumin, janë të pranishëm në ajër në sasi minimale, shumë më pak se argoni. Pasiviteti kimik i elementeve të rinj i shtyu studiuesit t'u jepnin një emër të përbashkët. gaze fisnike. 

Pas përpjekjeve të pasuksesshme për t'u ndarë nga ajri, një tjetër helium u zbulua si produkt i transformimeve radioaktive. Në vitin 1900 Frederick Dorn Oraz Andre-Louis Debirn vunë re lëshimin e gazit (emanimit, siç thoshin atëherë) nga radiumi, të cilin e quajtën radoni. Shumë shpejt u vu re se emanacionet lëshojnë gjithashtu torium dhe aktinium (thoron dhe aktinon). Ramsay dhe Frederik Soddy vërtetuan se janë një element dhe janë gazi fisnik tjetër që emërtuan niton (Latinisht = të shkëlqejë sepse mostrat e gazit shkëlqenin në errësirë). Në vitin 1923, nitoni më në fund u bë radon, i quajtur sipas izotopit më jetëgjatë.

I fundit nga instalimet e heliumit që mbyllin tabelën periodike reale u mor në vitin 2006 në laboratorin bërthamor rus në Dubna. Emri, i miratuar vetëm dhjetë vjet më vonë, Oganesson, për nder të fizikanit bërthamor rus Yuri Oganesyan. E vetmja gjë që dihet për elementin e ri është se ai është më i rëndëi i njohur deri më tani dhe se janë marrë vetëm disa bërthama që kanë jetuar për më pak se një milisekondë.

Mosaleanca kimike

Besimi në pasivitetin kimik të heliumit u shemb në vitin 1962 kur Neil Bartlett ai përftoi një përbërje të formulës Xe [PtF₆]. Kimia e komponimeve të ksenonit sot është mjaft e gjerë: fluoridet, oksidet dhe madje edhe kripërat acide të këtij elementi janë të njohura. Përveç kësaj, ato janë komponime të përhershme në kushte normale. Kriptoni është më i lehtë se ksenoni, formon disa fluoride, si dhe radoni më i rëndë (radioaktiviteti i këtij të fundit e bën kërkimin shumë më të vështirë). Nga ana tjetër, tre më të lehtat - heliumi, neoni dhe argoni - nuk kanë përbërje të përhershme.

Përbërjet kimike të gazeve fisnike me partnerë më pak fisnikë mund të krahasohen me mosmarrëveshjet e vjetra. Sot, ky koncept nuk është më i vlefshëm dhe nuk duhet të habitemi që ...

Helikopterët, nga e majta në të djathtë: Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842–1919), Sir William Ramsay (1852–1916) dhe Morris Travers (1872–1961); portret nga koleksioni i University College London.

… aristokratët punojnë.

Heliumi përftohet nga ndarja e ajrit të lëngshëm në bimët me azot dhe oksigjen. Nga ana tjetër, burimi i heliumit është kryesisht gazi natyror, në të cilin është deri në disa për qind të vëllimit (në Evropë, fabrika më e madhe e prodhimit të heliumit operon në I kapërcyer, në Voivodeshipin e Polonisë së Madhe). Puna e tyre e parë ishte të shkëlqenin në tuba ndriçues. Në ditët e sotme reklamat me neon janë ende të këndshme për syrin, por materialet e heliumit janë edhe baza e disa llojeve të laserëve, siç është lazeri me argon që do të takojmë tek dentisti apo estetisti.

Paraqitja e artistit e Sonda Xenon Jon Dawn pranë asteroidit Ceres.

Pasiviteti kimik i instalimeve të heliumit përdoret për të krijuar një atmosferë që mbron nga oksidimi, për shembull, gjatë saldimit të metaleve ose paketimeve hermetike të ushqimit. Llambat e mbushura me helium funksionojnë në një temperaturë më të lartë (d.m.th., ato shkëlqejnë më shumë) dhe përdorin energjinë elektrike në mënyrë më efikase. Zakonisht argoni përdoret i përzier me azot, por kriptoni dhe ksenoni japin rezultate edhe më të mira. Përdorimi i fundit i ksenonit është si një material shtytës në shtytjen e raketave jonike, i cili është më efikas se shtytja kimike. Heliumi më i lehtë është i mbushur me balona moti dhe balona për fëmijë. Në një përzierje me oksigjen, heliumi përdoret nga zhytësit për të punuar në thellësi të mëdha, gjë që ndihmon në shmangien e sëmundjes së dekompresimit. Aplikimi më i rëndësishëm i heliumit është arritja e temperaturave të ulëta të nevojshme për funksionimin e superpërçuesve.

Përzierja oksigjen-helium siguron zhytje të sigurt.