Metal Pattern Hissə 3 - Qalan hər şey
Müasir iqtisadiyyatda getdikcə daha çox istifadə edilən litiumdan, sənayedə və canlılar aləmində ən vacib elementlərdən olan natrium və kaliumdan sonra qalan qələvi elementlərin vaxtı gəldi. Qarşımızda rubidium, sezium və frankdır.
Son üç element bir-birinə çox bənzəyir və eyni zamanda kaliumla oxşar xüsusiyyətlərə malikdir və onunla birlikdə kalium adlı bir alt qrup təşkil edir. Rubidium və sezium ilə demək olar ki, heç bir təcrübə apara bilməyəcəyiniz üçün, onların kalium kimi reaksiya verdiyi və birləşmələrinin onun birləşmələri ilə eyni həll qabiliyyətinə malik olduğu məlumatı ilə kifayətlənməlisiniz.
1. Spektroskopiyanın ataları: solda Robert Vilhelm Bunsen (1811-99), sağda Qustav Robert Kirchhoff (1824-87)
Spektroskopiyada ilk nailiyyətlər
Alovun müəyyən elementlərin birləşmələri ilə rənglənməsi fenomeni atəşfəşanlıq istehsalında onlar sərbəst vəziyyətə salınmadan çox əvvəl məlum idi və istifadə olunurdu. On doqquzuncu əsrin əvvəllərində alimlər Günəş işığında görünən və qızdırılan kimyəvi birləşmələrin yaydığı spektral xətləri tədqiq etdilər. 1859-cu ildə iki alman fiziki - Robert Bunsen i Qustav Kirchhoff - buraxılan işığı yoxlamaq üçün bir cihaz qurdu (1). İlk spektroskop sadə dizayna malik idi: o, işığı spektral xətlərə ayıran prizmadan ibarət idi. linzalı göz qapağı müşahidələrinə görə (2). Kimyəvi analiz üçün spektroskopun faydalılığı dərhal nəzərə çarpdı: maddə alovun yüksək temperaturunda atomlara parçalanır və bunlar yalnız özlərinə xas olan xətlər buraxır.
2. Q. Kirxhoff spektroskopda
3. Metal sezium (http://images-of-elements.com)
Bunsen və Kirchhoff tədqiqatlarına başladılar və bir il sonra Durkheimdəki bulaqdan 44 ton mineral suyu buxarladılar. Çöküntü spektrində o dövrdə məlum olan heç bir elementə aid edilə bilməyən xətlər meydana çıxdı. Bunsen (o da kimyaçı idi) çöküntüdən yeni elementin xloridini təcrid etdi və onun tərkibindəki metala bu adı verdi. VASİTƏ onun spektrində güclü mavi xətlər əsasında (Latın = mavi) (3).
Bir neçə ay sonra, artıq 1861-ci ildə elm adamları duz yatağının spektrini daha ətraflı araşdırdılar və orada başqa bir elementin olduğunu aşkar etdilər. Onlar onun xloridini təcrid edə və atom kütləsini təyin edə bildilər. Spektrdə qırmızı xətlər aydın göründüyü üçün yeni litium metalı adlandırıldı rubid (latınca = tünd qırmızı) (4). Spektral analiz vasitəsilə iki elementin kəşfi kimyaçıları və fizikləri inandırdı. Sonrakı illərdə spektroskopiya əsas tədqiqat vasitələrindən birinə çevrildi və tapıntılar qarğıdalı kimi yağmağa başladı.
4. Metal rubidium (http://images-of-elements.com)
Rubid öz minerallarını əmələ gətirmir, sezium isə yalnız birdir (5). Hər iki element. Yerin səth qatında 0,029% rubidium (element bolluğu siyahısında 17-ci yer) və 0,0007% sezium (39-cu yer) var. Onlar bioelementlər deyillər, lakin bəzi bitkilər tütün və şəkər çuğunduru kimi rubidium seçərək saxlayırlar. Fiziki-kimyəvi nöqteyi-nəzərdən hər iki metal "steroidlərdəki kalium"dur: daha yumşaq və əriyən və daha da reaktivdir (məsələn, havada öz-özünə alovlanır və hətta partlayışla su ilə reaksiya verir).
vasitəsilə ən "metal" elementdir (sözün danışıq mənasında deyil, kimyəvi tərkibində). Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, onların birləşmələrinin xassələri də analoji kalium birləşmələrinin xüsusiyyətlərinə bənzəyir.
5 Pollucite yeganə sezium mineralıdır (USGS)
metal rubidium Sezium isə onların birləşmələrini vakuumda maqnezium və ya kalsiumla reduksiya etməklə əldə edilir. Onlar yalnız müəyyən növ fotovoltaik elementlər istehsal etmək üçün lazım olduğundan (insident işığı asanlıqla səthlərindən elektronlar buraxır), rubidium və seziumun illik istehsalı yüzlərlə kiloqramdır. Onların birləşmələri də geniş istifadə olunmur.
Kaliumda olduğu kimi, rubidiumun izotoplarından biri radioaktivdir. Rb-87-nin yarı ömrü 50 milyard ildir, ona görə də radiasiya çox aşağıdır. Bu izotop süxurların tarixini təyin etmək üçün istifadə olunur. Seziumun təbii olaraq yaranan radioaktiv izotopları yoxdur, lakin CS-137 uranın nüvə reaktorlarında parçalanma məhsullarından biridir. İşlənmiş yanacaq çubuqlarından ayrılır, çünki bu izotop g-radiasiya mənbəyi kimi, məsələn, xərçəng şişlərini məhv etmək üçün istifadə edilmişdir.
Fransanın şərəfinə
6. Fransız dilinin kəşfçisi - Marqarit Perey (1909-75)
Mendeleyev seziumdan daha ağır olan litium metalın mövcudluğunu artıq qabaqcadan görmüş və ona işlək ad vermişdi. Kimyaçılar onu digər litium minerallarında axtarırlar, çünki qohumları kimi o da orada olmalıdır. Bir neçə dəfə belə görünürdü ki, o, hipotetik olsa da, kəşf edilib, lakin heç vaxt gerçəkləşməyib.
87-ci illərin əvvəllərində məlum oldu ki, 1914-cü element radioaktivdir. 227-ci ildə Avstriya fizikləri kəşf etməyə yaxın idilər. S. Meyer, W. Hess və F. Panet aktinium-89 preparatından zəif alfa emissiyasını müşahidə etdilər (bol ifraz olunan beta hissəciklərinə əlavə olaraq). Aktiniumun atom nömrəsi 87 olduğundan və alfa hissəciyinin emissiyası elementin dövri cədvəldə iki yerə "azalması" ilə əlaqədar olduğundan, atom nömrəsi 223 və kütlə sayı XNUMX olan izotop alfa hissəcikləri olmalı idi. oxşar enerji, lakin (havadakı hissəciklərin diapazonu onların enerjisinə mütənasib olaraq ölçülür) həmçinin protaktiniumun izotopunu göndərir, digər elm adamları dərmanın çirklənməsini təklif edirlər.
Tezliklə müharibə başladı və hər şey unuduldu. 30-cu illərdə hissəcik sürətləndiriciləri layihələndirildi və ilk süni elementlər, məsələn, atom nömrəsi 85 olan çoxdan gözlənilən astatium əldə edildi. 87-ci elementə gəldikdə, o dövrün texnologiya səviyyəsi lazımi miqdarda enerji əldə etməyə imkan vermirdi. sintez üçün material. Fransız fiziki gözlənilmədən uğur qazandı Marqarit Perey, Maria Sklodowska-Curie-nin tələbəsi (6). O, dörddə bir əsr əvvəl avstriyalılar kimi aktinium-227-nin parçalanmasını öyrəndi. Texnoloji tərəqqi təmiz preparat əldə etməyə imkan verdi və bu dəfə onun nəhayət müəyyən olunduğuna heç kim şübhə etmirdi. Kəşfiyyatçı onun adını qoydu Fransız vətənlərinin şərəfinə. 87-ci element minerallarda sonuncu aşkar edilmiş, sonrakılar isə süni yolla əldə edilmişdir.
Frans radioaktiv silsilənin yan qolunda, səmərəliliyi az olan prosesdə əmələ gəlir və üstəlik, çox qısamüddətli olur. Xanım Perey tərəfindən kəşf edilən ən güclü izotop olan Fr-223-ün yarı ömrü 20 dəqiqədən bir qədər artıqdır (bir saatdan sonra ilkin miqdarın yalnız 1/8-i qalır deməkdir). Bütün yer kürəsində cəmi 30 qram frank olduğu hesablanmışdır (çürüyən izotopla yeni əmələ gələn izotop arasında tarazlıq yaranır).
Frank birləşmələrinin görünən hissəsi alınmasa da, xassələri öyrənilmiş və onun qələvi qrupuna aid olduğu müəyyən edilmişdir. Məsələn, frank və kalium ionları olan məhlula perklorat əlavə edildikdə, çöküntü məhlul deyil, radioaktiv olacaqdır. Bu davranış sübut edir ki, FrClO4 az həll olunur (KClO ilə çökür4), fransiumun xassələri kaliumun xüsusiyyətlərinə bənzəyir.
Fransa, o necə olardı ...
... Mən çılpaq gözlə görünən bir nümunə ala bilsəydim? Əlbəttə ki, mum kimi yumşaq və bəlkə də qızılı çalarlı (üstdəki sezium çox yumşaq və sarımtıl rəngdədir). O, 20-25°C-də əriyəcək və 650°C ətrafında buxarlanacaq (əvvəlki epizoddan əldə edilən məlumatlara əsasən hesablama). Bundan əlavə, çox kimyəvi aktiv olardı. Buna görə də oksigen və nəm əldə etmədən və radiasiyadan qoruyan bir qabda saxlanmalıdır. Təcrübələrlə tələsmək lazım idi, çünki bir neçə saatdan sonra praktiki olaraq heç bir fransız qalmayacaq.
Fəxri litium
Keçən ilki halogen dövründən psevdohalogenləri xatırlayırsınız? Bunlar Cl kimi anionlar kimi davranan ionlardır- ya yox-. Bunlara, məsələn, CN siyanidləri daxildir- və SCN molları-, 17-ci qrup anionlarına oxşar həllolma qabiliyyətinə malik duzlar əmələ gətirir.
Litvalıların da ammonium ionu NH olan bir izləyicisi var. 4 + - ammonyakın suda həlli məhsulu (məhlul qələvidir, baxmayaraq ki, qələvi metal hidroksidlər vəziyyətindən daha zəifdir) və turşularla reaksiyası. İon daha ağır qələvi metallarla eyni şəkildə reaksiya verir və onun ən yaxın əlaqəsi kaliumladır, məsələn, ölçüsünə görə kalium katyonuna bənzəyir və çox vaxt təbii birləşmələrində K+ əvəz edir. Litium metalları duzların və hidroksidlərin sulu məhlullarının elektrolizi ilə əldə edilə bilməyəcək qədər reaktivdir. Civə elektrodundan istifadə edərək civədə (amalgamda) metal məhlul alınır. Ammonium ionu qələvi metallara o qədər bənzəyir ki, o, həm də amalgam əmələ gətirir.
Sistemli təhlil kursunda L.maqnezium ion materialları ən son kəşf edilənlərdir. Səbəb onların xloridlərinin, sulfatlarının və sulfidlərinin yaxşı həll olmasıdır, yəni nümunədə daha ağır metalların mövcudluğunu müəyyən etmək üçün istifadə edilən əvvəllər əlavə edilmiş reagentlərin təsiri altında çökmür. Ammonium duzları da yüksək dərəcədə həll olsalar da, məhlulların istiləşməsinə və buxarlanmasına tab gətirmədikləri üçün analizin ən əvvəlində aşkar edilirlər (ammiakın sərbəst buraxılması ilə olduqca asanlıqla parçalanırlar). Prosedur yəqin ki, hər kəsə məlumdur: ammiakın sərbəst buraxılmasına səbəb olan nümunəyə güclü bir bazanın (NaOH və ya KOH) bir həlli əlavə olunur.
Sam ammonyak qoxu ilə və ya su ilə nəmlənmiş universal kağız parçasının sınaq borusunun boynuna vurulması ilə aşkar edilir. NH qazı3 suda həll olunur və məhlulu qələvi edir və kağızı mavi rəngə çevirir.
7. Ammonium ionlarının aşkarlanması: solda buraxılan ammonyakın təsiri altında test zolağı mavi olur, sağda Nessler testinin müsbət nəticəsi
Qoxu köməyi ilə ammonyak aşkar edərkən, laboratoriyada burundan istifadə qaydalarını xatırlamalısınız. Buna görə də, reaksiya qabının üzərinə əyilməyin, əlinizin yelçəkən hərəkəti ilə buxarları özünüzə doğru yönəldin və havanı "tam sinə" ilə udmayın, birləşmənin ətri öz-özünə burnunuza çatsın.
Ammonium duzlarının həllolma qabiliyyəti analoji kalium birləşmələrininkinə bənzəyir, ona görə də ammonium perklorat NH hazırlamaq cəlbedici ola bilər.4Clo4 və kobaltla mürəkkəb birləşmə (ətraflı məlumat üçün əvvəlki hissəyə baxın). Bununla belə, təqdim olunan üsullar nümunədə çox az miqdarda ammonyak və ammonium ionlarının aşkarlanması üçün uyğun deyil. Laboratoriyalarda bu məqsədlə Nessler reagentindən istifadə olunur ki, bu da NH izləri olduqda belə çöküntü və ya rəngini dəyişir.3 (7).
Bununla belə, zəhərli civə birləşmələrindən istifadə etmək lazım olduğu üçün evdə uyğun bir test etməməyi şiddətlə məsləhət görürəm.
Bir mentorun peşəkar nəzarəti altında peşəkar laboratoriyada olana qədər gözləyin. Kimya füsunkardır, lakin - bunu bilməyən və ya diqqətsiz olanlar üçün - təhlükəli ola bilər.
Həmçinin baxın:
