Аристократияи элементарӣ

Ҳар як сатри ҷадвали даврӣ дар охир ба итмом мерасад. Каме бештар аз сад сол пеш, мавҷудияти онҳо ҳатто гумон набуд. Баъд бо хосиятҳои химиявии худ, дурусттараш набудани онҳо ҷаҳонро ба ҳайрат оварданд. Ҳатто баъдтар онҳо натиҷаи мантиқии қонунҳои табиат гардиданд. газҳои наҷиб.

Бо мурури замон, онҳо "ба амал даромаданд" ва дар нимаи дуюми асри гузашта онҳо бо унсурҳои наҷиб камтар алоқаманд буданд. Биёед достони ҷомеаи ибтидоии олиро чунин оғоз кунем:

Чанде пеш…

... Хоҷае буд.

Лорд Ҳенри Кавендиш (1731-1810) дар эскизи кӯҳна.

Ҳенри Кавендиш вай ба табакахои олии ашрофони Британия тааллук дошт, вале ба омухтани асрори табиат шавку хавас дошт. Дар соли 1766 вай гидрогенро кашф кард ва баъд аз нуздах сол тачриба гузаронд, ки вай тавонист элементи дигарро ёбад. Вай мехост бифаҳмад, ки оё ҳаво ба ҷуз аз оксиген ва нитроген, ки аллакай маълум аст, ҷузъҳои дигар дорад. Вай як найчаи шишагии хамидаро аз хаво пур карда, нугхои онро ба зарфхои симоб меандозад ва аз байни онхо разрядхои электрики мегузаронд. Шарораҳо боиси пайвастани нитроген бо оксиген шуданд ва пайвастагиҳои кислотаи ҳосилшуда тавассути маҳлули ишқӣ ҷаббида шуданд. Дар сурати набудани оксиген, Кавендиш онро ба найча дод ва то он даме, ки тамоми нитроген хориҷ карда шавад, таҷрибаро идома дод. Тачриба якчанд хафта давом кард, ки дар давоми он хачми газ дар кубур доимо кам мешуд. Вақте ки нитроген тамом шуд, Кавендиш оксигенро хориҷ кард ва фаҳмид, ки ҳубоб ҳанӯз вуҷуд дорад, ки ӯ тахмин кардааст, ки ¹/₁₂₀ ҳаҷми ибтидоии ҳаво. Худованд дар бораи табиати пасмондаҳо напурсид, зеро таъсири онро хатои таҷриба донистааст. Имрӯз мо медонем, ки ӯ ба кушодани он хеле наздик буд аргон, вале барои анчом додани тачриба бештар аз як аср лозим шуд.

сирри офтобӣ

Гирифтани Офтоб хамеша диккати хам одамони оддй ва хам олимонро ба худ чалб мекард. 18 августи соли 1868 астрономхо, ки ин ходисаро мушохида мекарданд, аввалин маротиба спектроскопро (камтар аз дах сол пеш тар-тиб дода шуда буд) барои омухтани чоххои офтобй, ки бо диски тирашуда равшан намоёнанд, истифода бурданд. фаронсавӣ Пьер Янсен бо хамин рох исбот кард, ки точи офтобй асосан аз водород ва дигар элементхои замин иборат аст. Аммо рузи дигар хангоми боз мушохида кардани Офтоб хатти спектралии пештар тавсифнашударо пай бурд, ки дар наздикии хатти характерноки зарди натрий вокеъ аст. Янссен натавонист онро ба ягон унсуре, ки дар он вақт маълум буд, нисбат диҳад. Худи хамин мушохидаро астрономхои англис хам ба амал овард Норман Локер. Олимон дар бораи ҷузъи пурасрори ситораи мо фарзияҳои гуногун ба миён гузоштанд. Локьер ӯро ном бурд лазерии энергияи баланд, аз номи худои юнонии офтоб - Гелиос. Бо вуҷуди ин, аксари олимон боварӣ доштанд, ки хати зард, ки онҳо дидаанд, як қисми спектри гидроген дар ҳарорати хеле баланди ситора аст. Соли 1881 физик ва метеорологи итолиёвӣ Луиджи Палмиери ба воситаи спектроскоп газхои вулкании Везувийро омухт. Дар спектри онҳо, ӯ як банди зардро пайдо кард, ки ба гелий мансуб аст. Бо вуҷуди ин, Палмиери натиҷаҳои таҷрибаҳои худро норавшан тавсиф кард ва дигар олимон онро тасдиқ накарданд. Ҳоло мо медонем, ки гелий дар газҳои вулқонӣ мавҷуд аст ва Италия шояд дар ҳақиқат аввалин шуда спектри гелийи заминиро мушоҳида кардааст.

Тасвири соли 1901, ки дастгоҳро барои таҷрибаи Кавендиш нишон медиҳад

Ифтитоҳ дар ҷои сеюм

Дар ибтидои дахсолаи охири асри XNUMX физики англис Лорд Рэйли (Ҷон Вильям Струтт) тасмим гирифт, ки зичии газҳои гуногунро дақиқ муайян кунад, ки ин инчунин имкон дод, ки массаҳои атомии элементҳои онҳо дақиқ муайян карда шаванд. Рэйли як таҷрибачии боғайрат буд, аз ин рӯ, ӯ газҳоро аз манбаъҳои гуногун ба даст овард, то ифлосиҳоеро, ки натиҷаҳоро бардурӯғ мекунанд, ошкор кунад. Ба у муяссар шуд, ки хатои муайянкуниро то сад фоиз кам кунад, ки он вакт хеле кам буд. Газҳои таҳлилшуда мувофиқати зичии муайяншударо дар доираи хатои андозагирӣ нишон доданд. Ин ҳеҷ касро ба ҳайрат наовард, зеро таркиби пайвастагиҳои химиявӣ аз пайдоиши онҳо вобаста нест. Истисно нитроген буд - танҳо он вобаста ба усули истеҳсол зичии гуногун дошт. Нитроген атмосфера (аз ҳаво пас аз ҷудошавии оксиген, буғи об ва гази карбон ба даст омадааст) ҳамеша нисбат ба ҳаво вазнинтар буд. кимиёвӣ (бо таҷзияи пайвастагиҳои он ба даст омадааст). Тафовут, аҷиб аст, доимӣ буд ва тақрибан 0,1% -ро ташкил дод. Рэйли ин ходисаро шарх дода натавониста, ба дигар олимон мурочиат кард.

Кӯмак аз ҷониби химик пешниҳод карда мешавад Вилям Рамси. Ҳарду олим ба хулосае омаданд, ки танҳо тавзеҳот мавҷудияти омехтаи гази вазнинтар дар нитроген аз ҳаво аст. Вақте ки онҳо бо тавсифи таҷрибаи Кавендиш дучор шуданд, онҳо ҳис карданд, ки дар роҳи дуруст ҳастанд. Онхо ин дафъа бо истифода аз тачхизоти хозиразамон тачрибаро такрор карданд ва дере нагузашта намунаи гази номаълумро дар ихтиёри худ гирифтанд. Таҳлили спектроскопӣ нишон дод, ки он аз моддаҳои маълум ҷудо мавҷуд аст ва таҳқиқоти дигар нишон доданд, ки он ҳамчун атомҳои алоҳида вуҷуд дорад. То хол ин гуна газхо маълум набуданд (мо О₂Н.₂, H₂), ҳамин тавр ин маънои кушодани унсури навро низ дошт. Рэйли ва Рамсай кӯшиш карданд, ки ӯро созанд аргон (юнонӣ = танбал) бо дигар моддаҳо вокуниш нишон додан, вале бефоида. Барои муайян кардани харорати конденса-цияи он ба ягона шахсе мурочиат карданд, ки он вакт дар чахон аппарати мувофик дошт. Буд Карол Олшевский, профессори химияи университети Ягеллон. Ольшевский аргонро моеъ ва сахт кард, инчунин дигар параметрхои физикии онро муайян кард.

Ҳисоботи Рэйли ва Рамсай дар моҳи августи соли 1894 як резонансро ба вуҷуд овард. Олимон бовар карда наметавонистанд, ки наслҳои муҳаққиқон ҷузъи 1%-и ҳаворо, ки дар рӯи замин ба миқдори хеле зиёдтар аз нуқра мавҷуд аст, сарфи назар кардаанд. Санҷишҳои дигарон мавҷудияти аргонро тасдиқ карданд. Ин кашфиёт ба таври хакконй комьёбии бузург ва галабаи тачрибаи бодиккат хисоб карда шуд (гуф-та мешуд, ки элементи нав дар касри сеюм пинхон карда шудааст). Бо вуҷуди ин, ҳеҷ кас интизор набуд, ки ...

... Тамоми оилаи газҳо.

Гурӯҳи гелий (рақами атом дар боло, массаи атомӣ дар поён).

Ҳатто пеш аз таҳлили ҳамаҷонибаи атмосфера, пас аз як сол, Рамсай ба мақолаи маҷаллаи геология таваҷҷӯҳ кард, ки дар бораи баровардани газ аз маъданҳои уран ҳангоми таъсири кислота хабар медиҳад. Рамси бори дигар кушиш карда, гази хосилшударо бо спектроскоп санчида, хатхои ношиноси спектралиро дид. Машварат бо Вилям Крукс, мутахассиси спектроскопия ба чунин хулоса омад, ки вай кайхо боз дар Замин чустучу карда шудааст лазерии энергияи баланд. Ҳоло мо медонем, ки ин яке аз маҳсулоти пӯсидаи уран ва торий мебошад, ки дар маъданҳои элементҳои радиоактивии табиӣ мавҷуд аст. Рамсай боз аз Ольшевский хохиш кард, ки гази навро моеъ кунад. Аммо ин дафъа аппаратура ба харорати ба кадри кифоя паст ноил шуда натавонист ва гелийи моеъ то соли 1908 ба даст оварда нашуд.

Гелий инчунин як гази якатомӣ ва ғайрифаъол ба мисли аргон гардид. Хусусиятхои хар ду элемент ба ягон оилаи чадвали даврй мувофик набуданд ва карор дода шуд, ки барои онхо гурухи алохида ташкил карда шавад. [helowce_uklad] Рамсай ба хулосае омад, ки дар он камбудиҳо вуҷуд доранд ва дар якҷоягӣ бо ҳамтои худ Моррис Траверс тадқиқоти минбаъдаро оғоз намуд. Бо тоза кардани ҳавои моеъ, химикҳо дар соли 1898 боз се газро кашф карданд: неон (гр. = нав), криптон (gr. = skryty) i ксенон (юнонӣ = хориҷӣ). Ҳамаи онҳо дар якҷоягӣ бо гелий дар ҳаво ба миқдори ҳадди аққал, хеле камтар аз аргон мавҷуданд. Пассивии химиявии элементҳои нав муҳаққиқонро водор сохт, ки ба онҳо номи умумӣ диҳанд. газҳои наҷиб. 

Пас аз кӯшишҳои бемуваффақият аз ҳаво ҷудо шудан, як гелийи дигар ҳамчун маҳсули тағирёбии радиоактивӣ кашф карда шуд. Дар соли 1900 Фредерик Дорн Ҳозир Андре-Луи Дебирн аз радий баромадани газро (эманация, чунон ки он вакт гуфта буданд) мушохида карданд, ки онро худашон меноманд радон. Ба зудӣ маълум шуд, ки эманатсияҳо инчунин торий ва актиниум (торон ва актинон) мебароранд. Рамси ва Фредерик Содди исбот карданд, ки онҳо як элементанд ва гази навбатии онҳо мебошанд нитон (лотинӣ = дурахшон аст, зеро намунаҳои газ дар торикӣ медурахшиданд). Дар соли 1923 нитон ниҳоят радон шуд, ки ба номи изотопи дарозумртарин номида шуд.

Охирин дастгоҳҳои гелий, ки ҷадвали даврии воқеиро маҳкам мекунанд, соли 2006 дар озмоишгоҳи ҳастаии Русия дар Дубна ба даст оварда шуда буданд. Номе, ки танҳо пас аз даҳ сол тасдиқ шудааст, Оганесон, ба шарафи физики ядроии рус Юрий Оганесян. Ягона чизе, ки дар бораи элементи нав маълум аст, аз ҳама вазнинтарин аст, ки то ҳол маълум аст ва танҳо чанд ядрое ба даст оварда шудааст, ки камтар аз як миллисония зиндагӣ кардаанд.

Муносибатҳои химиявӣ

Эътиқод ба пассивияти кимиёвии гелий дар соли 1962 барҳам хӯрд Нил Бартлет вай пайвастагии формулаи Xe [PtF-ро ба даст овард₆]. Химияи пайвастагиҳои ксенон имрӯз хеле васеъ аст: фторидҳо, оксидҳо ва ҳатто намакҳои кислотаи ин элемент маълуманд. Илова бар ин, онҳо дар шароити муқаррарӣ пайвастагиҳои доимӣ мебошанд. Криптон нисбат ба ксенон сабуктар буда, якчанд фторидҳоро ташкил медиҳад, инчунин радони вазнинтар (радиактивии охирин тадқиқотро хеле душвортар мекунад). Аз тарафи дигар, се сабуктарин - гелий, неон ва аргон - пайвастагиҳои доимӣ надоранд.

Пайвастҳои кимиёвии газҳои неъматро бо шарикони наҷиб камтар метавон бо нофаҳмиҳои кӯҳна муқоиса кард. Имрӯз, ин мафҳум дигар эътибор надорад ва набояд тааҷҷуб кард, ки ...

Чархболҳо, аз чап ба рост: Лорд Рэйли (Ҷон Вилям Струтт, 1842–1919), сэр Вилям Рэмси (1852–1916) ва Моррис Траверс (1872–1961); портрет аз коллексияи Коллеҷи Донишгоҳи Лондон.

... аристократҳо кор мекунанд.

Гелий тавассути ҷудо кардани ҳавои моеъ дар растаниҳои нитроген ва оксиген ба даст оварда мешавад. Аз тарафи дигар, манбаи гелий асосан гази табиист, ки дар он то чанд фоизи њаљмро ташкил медињад (дар Аврупо калонтарин корхонаи тавлиди гелий дар ш. Ман муқобилат кардам, дар Воеводагии Польшаи Калон). Шуғли аввалини онҳо дар найҳои равшанӣ дурахшид. Дар айни замон, таблиғи неон то ҳол ба чашм писанд аст, аммо маводи гелий низ асоси баъзе намудҳои лазерҳо мебошанд, ба монанди лазери аргон, ки мо дар назди духтури дандон ё косметолог вомехӯрем.

Намоиши рассом аз зонди ксенони ион дар назди астероиди Серес.

Пассивияти кимиёвии установкахои гелий барои ба вучуд овардани атмосферае истифода мешавад, ки аз оксидшави, масалан, хангоми кафшери металлхо ё бастаи герметикии хурокворй мухофизат мекунад. Лампаҳои гелийӣ дар ҳарорати баландтар кор мекунанд (яъне онҳо равшантар медурахшанд) ва нерӯи барқро самараноктар истифода мебаранд. Одатан аргонро бо нитроген омехта истифода мебаранд, аммо криптон ва ксенон боз ҳам беҳтар натиҷа медиҳанд. Истифодаи охирини ксенон ҳамчун маводи ҳаракаткунанда дар ҳаракати мушакии ионист, ки нисбат ба ҳаракати сӯзишвории кимиёвӣ самараноктар аст. Гелиуми сабуктарин бо баллонҳои обу ҳаво ва баллонҳо барои кӯдакон пур карда мешавад. Дар омехта бо оксиген, гелийро ғаввосҳо барои кор дар чуқурии бузург истифода мебаранд, ки ин барои пешгирӣ кардани бемории декомпрессионалӣ кӯмак мекунад. Муҳимтарин татбиқи гелий ин ноил шудан ба ҳарорати пастест, ки барои фаъолияти суперноқилҳо заруранд.

Омехтаи оксиген-гелий ғаввоси бехатарро таъмин мекунад.