Aristokrasi unsur

Saben baris tabel périodik rampung ing pungkasan. Kurang luwih satus taun kepungkur, ora ana sing dikira. Banjur padha nggumunake jagad kanthi sifat kimia, utawa ora ana. Malah mengko padha dadi konsekuensi logis saka hukum alam. gas mulia.

Swara wektu, padha "tumindak menyang tumindak", lan ing paruh kapindho abad pungkasan padha wiwit digandhengake karo unsur kurang mulya. Ayo diwiwiti crita masyarakat SD kaya mangkene:

Jaman biyen…

… Ana gusti.

Lord Henry Cavendish (1731-1810) ing sketsa lawas.

Henry Cavendish dheweke kagolong aristokrasi Inggris sing paling dhuwur, nanging dheweke kepengin sinau babagan rahasia alam. Ing taun 1766, dheweke nemokake hidrogen, lan sangalas taun sabanjure dheweke nindakake eksperimen ing ngendi dheweke bisa nemokake unsur liyane. Dheweke kepengin ngerteni apa udhara ngemot komponen liyane kajaba oksigen lan nitrogen sing wis dikenal. Dheweke ngisi tabung kaca sing mbengkongake kanthi hawa, nyemplungake ujung-ujunge ing prau merkuri lan ngliwati discharge listrik ing antarane. Percikan kasebut nyebabake nitrogen gabung karo oksigen, lan senyawa asam sing diasilake diserap dening larutan alkali. Yen ora ana oksigen, Cavendish menehi panganan menyang tabung lan nerusake eksperimen nganti kabeh nitrogen dibuwang. Eksperimen kasebut dumadi sawetara minggu, sajrone volume gas ing pipa terus saya suda. Sawise nitrogen wis entek, Cavendish mbusak oksigen lan nemokake yen gelembung isih ana, sing dikira-kira ¹/₁₂₀ volume udara awal. Gusti ora takon bab alam saka residu, considering efek minangka kesalahan saka pengalaman. Dina iki kita ngerti yen dheweke wis cedhak banget karo mbukak argon, nanging butuh luwih saka abad kanggo ngrampungake eksperimen kasebut.

misteri solar

Gerhana surya tansah narik kawigatosanipun tiyang limrah lan para ilmuwan. Ing tanggal 18 Agustus 1868, para astronom sing ngamati fénoména iki pisanan nggunakake spektroskop (dirancang kurang saka sepuluh taun kepungkur) kanggo nyinaoni prominènsi srengéngé, sing katon kanthi cetha kanthi piringan sing peteng. Prancis Pierre Jansen kanthi cara iki dheweke mbuktekake manawa korona solar utamane dumadi saka hidrogen lan unsur bumi liyane. Nanging dina candhake, nalika ngamati Srengenge maneh, dheweke weruh garis spektral sing durung diterangake sadurunge dumunung ing cedhak garis kuning sodium sing khas. Janssen ora bisa ngubungake unsur kasebut ing wektu kasebut. Pengamatan sing padha ditindakake dening astronom Inggris Norman Locker. Para ilmuwan wis nggawe macem-macem hipotesis babagan komponen misterius lintang kita. Lockyer jenenge laser energi dhuwur, atas jenenge dewa Yunani srengenge - Helios. Nanging, umume ilmuwan percaya yen garis kuning sing ditemokake minangka bagean saka spektrum hidrogen ing suhu dhuwur banget lintang kasebut. Ing taun 1881, ahli fisika lan meteorologi Italia Luigi Palmieri nyinaoni gas vulkanik Vesuvius nggunakake spektroskop. Ing spektrum, dheweke nemokake pita kuning sing digandhengake karo helium. Nanging, Palmieri nggambarake asil eksperimen kasebut kanthi ora jelas, lan para ilmuwan liyane ora ngonfirmasi. Saiki kita ngerti manawa helium ditemokake ing gas vulkanik, lan Italia bisa uga dadi sing pertama mirsani spektrum helium terrestrial.

Ilustrasi saka 1901 nuduhake aparat kanggo eksperimen Cavendish

Opening ing panggonan desimal katelu

Ing wiwitan dekade pungkasan abad kaping XNUMX, fisikawan Inggris Gusti Rayleigh (John William Strutt) mutusaké kanggo nemtokake Kapadhetan saka macem-macem gas, kang uga bisa kanggo nemtokake massa atom unsur sing. Rayleigh minangka eksperimen sing sregep, mula dheweke entuk gas saka macem-macem sumber kanggo ndeteksi impurities sing bakal ngapusi asil. Dheweke bisa nyuda kesalahan tekad nganti satus persen, sing nalika iku cilik banget. Gas sing dianalisis nuduhake tundhuk karo kapadhetan sing ditemtokake ing kesalahan pangukuran. Iki ora nggumunake sapa wae, amarga komposisi senyawa kimia ora gumantung saka asale. Pangecualian yaiku nitrogen - mung nduweni kapadhetan sing beda-beda gumantung saka cara produksi. Nitrogen atmosfer (dipikolehi saka udhara sawise pamisahan oksigen, uap banyu lan karbon dioksida) mesthi luwih abot tinimbang kimia (dipikolehi kanthi dekomposisi senyawa kasebut). Bentenipun, cukup aneh, tetep lan kira-kira 0,1%. Rayleigh, ora bisa nerangake kedadean iki, nguripake kanggo ilmuwan liyane.

Bantuan sing ditawakake ahli kimia William Ramsay. Loro-lorone ilmuwan nyimpulake yen mung panjelasan yaiku anané admixture saka gas sing luwih abot ing nitrogen sing dipikolehi saka udhara. Nalika padha teka tengen gambaran saka eksperimen Cavendish, padha felt sing ana ing trek tengen. Dheweke mbaleni eksperimen kasebut, wektu iki nggunakake peralatan modern, lan ora suwe dheweke duwe conto gas sing ora dingerteni. Analisis spektroskopi nuduhake manawa ana kanthi kapisah saka zat sing dikenal, lan panaliten liyane nuduhake manawa ana minangka atom sing kapisah. Nganti saiki, gas kasebut durung dingerteni (kita duwe O₂N₂, H₂), dadi uga tegese mbukak unsur anyar. Rayleigh lan Ramsay nyoba nggawe dheweke argon (Yunani = kesed) kanggo nanggepi zat liya, nanging ora ana gunane. Kanggo nemtokake suhu kondensasi sawijining, padha nguripake kanggo siji-sijine wong ing donya ing wektu sing wis apparatus cocok. Iku Karol Olszewski, profesor kimia ing Universitas Jagiellonian. Olshevsky liquefied lan solidified argon, lan uga nemtokake paramèter fisik liyane.

Laporan Rayleigh lan Ramsay ing wulan Agustus 1894 nyebabake resonansi gedhe. Para ilmuwan ora bisa ngandel yen generasi peneliti wis nglirwakake komponen 1% udara, sing ana ing Bumi kanthi jumlah sing luwih gedhe tinimbang, contone, perak. Tes dening wong liya wis ngonfirmasi anané argon. Panemuan kasebut kanthi bener dianggep minangka prestasi gedhe lan kamenangan eksperimen sing ati-ati (dikandhakake yen unsur anyar didhelikake ing papan desimal katelu). Nanging, ora ana sing nyangka bakal ana ...

… Kulawarga kabeh gas.

Gugus helium (nomer atom ing ndhuwur, massa atom ing ngisor).

Malah sadurunge atmosfer wis dianalisa sak tenane, setaun sabanjure, Ramsay dadi kasengsem ing artikel jurnal geologi sing nglaporake pelepasan gas saka bijih uranium nalika kena asam. Ramsay nyoba maneh, mriksa gas sing diasilake nganggo spektroskop lan ndeleng garis spektral sing ora pati ngerti. Konsultasi karo William Crooks, spesialis spektroskopi, nyebabake kesimpulan yen wis suwe ditemokake ing Bumi laser energi dhuwur. Saiki kita ngerti manawa iki minangka salah sawijining produk bosok uranium lan thorium, sing ana ing bijih unsur radioaktif alam. Ramsay maneh njaluk Olszewski kanggo liquefy gas anyar. Nanging, wektu iki peralatan ora bisa kanggo nampa suhu cukup kurang, lan helium Cairan ora dijupuk nganti 1908.

Helium uga dadi gas monatomik lan ora aktif, kaya argon. Sifat-sifat loro unsur kasebut ora cocog karo kulawarga tabel périodik lan diputusake kanggo nggawe klompok sing kapisah. [helowce_uklad] Ramsay nyimpulake manawa ana kesenjangan, lan bebarengan karo kancane Morrisem Traversem miwiti riset luwih lanjut. Kanthi nyuling hawa cair, ahli kimia nemokake telung gas maneh ing taun 1898: neon (gr. = anyar), kripton (gr. = skryty) i xenon (Yunani = manca). Kabeh mau, bebarengan karo helium, ana ing udhara ing jumlah minimal, luwih kurang saka argon. Pasif kimia saka unsur-unsur anyar nyebabake peneliti menehi jeneng umum. gas mulia. 

Sawisé upaya sing ora kasil kanggo misahake saka udhara, helium liyane ditemokake minangka produk saka transformasi radioaktif. Ing taun 1900 Frederick Dorn Oraz Andre-Louis Debirn padha weruh release saka gas (emanation, lagi ngandika) saka radium, kang padha disebut radon. Ora suwe, emanasi kasebut uga ngetokake torium lan actinium (thoron lan actinon). Ramsay lan Frederick Soddy mbuktekaken sing lagi siji unsur lan gas mulia sabanjuré padha dijenengi niton (Latin = mencorong amarga conto gas mencorong ing peteng). Ing taun 1923, nithon pungkasane dadi radon, dijenengi miturut isotop sing paling dawa umure.

Instalasi helium pungkasan sing nutup tabel périodik nyata dipikolehi ing 2006 ing laboratorium nuklir Rusia ing Dubna. Jeneng kasebut, disetujoni mung sepuluh taun sabanjure, Oganesson, kanggo pakurmatan saka fisikawan nuklir Rusia Yuri Oganesyan. Siji-sijine sing dikawruhi babagan unsur anyar iki yaiku sing paling abot sing dikawruhi nganti saiki lan mung sawetara inti sing dipikolehi sing urip kurang saka milidetik.

Kesalahan kimia

Kapercayan ing pasif kimia helium ambruk nalika taun 1962 Neil Bartlett dheweke entuk senyawa saka rumus Xe [PtF₆]. Kimia senyawa xenon saiki cukup ekstensif: fluorida, oksida lan malah uyah asam unsur iki dikenal. Kajaba iku, iku senyawa permanen ing kahanan normal. Krypton luwih entheng tinimbang xenon, mbentuk sawetara fluorida, uga radon sing luwih abot (radioaktivitas sing terakhir ndadekake riset luwih angel). Ing sisih liya, telu sing paling entheng - helium, neon lan argon - ora duwe senyawa permanen.

Senyawa kimia saka gas mulia karo mitra kurang mulia bisa dibandhingake karo mislliances lawas. Dina iki, konsep iki ora bener, lan siji kudu ora kaget yen ...

Helikopter, saka kiwa menyang tengen: Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842–1919), Sir William Ramsay (1852–1916) lan Morris Travers (1872–1961); potret saka koleksi University College London.

… aristokrat karya.

Helium dipikolehi kanthi misahake hawa cair ing tanduran nitrogen lan oksigen. Ing sisih liya, sumber helium utamane gas alam, sing nganti sawetara persen volume (ing Eropa, pabrik produksi helium paling gedhe beroperasi ing Aku nglawan, ing Provinsi Polandia Raya). Pendhudhukan pisanan yaiku madhangi tabung sing padhang. Saiki, iklan neon isih nyenengake mripat, nanging bahan helium uga dadi basis sawetara jinis laser, kayata laser argon sing bakal ditemoni ing dokter gigi utawa ahli kecantikan.

Rendering artis Xenon Ion Probe Dawn cedhak asteroid Ceres.

Pasif kimia saka instalasi helium digunakake kanggo nggawe atmosfer sing nglindhungi saka oksidasi, contone, nalika welding logam utawa packaging pangan hermetic. Lampu sing diisi helium beroperasi ing suhu sing luwih dhuwur (yaiku, padhang luwih cerah) lan nggunakake listrik kanthi luwih efisien. Biasane argon digunakake dicampur karo nitrogen, nanging kripton lan xenon menehi asil sing luwih apik. Panggunaan paling anyar saka xenon minangka bahan propulsi ing propulsi roket ion, sing luwih efisien tinimbang propulsi propelan kimia. Helium sing paling entheng diisi balon cuaca lan balon kanggo bocah-bocah. Ing campuran karo oksigen, helium digunakake dening penyelam kanggo bisa ing ambane gedhe, kang mbantu kanggo nyegah penyakit decompression. Aplikasi helium sing paling penting yaiku kanggo nggayuh suhu sing sithik sing dibutuhake supaya superkonduktor bisa dienggo.

Campuran oksigen-helium njamin nyilem aman.