Elemental aristocracy

Kila safu ya jedwali la upimaji huishia mwishoni. Zaidi ya miaka mia moja iliyopita, uwepo wao haukupaswa hata kudhaniwa. Kisha wakashangaa ulimwengu na mali zao za kemikali, au tuseme kutokuwepo kwao. Hata baadaye ziligeuka kuwa matokeo ya kimantiki ya sheria za asili. gesi nzuri.

Baada ya muda, "waliingia kwenye hatua", na katika nusu ya pili ya karne iliyopita walianza kuhusishwa na vipengele vidogo vyema. Wacha tuanze hadithi ya jamii ya juu kama hii:

Muda mrefu uliopita…

… Kulikuwa na bwana.

Lord Henry Cavendish (1731-1810) katika mchoro wa zamani.

Henry Cavendish alikuwa wa aristocracy wa juu kabisa wa Uingereza, lakini alipenda kujifunza siri za asili. Mnamo 1766, aligundua hidrojeni, na miaka kumi na tisa baadaye alifanya jaribio ambalo aliweza kupata kipengele kingine. Alitaka kujua ikiwa hewa ina sehemu zingine mbali na oksijeni inayojulikana tayari na nitrojeni. Alijaza bomba la glasi iliyoinama na hewa, akazamisha ncha zake kwenye vyombo vya zebaki na kupitisha uvujaji wa umeme kati yao. Cheche hizo zilisababisha nitrojeni kuchanganyika na oksijeni, na misombo ya tindikali iliyosababishwa ilifyonzwa na myeyusho wa alkali. Kwa kukosekana kwa oksijeni, Cavendish aliiingiza ndani ya bomba na kuendelea na majaribio hadi nitrojeni yote ilipoondolewa. Jaribio lilidumu kwa wiki kadhaa, wakati ambapo kiasi cha gesi kwenye bomba kilikuwa kinapungua mara kwa mara. Mara tu nitrojeni ilipokwisha, Cavendish aliondoa oksijeni na kugundua kuwa Bubble bado iko, ambayo alikadiria kuwa. ¹/₁₂₀ kiasi cha hewa cha awali. Bwana hakuuliza juu ya asili ya mabaki, akizingatia athari kuwa kosa la uzoefu. Leo tunajua kwamba alikuwa karibu sana kufungua argon, lakini ilichukua zaidi ya karne moja kukamilisha jaribio hilo.

siri ya jua

Kupatwa kwa jua kila wakati kumevutia umakini wa watu wa kawaida na wanasayansi. Mnamo Agosti 18, 1868, wanaastronomia waliokuwa wakichunguza jambo hili walitumia kioo cha kwanza (kilichoundwa chini ya miaka kumi iliyopita) ili kuchunguza umaarufu wa jua, unaoonekana wazi kwa diski iliyotiwa giza. Kifaransa Pierre Janssen kwa njia hii alithibitisha kwamba taji ya jua inaundwa hasa na hidrojeni na vipengele vingine vya dunia. Lakini siku iliyofuata, alipokuwa akitazama Jua tena, aliona mstari wa spectral ambao haujaelezewa hapo awali ulio karibu na mstari wa njano wa sodiamu. Janssen hakuweza kuihusisha na kipengele chochote kilichojulikana wakati huo. Uchunguzi huo huo ulitolewa na mwanaastronomia wa Kiingereza Norman Locker. Wanasayansi wameweka dhana mbalimbali kuhusu sehemu ya ajabu ya nyota yetu. Lockyer alimpa jina laser ya juu ya nishati, kwa niaba ya mungu wa Kigiriki wa jua - Helios. Hata hivyo, wanasayansi wengi waliamini kwamba mstari wa njano waliona ulikuwa sehemu ya wigo wa hidrojeni kwenye joto la juu sana la nyota hiyo. Mnamo 1881, mwanafizikia wa Italia na meteorologist Luigi Palmieri alisoma gesi za volkeno za Vesuvius kwa kutumia spectroscope. Katika wigo wao, alipata bendi ya njano iliyohusishwa na heliamu. Walakini, Palmieri alielezea kwa uwazi matokeo ya majaribio yake, na wanasayansi wengine hawakuthibitisha. Sasa tunajua kwamba heliamu hupatikana katika gesi za volkeno, na Italia inaweza kuwa ya kwanza kuona wigo wa heliamu ya dunia.

Mchoro kutoka 1901 unaoonyesha kifaa cha majaribio ya Cavendish

Kufungua katika nafasi ya tatu ya decimal

Mwanzoni mwa muongo uliopita wa karne ya XNUMX, mwanafizikia wa Kiingereza Bwana Rayleigh (John William Strutt) aliamua kwa usahihi kuamua msongamano wa gesi mbalimbali, ambayo pia ilifanya iwezekanavyo kuamua kwa usahihi wingi wa atomiki wa mambo yao. Rayleigh alikuwa mjaribio mwenye bidii, kwa hiyo alipata gesi kutoka kwa vyanzo mbalimbali ili kugundua uchafu ambao ungeweza kupotosha matokeo. Aliweza kupunguza makosa ya uamuzi hadi mia ya asilimia, ambayo wakati huo ilikuwa ndogo sana. Gesi zilizochambuliwa zilionyesha kufuata msongamano uliowekwa ndani ya hitilafu ya kipimo. Hii haikushangaza mtu yeyote, kwani muundo wa misombo ya kemikali hautegemei asili yao. Isipokuwa ni nitrojeni - tu ilikuwa na msongamano tofauti kulingana na njia ya uzalishaji. Naitrojeni anga (inayopatikana kutoka kwa hewa baada ya mgawanyiko wa oksijeni, mvuke wa maji na dioksidi kaboni) imekuwa nzito kuliko kawaida. kemikali (kupatikana kwa mtengano wa misombo yake). Tofauti, isiyo ya kawaida, ilikuwa ya mara kwa mara na ilifikia karibu 0,1%. Rayleigh, hakuweza kuelezea jambo hili, aligeukia wanasayansi wengine.

Msaada unaotolewa na mwanakemia William Ramsay. Wanasayansi wote wawili walihitimisha kwamba maelezo pekee yalikuwa uwepo wa mchanganyiko wa gesi nzito zaidi katika nitrojeni inayopatikana kutoka angani. Walipokutana na maelezo ya jaribio la Cavendish, walihisi walikuwa kwenye njia sahihi. Walirudia jaribio hilo, wakati huu wakitumia vifaa vya kisasa, na punde wakawa na sampuli ya gesi isiyojulikana mikononi mwao. Uchunguzi wa Spectroscopic umeonyesha kuwa iko kando na vitu vinavyojulikana, na tafiti zingine zimeonyesha kuwa iko kama atomi tofauti. Kufikia sasa, gesi kama hizo hazijajulikana (tuna O₂, N₂, H₂), kwa hivyo hiyo pia ilimaanisha kufungua kipengee kipya. Rayleigh na Ramsay walijaribu kumfanya argon (Kigiriki = mvivu) kuguswa na vitu vingine, lakini bila mafanikio. Kuamua hali ya joto ya kufidia kwake, waligeukia kwa mtu pekee ulimwenguni wakati huo ambaye alikuwa na vifaa vinavyofaa. Ilikuwa Karol Olszewski, profesa wa kemia katika Chuo Kikuu cha Jagiellonian. Olshevsky iliyoyeyushwa na kuimarisha argon, na pia kuamua vigezo vyake vingine vya kimwili.

Ripoti ya Rayleigh na Ramsay mnamo Agosti 1894 ilisababisha sauti kubwa. Wanasayansi hawakuweza kuamini kwamba vizazi vya watafiti vilipuuza sehemu ya 1% ya hewa, ambayo iko duniani kwa kiasi kikubwa zaidi kuliko, kwa mfano, fedha. Uchunguzi wa wengine umethibitisha kuwepo kwa argon. Ugunduzi huo ulizingatiwa kwa usahihi kuwa mafanikio makubwa na ushindi wa majaribio ya uangalifu (ilisemekana kuwa kipengele kipya kilifichwa katika nafasi ya tatu ya decimal). Walakini, hakuna mtu aliyetarajia kwamba kungekuwa na ...

… Familia nzima ya gesi.

Kundi la Heliamu (nambari ya atomiki juu, wingi wa atomiki chini).

Hata kabla ya angahewa kuchambuliwa kwa kina, mwaka mmoja baadaye, Ramsay alipendezwa na makala ya jarida la jiolojia ambayo iliripoti kutolewa kwa gesi kutoka kwa madini ya urani wakati inakabiliwa na asidi. Ramsay alijaribu tena, akachunguza gesi iliyosababishwa na spectroscope na kuona mistari isiyojulikana ya spectral. Ushauri na William Crooks, mtaalamu wa spectroscopy, aliongoza kwenye hitimisho kwamba kwa muda mrefu imekuwa ikitafutwa duniani laser ya juu ya nishati. Sasa tunajua kwamba hii ni moja ya bidhaa za kuoza za uranium na thoriamu, zilizomo katika ores ya vipengele vya asili vya mionzi. Ramsay alimwomba tena Olszewski atengeneze gesi hiyo mpya kimiminika. Walakini, wakati huu vifaa havikuwa na uwezo wa kufikia joto la chini vya kutosha, na heliamu ya kioevu haikupatikana hadi 1908.

Heli pia iligeuka kuwa gesi ya monatomiki na isiyofanya kazi, kama argon. Sifa za vitu vyote viwili hazikufaa katika familia yoyote ya jedwali la upimaji na iliamuliwa kuunda kikundi tofauti kwao. [helowce_uklad] Ramsay alifikia hitimisho kwamba kuna mapungufu ndani yake, na pamoja na mwenzake. Morris Traverse kuanza utafiti zaidi. Kwa kutengenezea hewa ya kioevu, wanakemia waligundua gesi tatu zaidi mnamo 1898: neon (gr. = mpya), kryptoni (gr. = skryty)i xenon (Kigiriki = kigeni). Wote, pamoja na heliamu, wapo angani kwa idadi ndogo, chini sana kuliko argon. Ukosefu wa kemikali wa vipengele vipya uliwafanya watafiti kuwapa jina la kawaida. gesi nzuri. 

Baada ya majaribio yasiyofanikiwa ya kujitenga na hewa, heliamu nyingine iligunduliwa kama bidhaa ya mabadiliko ya mionzi. Mnamo 1900 Frederick Dorn Oraz André-Louis Debirne waliona kutolewa kwa gesi (enation, kama walivyosema wakati huo) kutoka kwa radium, ambayo waliiita radoni. Hivi karibuni iligunduliwa kuwa emanations pia hutoa thorium na actinium (thoron na actinon). Ramsay na Frederick Soddy ilithibitisha kuwa wao ni kipengele kimoja na ni gesi nyingine nzuri waliyoitaja nitoni (Kilatini = kuangaza kwa sababu sampuli za gesi ziliwaka gizani). Mnamo 1923, nithon hatimaye ikawa radon, iliyopewa jina la isotopu ya muda mrefu zaidi.

Mitambo ya mwisho ya heliamu inayokamilisha jedwali halisi la upimaji ilipatikana mnamo 2006 katika maabara ya nyuklia ya Urusi huko Dubna. Jina, lililoidhinishwa miaka kumi tu baadaye, Oganesson, kwa heshima ya mwanafizikia wa nyuklia wa Urusi Yuri Oganesyan. Kitu pekee kinachojulikana kuhusu kipengele kipya ni kwamba ndicho kizito zaidi kinachojulikana hadi sasa na kwamba ni nuclei chache tu zimepatikana ambazo zimeishi kwa chini ya millisecond.

Ukiukaji wa kemikali

Imani katika kutokuwepo kwa kemikali ya heliamu ilianguka mnamo 1962 wakati Neil Bartlett alipata kiwanja cha fomula Xe [PtF₆]. Kemia ya misombo ya xenon leo ni pana kabisa: fluorides, oksidi na hata chumvi za asidi za kipengele hiki zinajulikana. Aidha, ni misombo ya kudumu chini ya hali ya kawaida. Kriptoni ni nyepesi kuliko xenon, huunda floridi kadhaa, kama vile radoni nzito zaidi (mionzi ya mwisho hufanya utafiti kuwa mgumu zaidi). Kwa upande mwingine, tatu nyepesi - heliamu, neon na argon - hazina misombo ya kudumu.

Misombo ya kemikali ya gesi nzuri na washirika wasio na heshima inaweza kulinganishwa na makosa ya zamani. Leo, wazo hili sio halali tena, na mtu haipaswi kushangaa kuwa ...

Helikopta, kutoka kushoto kwenda kulia: Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842–1919), Sir William Ramsay (1852–1916) na Morris Travers (1872–1961); picha kutoka kwa mkusanyiko wa Chuo Kikuu cha London.

... wasomi wanafanya kazi.

Heliamu hupatikana kwa kutenganisha hewa iliyoyeyuka katika mimea ya nitrojeni na oksijeni. Kwa upande mwingine, chanzo cha heliamu ni gesi asilia, ambayo ni hadi asilimia chache ya ujazo (huko Uropa, kiwanda kikubwa zaidi cha uzalishaji wa heliamu hufanya kazi Alishinda, katika Voivodeship Kubwa ya Poland). Kazi yao ya kwanza ilikuwa kuangaza kwenye mirija ya kuangaza. Siku hizi, utangazaji wa neon bado unapendeza macho, lakini nyenzo za heliamu pia ni msingi wa aina fulani za leza, kama vile leza ya argon ambayo tutakutana nayo kwa daktari wa meno au mrembo.

Utoaji wa msanii wa Xenon Ion Probe Dawn karibu na asteroid Ceres.

Passivity ya kemikali ya mitambo ya heliamu hutumiwa kuunda anga ambayo inalinda dhidi ya oxidation, kwa mfano, wakati wa kulehemu metali au ufungaji wa chakula cha hermetic. Taa zilizojaa heliamu hufanya kazi kwa joto la juu (yaani, huangaza zaidi) na hutumia umeme kwa ufanisi zaidi. Kawaida argon hutumiwa kuchanganywa na nitrojeni, lakini kryptoni na xenon hutoa matokeo bora zaidi. Matumizi ya hivi punde zaidi ya xenon ni kama nyenzo ya kusukuma katika msukumo wa roketi ya ioni, ambayo ni bora zaidi kuliko upeperushaji wa kemikali. Heliamu nyepesi zaidi imejaa baluni za hali ya hewa na puto kwa watoto. Katika mchanganyiko na oksijeni, heliamu hutumiwa na wapiga mbizi kufanya kazi kwa kina kirefu, ambayo husaidia kuzuia ugonjwa wa decompression. Matumizi muhimu zaidi ya heliamu ni kufikia joto la chini linalohitajika kwa superconductors kufanya kazi.

Mchanganyiko wa oksijeni-heliamu huhakikisha kupiga mbizi salama.