Aristokrasi unsur

Unggal baris tabel periodik ditungtungan ku tungtung. Saeutik leuwih saratus taun ka tukang, ayana maranéhanana henteu malah sakuduna dituju. Teras aranjeunna kagum dunya ku sipat kimiana, atanapi henteuna henteuna. Malah engké aranjeunna tétéla jadi konsekuensi logis tina hukum alam. gas mulia.

Kana waktu, aranjeunna "indit kana aksi", sarta dina satengah kadua abad panungtungan maranéhna mimiti pakait sareng elemen kirang mulya. Hayu urang ngamimitian carita masarakat SD sapertos kieu:

Lami-lami ...

… Aya hiji gusti.

Lord Henry Cavendish (1731-1810) dina sketsa heubeul.

Henry Cavendish anjeunna belonged ka aristocracy Britania pangluhurna, tapi anjeunna kabetot dina diajar Rahasia alam. Dina 1766, manéhna manggihan hidrogén, jeung salapan belas taun saterusna manéhna ngalakonan percobaan nu manéhna bisa manggihan unsur séjén. Anjeunna hoyong terang naha hawa ngandung komponén sanés salian ti oksigén sareng nitrogén anu parantos dipikanyaho. Anjeunna ngeusi pipah kaca anu ngagulung ku hawa, ngalelepkeun tungtung-tungtungna dina wadah merkuri sareng ngaluarkeun listrik di antara aranjeunna. Sparks nyababkeun nitrogén ngagabung sareng oksigén, sareng sanyawa asam anu dihasilkeun kaserep ku larutan alkali. Dina henteuna oksigén, Cavendish tuang kana tabung sareng neraskeun ékspérimén dugi sadayana nitrogén dipiceun. Percobaan lumangsung sababaraha minggu, salila volume gas dina pipa terus turun. Sakali nitrogénna béak, Cavendish ngaluarkeun oksigén sareng mendakan yén gelembung éta masih aya, anu anjeunna diperkirakeun ¹/₁₂₀ volume hawa mimiti. Gusti henteu naroskeun ngeunaan sifat sésa-sésa, nganggap pangaruhna mangrupikeun kasalahan tina pangalaman. Dinten ieu kami terang yén anjeunna caket pisan pikeun muka argon, tapi butuh leuwih ti hiji abad pikeun ngalengkepan percobaan.

misteri surya

Gerhana matahari sok narik perhatian jalma biasa sareng ilmuwan. Dina 18 Agustus 1868, astronom anu niténan fenomena ieu mimiti ngagunakeun spéktroskop (dirancang kirang ti sapuluh taun ka tukang) pikeun nalungtik prominences panonpoé, jelas katempo ku piringan darkened. Perancis Pierre Janssen Ku cara kieu anjeunna ngabuktikeun yén korona surya utamana diwangun ku hidrogén sareng unsur bumi sanés. Tapi poé saterusna, bari observasi Panonpoé deui, anjeunna noticed garis spéktral saméméhna undescribed lokasina deukeut garis konéng karakteristik natrium. Janssen henteu tiasa ngahubungkeun kana unsur anu dipikanyaho dina waktos éta. Observasi anu sami dilakukeun ku astronom Inggris Norman Locker. Élmuwan parantos ngajukeun sababaraha hipotesis ngeunaan komponén misterius béntang urang. Lockyer ngaranna anjeunna laser énergi tinggi, atas nama dewa Yunani panonpoé - Helios. Sanajan kitu, lolobana élmuwan yakin yén garis konéng maranéhanana nempo éta bagian tina spéktrum hidrogén dina hawa kacida luhurna béntang urang. Dina 1881, hiji fisikawan Italia sarta meteorologist Luigi Palmieri nalungtik gas vulkanik Vesuvius ngagunakeun spéktroskop. Dina spéktrum maranéhanana, manéhna manggihan pita konéng attributed ka hélium. Sanajan kitu, Palmieri ngajelaskeun hasil percobaan na samar-samar, sarta élmuwan séjén henteu mastikeun aranjeunna. Urang ayeuna terang yén hélium aya dina gas vulkanik, sareng Itali memang anu munggaran niténan spéktrum hélium terestrial.

Ilustrasi ti 1901 némbongkeun aparat pikeun percobaan Cavendish

Muka dina tempat decimal katilu

Dina awal dékade ahir abad ka-XNUMX, fisikawan Inggris Gusti Rayleigh (John William Strutt) mutuskeun pikeun akurat nangtukeun dénsitas rupa-rupa gas, nu ogé ngamungkinkeun pikeun akurat nangtukeun beurat atom unsur maranéhanana. Rayleigh mangrupikeun ékspérimén anu rajin, janten anjeunna nampi gas tina sababaraha sumber pikeun ngadeteksi najis anu bakal ngapalkeun hasilna. Anjeunna junun ngurangan kasalahan tekad ka hundredths of a persen, nu dina waktu éta leutik pisan. Gas anu dianalisis nunjukkeun patuh kana dénsitas anu ditangtukeun dina kasalahan pangukuran. Ieu teu kaget saha, sabab komposisi sanyawa kimia henteu gumantung kana asal maranéhanana. Pangecualian nyaéta nitrogén - ngan ukur kapadetan anu béda-béda gumantung kana metode produksi. Nitrogén atmosfir (dihasilkeun tina hawa saatos pamisahan oksigén, uap cai sareng karbon dioksida) sok langkung beurat tibatan kimia (diala ku dékomposisi sanyawa na). Bédana, cukup aneh, tetep konstan sareng kira-kira 0,1%. Rayleigh, teu bisa ngajelaskeun fenomena ieu, tos ka élmuwan séjén.

Pitulung ditawarkeun ku kimiawan a William Ramsay. Duanana élmuwan menyimpulkan yén hiji-hijina katerangan nyaéta ayana campuran gas anu langkung beurat dina nitrogén anu dicandak tina hawa. Nalika aranjeunna datang di sakuliah pedaran percobaan Cavendish, aranjeunna ngarasa maranéhanana éta dina lagu katuhu. Aranjeunna ngulang percobaan, waktos ieu ngagunakeun parabot modern, sarta geura-giru maranéhna boga sampel gas kanyahoan diilikan maranéhanana. Analisis spéktroskopik geus nembongkeun yen eta aya misah ti zat dipikawanoh, sarta studi séjén geus ditémbongkeun yén éta aya salaku atom misah. Dugi ka ayeuna, gas sapertos kitu henteu acan dipikanyaho (urang gaduh O₂, N₂, H.₂), ku kituna ogé hartosna muka unsur anyar. Rayleigh sareng Ramsay nyobian ngadamel anjeunna argon (Yunani = puguh) pikeun ngaréaksikeun jeung zat séjén, tapi teu hasil. Pikeun nangtukeun suhu kondensasi na, aranjeunna tos ka hijina jalma di dunya dina waktu éta anu boga aparat luyu. Tadina Karol Olszewski, profésor kimia di Universitas Jagiellonian. Olshevsky liquefied na solidified argon, sarta ogé nangtukeun parameter fisik lianna.

Laporan Rayleigh sareng Ramsay dina bulan Agustus 1894 nyababkeun résonansi anu hébat. Élmuwan teu bisa yakin yén generasi peneliti geus neglected komponén 1% tina hawa, nu hadir di Bumi dina jumlah leuwih gede ti, contona, pérak. Tés ku batur geus dikonfirmasi ayana argon. Papanggihan ieu rightfully dianggap prestasi hébat sarta triumph percobaan ati (disebutkeun yén unsur anyar ieu disumputkeun dina tempat decimal katilu). Nanging, teu aya anu nyangka yén bakal aya ...

… Sakabeh kulawarga gas.

Gugus hélium (nomer atom di luhur, massa atom di handap).

Malah saméméh atmosfir geus tuntas dianalisis, sataun saterusna, Ramsay jadi kabetot dina artikel jurnal géologi nu ngalaporkeun sékrési gas tina bijih uranium nalika kakeunaan asam. Ramsay diusahakeun deui, nalungtik gas anu dihasilkeun ku spéktroskop sarta nempo garis spéktral biasa. Konsultasi jeung William Crooks, spesialis spéktroskopi, ngarah ka kacindekan yén éta geus lila ditéang di Bumi laser énergi tinggi. Ayeuna urang terang yén ieu mangrupikeun salah sahiji produk buruk uranium sareng thorium, anu aya dina bijih unsur radioaktif alami. Ramsay deui naroskeun ka Olszewski pikeun nyéépkeun gas énggal. Nanging, waktos ieu alat-alat éta henteu tiasa ngahontal suhu anu cukup rendah, sareng hélium cair henteu dicandak dugi ka 1908.

Hélium ogé tétéla mangrupa gas monatomic sarta teu aktif, kawas argon. Sipat duanana elemen teu cocog kana sagala kulawarga tabel periodik sarta mutuskeun pikeun nyieun grup misah pikeun aranjeunna. [helowce_uklad] Ramsay dugi ka kacindekan yén aya jurang di jerona, sareng babarengan sareng batur sapagaweanna Morrisem Traversem dimimitian panalungtikan salajengna. Ku nyulingan hawa cair, kimiawan manggihan tilu deui gas dina 1898: neon (gr. = anyar), kripton (gr. = skryty) i xenon (Yunani = asing). Sadayana, sareng hélium, aya dina hawa dina jumlah minimal, langkung seueur tibatan argon. Pasivitas kimiawi unsur-unsur anyar ngajurung panalungtik pikeun masihan aranjeunna nami umum. gas mulia. 

Sanggeus usaha gagal pikeun misahkeun tina hawa, hélium séjén kapanggih salaku produk tina transformasi radioaktif. Dina 1900 Frederick Dorn Oraz Andre-Louis Debirn aranjeunna noticed sékrési gas (emanation, sakumaha ceuk maranehna lajeng) ti radium, nu maranéhna disebut radon. Ieu geura-giru noticed yén émanasi ogé ngaluarkeun thorium jeung actinium (thoron jeung actinon). Ramsay jeung Frederick Soddy dibuktikeun yen aranjeunna hiji unsur sarta mangrupakeun gas mulya salajengna maranéhna ngaranna niton (Latin = glow sabab sampel gas glowed dina poék). Dina 1923, nithon tungtungna janten radon, dingaranan isotop pangpanjangna umurna.

Panungtungan tina pamasangan hélium anu ngalengkepan tabel periodik nyata dicandak taun 2006 di laboratorium nuklir Rusia di Dubna. Ngaranna, disatujuan ngan sapuluh taun saterusna, Oganesson, keur ngahargaan ka fisikawan nuklir Rusia Yuri Oganesyan. Hiji-hijina hal anu dipikanyaho ngeunaan unsur anyar nyaéta yén éta anu paling beurat dipikanyaho sajauh ieu sareng ngan ukur sababaraha inti anu dicandak anu hirupna kirang ti milidetik.

Kasalahan kimiawi

Kapercayaan dina pasif kimiawi hélium runtuh dina 1962 nalika Neil Bartlett anjeunna nampi sanyawa tina rumus Xe [PtF₆]. Kimia sanyawa xenon kiwari cukup éksténsif: fluorida, oksida jeung malah uyah asam unsur ieu dipikawanoh. Salaku tambahan, aranjeunna mangrupikeun sanyawa permanén dina kaayaan normal. Kripton langkung hampang tibatan xenon, ngabentuk sababaraha fluorida, sapertos radon anu langkung beurat (radioaktivitas anu terakhir ngajantenkeun panalungtikan langkung hese). Di sisi séjén, tilu lightest - hélium, neon jeung argon - teu mibanda sanyawa permanén.

Sanyawa kimia gas mulya kalawan mitra kirang mulya bisa dibandingkeun jeung mislliances heubeul. Kiwari, konsép ieu henteu sah deui, sareng teu kedah heran yén ...

Helikopter, ti kénca ka katuhu: Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842–1919), Sir William Ramsay (1852–1916) jeung Morris Travers (1872–1961); Potret tina kumpulan University College London.

… aristocrats karya.

Hélium diala ku cara misahkeun hawa cair dina tutuwuhan nitrogén jeung oksigén. Di sisi séjén, sumber hélium utamana gas alam, nu éta nepi ka sababaraha persén volume (di Éropa, pabrik produksi hélium panggedena beroperasi dina Kuring nolak, di Propinsi Polandia Raya). pagawean kahiji maranéhanana nyaéta pikeun caang dina tabung luminous. Kiwari, iklan neon masih pikaresepeun pikeun panon, tapi bahan hélium ogé jadi dadasar sababaraha jenis laser, kayaning laser argon nu urang bakal papanggih di dokter gigi atawa beautician.

Rendering artis ngeunaan Xenon Ion Probe Dawn deukeut astéroid Ceres.

Pasivitas kimia tina pamasangan hélium dipaké pikeun nyiptakeun atmosfir anu ngajaga tina oksidasi, contona, nalika ngalas logam atanapi bungkusan dahareun hermetik. Lampu anu dieusi hélium beroperasi dina suhu anu langkung luhur (nyaéta, caang langkung terang) sareng nganggo listrik langkung éfisién. Biasana argon dipaké dicampur nitrogén, tapi kripton na xenon masihan hasil malah hadé. Pamakéan panganyarna tina xenon nyaéta salaku bahan propulsion dina propulsion rokét ion, nu leuwih efisien ti propulsion propelan kimiawi. The hélium lightest dieusian ku balon cuaca jeung balon keur barudak. Dina campuran oksigén, hélium dipaké ku panyilem pikeun digawé di jero pisan, nu mantuan pikeun nyegah panyakit decompression. Aplikasi hélium anu paling penting nyaéta pikeun ngahontal suhu anu handap anu dipikabutuh pikeun superkonduktor pikeun fungsina.

Campuran oksigén-hélium mastikeun nyilem anu aman.