Elementar aristokratiya

Dövri cədvəlin hər cərgəsi sonunda bitir. Yüz ildən bir qədər çox əvvəl onların mövcudluğu hətta ehtimal olunmurdu. Sonra kimyəvi xassələri, daha doğrusu, yoxluğu ilə dünyanı heyran etdilər. Hətta sonralar onlar təbiət qanunlarının məntiqi nəticəsi oldu. nəcib qazlar.

Zaman keçdikcə onlar "hərəkətə keçdilər" və keçən əsrin ikinci yarısında daha az nəcib elementlərlə əlaqələndirilməyə başladılar. İbtidai yüksək cəmiyyətin hekayəsinə belə başlayaq:

Çoxdan əvvəl ...

… Bir ağa var idi.

Lord Henry Cavendish (1731-1810) köhnə eskizdə.

Henry Cavendish o, ən yüksək Britaniya aristokratiyasına mənsub idi, lakin təbiətin sirlərini öyrənməklə maraqlanırdı. 1766-cı ildə hidrogeni kəşf etdi və on doqquz il sonra başqa bir element tapa bildiyi bir təcrübə keçirdi. O, havada artıq məlum olan oksigen və azotdan başqa digər komponentlərin olub-olmadığını öyrənmək istəyirdi. O, əyilmiş şüşə borunu hava ilə doldurdu, uclarını civə qablarına batırdı və onların arasından elektrik boşalmalarını keçirdi. Qığılcımlar azotun oksigenlə birləşməsinə səbəb oldu və yaranan turşu birləşmələri qələvi məhlulu tərəfindən udulmuşdu. Oksigen olmadıqda, Cavendish onu boruya verdi və bütün azot çıxarılana qədər təcrübəni davam etdirdi. Təcrübə bir neçə həftə davam etdi, bu müddət ərzində borudakı qazın həcmi daim azalırdı. Azot tükəndikdən sonra Cavendish oksigeni çıxardı və qabarcığın hələ də mövcud olduğunu təxmin etdi. ¹/₁₂₀ ilkin hava həcmi. Təsiri təcrübənin səhvi hesab edərək, Rəbb qalıqların təbiəti haqqında soruşmadı. Bu gün onun açılışa çox yaxın olduğunu bilirik argon, lakin təcrübəni tamamlamaq üçün bir əsrdən çox vaxt lazım oldu.

günəş sirri

Günəş tutulmaları hər zaman həm sadə insanların, həm də alimlərin diqqətini cəlb edib. 18 avqust 1868-ci ildə bu fenomeni müşahidə edən astronomlar ilk dəfə qaranlıq disklə aydın görünən günəş çıxıntılarını öyrənmək üçün spektroskopdan (on ildən az əvvəl hazırlanmışdır) istifadə etdilər. Fransız dili Pierre Janssen bu yolla günəş tacının əsasən hidrogen və yerin digər elementlərindən ibarət olduğunu sübut etdi. Lakin ertəsi gün, Günəşi yenidən müşahidə edərkən, natriumun xarakterik sarı xəttinin yaxınlığında yerləşən əvvəllər təsvir olunmamış spektral xətti gördü. Janssen bunu o vaxt məlum olan heç bir elementə aid edə bilmədi. Eyni müşahidəni ingilis astronomu da aparıb Norman Locker. Alimlər ulduzumuzun sirli komponenti ilə bağlı müxtəlif fərziyyələr irəli sürüblər. Lokyer onun adını qoydu yüksək enerjili lazer, Yunan günəş tanrısı adından - Helios. Bununla belə, əksər elm adamları gördükləri sarı xəttin ulduzun həddindən artıq yüksək temperaturlarında hidrogen spektrinin bir hissəsi olduğuna inanırdılar. 1881-ci ildə italyan fizik və meteoroloq Luici Palmieri spektroskopdan istifadə edərək Vezuvi vulkanik qazlarını tədqiq etdi. Onların spektrində heliuma aid olan sarı zolaq tapdı. Lakin Palmieri öz təcrübələrinin nəticələrini qeyri-müəyyən şəkildə təsvir etdi, digər alimlər isə onları təsdiqləməyiblər. İndi biz heliumun vulkanik qazlarda olduğunu bilirik və İtaliya, həqiqətən də, yerüstü helium spektrini müşahidə edən ilk ölkə ola bilər.

Cavendish təcrübəsi üçün aparatı göstərən 1901-ci illüstrasiya

Üçüncü onluq yerində açılır

XNUMX əsrin son onilliyinin əvvəlində ingilis fiziki Lord Rayleigh (John William Strutt) müxtəlif qazların sıxlıqlarını dəqiq müəyyən etmək qərarına gəldi ki, bu da onların elementlərinin atom kütlələrini dəqiq müəyyən etməyə imkan verdi. Rayleigh çalışqan bir təcrübəçi idi, buna görə də nəticələri saxtalaşdıracaq çirkləri aşkar etmək üçün müxtəlif mənbələrdən qazlar əldə etdi. O, o vaxt çox kiçik olan qətiyyət səhvini yüzdə yüz faizə endirməyi bacardı. Təhlil edilən qazlar ölçmə xətası daxilində müəyyən edilmiş sıxlığa uyğunluq göstərdi. Bu, heç kəsi təəccübləndirmədi, çünki kimyəvi birləşmələrin tərkibi mənşəyindən asılı deyil. İstisna azot idi - yalnız istehsal üsulundan asılı olaraq fərqli bir sıxlığa sahib idi. Azot atmosfer (oksigen, su buxarı və karbon qazının ayrılmasından sonra havadan əldə edilən) həmişəkindən daha ağır olmuşdur. kimyəvi (onun birləşmələrinin parçalanması ilə əldə edilir). Fərq, qəribə də olsa, sabit idi və təxminən 0,1% təşkil etdi. Bu fenomeni izah edə bilməyən Rayleigh başqa elm adamlarına müraciət etdi.

Kimyaçı tərəfindən təklif olunan kömək William Ramsay. Hər iki alim belə nəticəyə gəliblər ki, yeganə izahat havadan alınan azotda daha ağır qaz qarışığının olmasıdır. Cavendish təcrübəsinin təsviri ilə qarşılaşdıqda, doğru yolda olduqlarını hiss etdilər. Onlar bu dəfə müasir avadanlıqdan istifadə edərək təcrübəni təkrarladılar və tezliklə əllərində naməlum qaz nümunəsi oldu. Spektroskopik analiz onun məlum maddələrdən ayrı mövcud olduğunu göstərdi və digər tədqiqatlar onun ayrı atomlar şəklində mövcud olduğunu göstərdi. İndiyə qədər belə qazlar məlum deyildi (bizdə O₂, N₂, H₂), bu da yeni elementin açılması demək idi. Rayleigh və Ramsay onu etməyə çalışdı argon (yunan = tənbəl) başqa maddələrlə reaksiya vermək, lakin heç bir faydası yoxdur. Onun kondensasiyasının temperaturunu təyin etmək üçün o zaman dünyada müvafiq aparatı olan yeganə şəxsə müraciət etdilər. oldu Karol Olşevski, Yagellon Universitetinin kimya professoru. Olşevski arqonu maye və bərkimiş, həmçinin onun digər fiziki parametrlərini təyin etmişdir.

1894-cü ilin avqustunda Rayleigh və Ramzeyin hesabatı böyük rezonans doğurdu. Alimlər inana bilmirdilər ki, tədqiqatçılar nəsillərdir ki, məsələn, gümüşdən daha çox miqdarda Yerdə mövcud olan havanın 1%-lik komponentini laqeyd etmişlər. Başqalarının sınaqları arqonun mövcudluğunu təsdiqlədi. Kəşf haqlı olaraq böyük nailiyyət və diqqətli eksperimentin zəfəri hesab edildi (yeni elementin üçüncü onluq yerində gizləndiyi deyilirdi). Ancaq heç kim gözləmirdi ki, olacaq ...

... Bütün qazlar ailəsi.

Helium qrupu (yuxarıda atom nömrəsi, aşağıda atom kütləsi).

Atmosfer hərtərəfli təhlil edilməzdən əvvəl, bir il sonra Ramsay, turşuya məruz qaldıqda uran filizlərindən qazın ayrıldığını bildirən bir geologiya jurnalı məqaləsi ilə maraqlandı. Ramsay yenidən cəhd etdi, əldə edilən qazı spektroskopla yoxladı və tanış olmayan spektral xətləri gördü. ilə məsləhətləşmə William Crooks, spektroskopiya üzrə mütəxəssis, onun Yer üzündə çoxdan axtarıldığı qənaətinə gəldi yüksək enerjili lazer. İndi biz bilirik ki, bu, təbii radioaktiv elementlərin filizlərində olan uran və toriumun çürümə məhsullarından biridir. Ramsay yenidən Olşevskidən yeni qazı mayeləşdirməyi xahiş etdi. Lakin bu dəfə avadanlıq kifayət qədər aşağı temperaturlara nail ola bilmədi və maye helium 1908-ci ilə qədər alınmadı.

Helium da arqon kimi tək atomlu və qeyri-aktiv bir qaz olduğu ortaya çıxdı. Hər iki elementin xassələri dövri cədvəlin heç bir ailəsinə sığmırdı və onlar üçün ayrıca qrup yaratmaq qərara alındı. [helowce_uklad] Ramsey həmkarı ilə birlikdə bunda boşluqlar olduğu qənaətinə gəldi. Morrisem Traversem əlavə tədqiqatlara başladı. 1898-ci ildə kimyaçılar maye havanı distillə edərək daha üç qaz kəşf etdilər: neon (qr. = yeni), kripton (gr. = skryty) i ksenon (Yunan = xarici). Onların hamısı heliumla birlikdə havada minimal miqdarda, arqondan çox azdır. Yeni elementlərin kimyəvi passivliyi tədqiqatçıları onlara ümumi ad verməyə sövq etdi. nəcib qazlar. 

Uğursuz havadan ayrılma cəhdlərindən sonra radioaktiv çevrilmələrin məhsulu kimi daha bir helium kəşf edildi. 1900-cü ildə Frederik Dorn Oraz Andre-Luis Debirn adlandırdıqları radiumdan qazın (o vaxt dedikləri kimi emanasiya) çıxdığını gördülər radon. Tezliklə məlum oldu ki, emanasiyalar həmçinin torium və aktinium (toron və aktinon) buraxır. Ramsay və Frederik Soddy bir element olduqlarını və adlandırdıqları növbəti nəcib qaz olduğunu sübut etdi niton (Latın = işıqlandırmaq, çünki qaz nümunələri qaranlıqda parlayırdı). 1923-cü ildə niton nəhayət, ən uzunömürlü izotopun adını daşıyan radona çevrildi.

Həqiqi dövri cədvəli tamamlayan helium qurğularının sonuncusu 2006-cı ildə Dubnadakı Rusiya nüvə laboratoriyasında əldə edilib. Yalnız on il sonra təsdiqlənən ad, Oganesson, rus nüvə fizikinin şərəfinə Yuri Oqanesyan. Yeni element haqqında bilinən yeganə şey onun indiyə qədər məlum olan ən ağır element olması və yalnız bir neçə millisaniyədən az yaşayan nüvənin əldə edilməsidir.

Kimyəvi uyğunsuzluqlar

Heliumun kimyəvi passivliyinə inam 1962-ci ildə çökdü Neil Bartlett o, Xe [PtF düsturu olan birləşməni əldə etdi₆]. Bu gün ksenon birləşmələrinin kimyası olduqca genişdir: bu elementin ftoridləri, oksidləri və hətta turşu duzları məlumdur. Bundan əlavə, onlar normal şəraitdə qalıcı birləşmələrdir. Kripton ksenondan yüngüldür, daha ağır radon kimi bir neçə flüor əmələ gətirir (sonuncunun radioaktivliyi tədqiqatı xeyli çətinləşdirir). Digər tərəfdən, üç ən yüngül - helium, neon və arqonda daimi birləşmələr yoxdur.

Daha az nəcib tərəfdaşları olan nəcib qazların kimyəvi birləşmələri köhnə uyğunsuzluqlarla müqayisə edilə bilər. Bu gün bu konsepsiya artıq keçərli deyil və buna təəccüblənmək lazım deyil ...

Helikopterlər, soldan sağa: Lord Rayleigh (Con William Strutt, 1842–1919), Ser William Ramsay (1852–1916) və Morris Travers (1872–1961); London Universitet Kollecinin kolleksiyasından portret.

... aristokratlar işləyir.

Helium azot və oksigen bitkilərində mayeləşdirilmiş havanın ayrılması yolu ilə əldə edilir. Digər tərəfdən, heliumun mənbəyi əsasən təbii qazdır ki, bu da həcmin bir neçə faizinə qədərdir (Avropada ən böyük helium istehsalı zavodu Azərbaycanda fəaliyyət göstərir. aşdı, Böyük Polşa Voyevodalığında). Onların ilk məşğuliyyəti işıqlı borularda parlamaq idi. İndiki vaxtda neon reklamları hələ də gözə xoş gəlir, lakin helium materialları da bəzi lazer növlərinin əsasını təşkil edir, məsələn, diş həkimi və ya kosmetoloqda qarşılaşacağımız arqon lazeri.

Rəssamın Ceres asteroidi yaxınlığında Ksenon İon Zondunun Şəfəqinin təsviri.

Helium qurğularının kimyəvi passivliyi oksidləşmədən qoruyan atmosfer yaratmaq üçün istifadə olunur, məsələn, metalları və ya hermetik qida qablaşdırmasını qaynaq edərkən. Heliumla doldurulmuş lampalar daha yüksək temperaturda işləyir (yəni daha parlaq parlayır) və elektrik enerjisindən daha səmərəli istifadə edir. Adətən arqon azotla qarışdırılır, lakin kripton və ksenon daha yaxşı nəticələr verir. Ksenonun ən son istifadəsi, kimyəvi yanacaqdan daha səmərəli olan ion raketlərinin hərəkətində hərəkətverici material kimidir. Ən yüngül helium hava balonları və uşaqlar üçün balonlarla doldurulur. Oksigenlə qarışıqda helium dalğıclar tərəfindən böyük dərinliklərdə işləmək üçün istifadə olunur ki, bu da dekompressiya xəstəliyinin qarşısını almağa kömək edir. Heliumun ən mühüm tətbiqi superkeçiricilərin işləməsi üçün tələb olunan aşağı temperatura nail olmaqdır.

Oksigen-helium qarışığı təhlükəsiz dalğıc təmin edir.