Տարրական արիստոկրատիա
Պարունակություն
Պարբերական աղյուսակի յուրաքանչյուր տող ավարտվում է վերջում: Հարյուր տարի առաջ նրանց գոյությունն անգամ չէր էլ ենթադրվում։ Հետո նրանք ապշեցին աշխարհին իրենց քիմիական հատկություններով, ավելի ճիշտ՝ բացակայությամբ։ Նույնիսկ ավելի ուշ պարզվեց, որ դրանք բնության օրենքների տրամաբանական հետևանք են։ ազնիվ գազեր.
Ժամանակի ընթացքում նրանք «գործի անցան», իսկ անցյալ դարի երկրորդ կեսին սկսեցին ասոցացվել ոչ այնքան ազնիվ տարրերի հետ։ Տարրական բարձր հասարակության պատմությունը սկսենք այսպես.
Երկար ժամանակ առաջ…
… Մի տեր կար:
Լորդ Հենրի Քավենդիշը (1731-1810) հին էսքիզում.
Հենրի Քավենդիշ նա պատկանում էր բրիտանական բարձրագույն ազնվականությանը, բայց նա հետաքրքրված էր բնության գաղտնիքների բացահայտմամբ: 1766 թվականին նա հայտնաբերեց ջրածինը, իսկ տասնինը տարի անց նա փորձարկեց, որտեղ նա կարողացավ գտնել մեկ այլ տարր։ Նա ցանկանում էր պարզել, թե արդյոք օդը պարունակում է այլ բաղադրիչներ, բացի արդեն հայտնի թթվածնից և ազոտից։ Նա օդով լցրեց ծռված ապակե խողովակի մեջ, դրա ծայրերը ընկղմեց սնդիկի անոթների մեջ և նրանց միջև էլեկտրական ելքեր անցկացրեց։ Կայծերը ստիպեցին ազոտի միաձուլումը թթվածնի հետ, և առաջացած թթվային միացությունները կլանվեցին ալկալային լուծույթով։ Թթվածնի բացակայության դեպքում Քավենդիշը այն սնուցել է խողովակի մեջ և շարունակել է փորձը մինչև ամբողջ ազոտը հեռացվի: Փորձը տեւեց մի քանի շաբաթ, որի ընթացքում խողովակում գազի ծավալը անընդհատ նվազում էր։ Երբ ազոտը սպառվեց, Քևենդիշը հեռացրեց թթվածինը և պարզեց, որ պղպջակը դեռ գոյություն ունի, որը, ըստ նրա, 1/120 օդի սկզբնական ծավալը. Տերը չհարցրեց մնացորդների բնույթի մասին՝ էֆեկտը համարելով փորձի սխալ: Այսօր մենք գիտենք, որ նա շատ մոտ էր բացմանը արգոն, սակայն փորձն ավարտելու համար պահանջվեց ավելի քան մեկ դար։
արեգակնային առեղծված
Արեգակնային խավարումները միշտ էլ գրավել են ինչպես սովորական մարդկանց, այնպես էլ գիտնականների ուշադրությունը։ 18 թվականի օգոստոսի 1868-ին այս երևույթը դիտող աստղագետներն առաջին անգամ օգտագործեցին սպեկտրոսկոպ (նախագծված տասը տարի առաջ)՝ ուսումնասիրելու արեգակնային ցայտունները, որոնք հստակ տեսանելի էին մգացած սկավառակով: ֆրանսերեն Պիեռ Յանսսեն այս կերպ նա ապացուցեց, որ արեգակնային պսակը հիմնականում բաղկացած է ջրածնից և երկրի այլ տարրերից։ Բայց հաջորդ օրը, կրկին դիտարկելով Արեգակը, նա նկատեց նախկինում չնկարագրված սպեկտրային գիծ, որը գտնվում էր նատրիումի բնորոշ դեղին գծի մոտ: Յանսսենը չկարողացավ վերագրել այն ժամանակին հայտնի որևէ տարրի: Նույն դիտարկումն արել է անգլիացի աստղագետը Նորման դարակ. Գիտնականները տարբեր վարկածներ են առաջ քաշել մեր աստղի առեղծվածային բաղադրիչի մասին։ Լոկերը նրա անունը տվեց բարձր էներգիայի լազեր, հունական արևի աստված Հելիոսի անունից։ Այնուամենայնիվ, գիտնականների մեծ մասը կարծում էր, որ իրենց տեսած դեղին գիծը ջրածնի սպեկտրի մի մասն էր աստղի չափազանց բարձր ջերմաստիճանի դեպքում: 1881 թվականին իտալացի ֆիզիկոս և օդերևութաբան Լուիջի Պալմիերի սպեկտրոսկոպի միջոցով ուսումնասիրել է Վեզուվիուսի հրաբխային գազերը: Նրանց սպեկտրում նա գտավ դեղին ժապավեն, որը վերագրվում էր հելիումին: Սակայն Պալմիերին անորոշ կերպով նկարագրել է իր փորձերի արդյունքները, իսկ մյուս գիտնականները չեն հաստատել դրանք։ Այժմ մենք գիտենք, որ հելիումը հայտնաբերված է հրաբխային գազերում, և Իտալիան իսկապես կարող է լինել առաջինը, ով դիտել է երկրային հելիումի սպեկտրը:
1901 թվականի նկարազարդում, որը ցույց է տալիս Քավենդիշի փորձի ապարատը
Բացումը երրորդ տասնորդական տեղում
XNUMX-րդ դարի վերջին տասնամյակի սկզբին անգլիացի ֆիզիկոս Լորդ Ռեյլի (Ջոն Ուիլյամ Ստրուտ) որոշեց ճշգրիտ որոշել տարբեր գազերի խտությունները, ինչը նաև հնարավորություն տվեց ճշգրիտ որոշել դրանց տարրերի ատոմային զանգվածները։ Ռեյլին ջանասեր փորձարար էր, ուստի նա գազեր էր ստանում տարբեր աղբյուրներից, որպեսզի հայտնաբերեր այնպիսի կեղտեր, որոնք կկեղծեին արդյունքները։ Նրան հաջողվեց վճռականության սխալը հասցնել հարյուրերորդական տոկոսի, որն այն ժամանակ շատ փոքր էր։ Վերլուծված գազերը ցույց են տվել համապատասխանություն որոշված խտությանը չափման սխալի շրջանակներում: Սա ոչ մեկին չզարմացրեց, քանի որ քիմիական միացությունների բաղադրությունը կախված չէ դրանց ծագումից։ Բացառություն էր կազմում ազոտը՝ միայն այն ուներ տարբեր խտություն՝ կախված արտադրության եղանակից։ Ազոտ մթնոլորտային (օդից ստացված թթվածնի, ջրի գոլորշու և ածխածնի երկօքսիդի բաժանումից հետո) միշտ ավելի ծանր է եղել, քան քիմիական (ստացվում է նրա միացությունների տարրալուծմամբ)։ Տարբերությունը, տարօրինակ կերպով, հաստատուն է եղել և կազմել է մոտ 0,1%: Ռեյլին, չկարողանալով բացատրել այս երեւույթը, դիմեց այլ գիտնականների։
Քիմիկոսի կողմից առաջարկվող օգնություն Ուիլյամ Ռեմսեյ. Երկու գիտնականներն էլ եզրակացրել են, որ միակ բացատրությունը օդից ստացված ազոտում ավելի ծանր գազի խառնուրդի առկայությունն է։ Երբ նրանք հանդիպեցին Քավենդիշի փորձի նկարագրությանը, նրանք զգացին, որ ճիշտ ուղու վրա են: Նրանք կրկնել են փորձը՝ այս անգամ օգտագործելով ժամանակակից սարքավորումներ, և շուտով նրանց մոտ անհայտ գազի նմուշ է եղել։ Սպեկտրոսկոպիկ վերլուծությունը ցույց է տվել, որ այն գոյություն ունի հայտնի նյութերից առանձին, իսկ այլ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ այն գոյություն ունի որպես առանձին ատոմներ։ Մինչ այժմ նման գազեր հայտնի չեն (մենք ունենք Օ2, N2, Հ2), այնպես որ դա նշանակում էր նաև նոր տարրի բացում։ Ռեյլին և Ռեմզին փորձեցին ստիպել նրան արգոն (հունարեն = ծույլ) արձագանքել այլ նյութերի հետ, բայց ապարդյուն: Նրա խտացման ջերմաստիճանը որոշելու համար նրանք դիմեցին այն ժամանակ աշխարհում միակ մարդուն, ով ուներ համապատասխան ապարատ։ Դա եղել է Կարոլ ՕլշևսկիՅագելոնյան համալսարանի քիմիայի պրոֆեսոր։ Օլշևսկին հեղուկացրեց և ամրացրեց արգոնը, ինչպես նաև որոշեց նրա այլ ֆիզիկական պարամետրերը:
Ռեյլի և Ռամզիի զեկույցը 1894 թվականի օգոստոսին մեծ արձագանք առաջացրեց։ Գիտնականները չէին կարող հավատալ, որ հետազոտողների սերունդները անտեսել են օդի 1%-անոց բաղադրիչը, որն առկա է Երկրի վրա այնպիսի քանակով, որը շատ ավելին է, քան, օրինակ, արծաթը: Ուրիշների փորձարկումները հաստատել են արգոնի գոյությունը։ Բացահայտումն իրավամբ համարվում էր մեծ ձեռքբերում և զգույշ փորձի հաղթանակ (ասվում էր, որ նոր տարրը թաքնված է երրորդ տասնորդական տեղում): Սակայն ոչ ոք չէր սպասում, որ կլինի ...
… Գազերի մի ամբողջ ընտանիք:
Հելիումի խումբ (ատոմային թիվը վերևում, ատոմային զանգվածը՝ ներքևում):
Նույնիսկ նախքան մթնոլորտը մանրակրկիտ վերլուծելը, մեկ տարի անց Ռեմզին հետաքրքրվեց երկրաբանական ամսագրում հրապարակված հոդվածով, որը հաղորդում էր ուրանի հանքերից գազի արտազատման մասին, երբ ենթարկվում էր թթվին: Ռամզին նորից փորձեց, ստացված գազը սպեկտրոսկոպով ուսումնասիրեց և տեսավ անծանոթ սպեկտրային գծեր։ Խորհրդակցություն հետ Ուիլյամ Քրուքս, սպեկտրոսկոպիայի մասնագետը, հանգեցրեց այն եզրակացության, որ այն երկար ժամանակ փնտրվել է Երկրի վրա բարձր էներգիայի լազեր. Այժմ մենք գիտենք, որ սա ուրանի և թորիումի քայքայման արտադրանքներից մեկն է, որը պարունակվում է բնական ռադիոակտիվ տարրերի հանքաքարերում: Ռամզին կրկին խնդրեց Օլշևսկուն հեղուկացնել նոր գազը։ Այնուամենայնիվ, այս անգամ սարքավորումն ի վիճակի չէր հասնելու բավական ցածր ջերմաստիճանների, և հեղուկ հելիում ստացվեց մինչև 1908 թվականը:
Պարզվեց նաև, որ հելիումը միատոմ գազ է և ոչ ակտիվ, ինչպես արգոնը: Երկու տարրերի հատկությունները չէին տեղավորվում պարբերական աղյուսակի ոչ մի ընտանիքի մեջ և որոշվեց նրանց համար ստեղծել առանձին խումբ։ [helowce_uklad] Ռեմզին եկել է այն եզրակացության, որ դրանում բացեր կան, և իր գործընկերոջ հետ միասին. Մորիս Թրավերս սկսեց հետագա հետազոտությունները: Հեղուկ օդը թորելով՝ քիմիկոսները 1898 թվականին հայտնաբերեցին ևս երեք գազ. նեոնային (գր. = նոր), կրիպտոն (gr. = skryty) i քսենոն (հունարեն = օտար): Դրանք բոլորը հելիումի հետ միասին օդում առկա են նվազագույն քանակությամբ՝ արգոնից շատ ավելի քիչ։ Նոր տարրերի քիմիական պասիվությունը հետազոտողներին դրդեց նրանց ընդհանուր անվանում տալ։ ազնիվ գազեր.
Օդից անջատվելու անհաջող փորձերից հետո մեկ այլ հելիում հայտնաբերվեց որպես ռադիոակտիվ փոխակերպումների արդյունք։ 1900 թ Ֆրեդերիկ Դորն Օրազ Անդրե-Լուի Դեբիրն նրանք նկատել են գազի արտանետում (ինչպես այն ժամանակ ասում էին) ռադիումից, որը նրանք կոչեցին ռադոն. Շուտով նկատվեց, որ էմանացիաները արտանետում են նաև թորիում և ակտինիում (թորոն և ակտինոն)։ Ռամզեյ և Ֆրեդերիկ Սոդդի ապացուցեցին, որ դրանք մեկ տարր են և իրենց անվանած հաջորդ ազնիվ գազն են նիտոն (լատիներեն = շողալ, քանի որ գազի նմուշները փայլում էին մթության մեջ): 1923 թվականին նիտոնը վերջապես դարձավ ռադոն, որն անվանվեց ամենաերկարակյաց իզոտոպի պատվին:
Իրական պարբերական աղյուսակը փակող հելիումի կայանքներից վերջինը ստացվել է 2006 թվականին Դուբնայում գտնվող ռուսական միջուկային լաբորատորիայում: Անունը, որը հաստատվել է միայն տասը տարի անց, Օգանեսոն, ի պատիվ ռուս միջուկային ֆիզիկոսի Յուրի Օգանեսյան. Միակ բանը, որ հայտնի է նոր տարրի մասին, այն է, որ այն մինչ այժմ հայտնի ամենածանրն է, և որ միայն մի քանի միջուկներ են ստեղծվել, որոնք ապրել են մեկ միլիվայրկյանից պակաս:
Քիմիական անհամապատասխանություններ
Հելիումի քիմիական պասիվության նկատմամբ հավատը փլուզվեց 1962 թվականին, երբ Նիլ Բարթլեթ նա ստացավ Xe բանաձեւով միացություն [PtF6]. Քսենոնային միացությունների քիմիան այսօր բավականին ընդարձակ է. հայտնի են այս տարրի ֆտորիդները, օքսիդները և նույնիսկ թթվային աղերը։ Բացի այդ, դրանք մշտական միացություններ են նորմալ պայմաններում: Կրիպտոնն ավելի թեթև է, քան քսենոնը, ձևավորում է մի քանի ֆտորիդներ, ինչպես նաև ավելի ծանր ռադոնը (վերջինիս ռադիոակտիվությունը շատ ավելի է դժվարացնում հետազոտությունը): Մյուս կողմից, երեք ամենաթեթևները՝ հելիումը, նեոնը և արգոնը, չունեն մշտական միացություններ։
Ազնիվ գազերի քիմիական միացությունները պակաս ազնիվ գործընկերների հետ կարելի է համեմատել հին սխալների հետ: Այսօր այս հայեցակարգն այլեւս չի գործում, և պետք չէ զարմանալ, որ ...
Ուղղաթիռներ, ձախից աջ՝ լորդ Ռեյլի (Ջոն Ուիլյամ Ստրուտ, 1842–1919), Սըր Ուիլյամ Ռամսեյ (1852–1916) և Մորիս Թրեյվերս (1872–1961); դիմանկար Լոնդոնի համալսարանական քոլեջի հավաքածուից։
… արիստոկրատները աշխատում են:
Հելիումը ստացվում է ազոտով և թթվածնային բույսերում հեղուկացված օդը բաժանելով։ Մյուս կողմից, հելիումի աղբյուրը հիմնականում բնական գազն է, որում այն կազմում է ծավալի մինչև մի քանի տոկոսը (Եվրոպայում հելիումի արտադրության ամենամեծ գործարանը գործում է ք. Ես դիմադրեցի, Մեծ Լեհաստանի վոյևոդությունում)։ Նրանց առաջին զբաղմունքը լուսավոր խողովակների մեջ փայլելն էր: Մեր օրերում նեոնային գովազդը դեռ աչք է շոյում, բայց հելիումի նյութերը նաև լազերների որոշ տեսակների հիմքն են, օրինակ՝ արգոն լազերը, որին մենք կհանդիպենք ատամնաբույժի կամ կոսմետոլոգի մոտ։
Արվեստագետի կողմից Քսենոնային իոնային զոնդի լուսաբացը Ցերես աստերոիդի մոտ:
Հելիումի կայանքների քիմիական պասիվությունը օգտագործվում է մթնոլորտ ստեղծելու համար, որը պաշտպանում է օքսիդացումից, օրինակ՝ մետաղների կամ հերմետիկ սննդի փաթեթավորման եռակցման ժամանակ։ Հելիումով լցված լամպերը աշխատում են ավելի բարձր ջերմաստիճանում (այսինքն՝ ավելի պայծառ են փայլում) և ավելի արդյունավետ օգտագործում էլեկտրաէներգիան։ Սովորաբար արգոնն օգտագործվում է ազոտի հետ խառնած, բայց կրիպտոնն ու քսենոնն էլ ավելի լավ արդյունք են տալիս։ Քսենոնի վերջին օգտագործումը որպես շարժիչ նյութ է իոնային հրթիռների շարժիչ ուժի մեջ, որն ավելի արդյունավետ է, քան քիմիական շարժիչային շարժիչը: Ամենաթեթև հելիումը լցված է եղանակային փուչիկներով և երեխաների համար նախատեսված փուչիկներով: Թթվածնի հետ խառնուրդի մեջ հելիումն օգտագործվում է սուզորդների կողմից մեծ խորություններում աշխատելու համար, ինչը օգնում է խուսափել դեկոպրեսիոն հիվանդությունից: Հելիումի ամենակարևոր կիրառությունը գերհաղորդիչների գործելու համար պահանջվող ցածր ջերմաստիճանների հասնելն է:
Թթվածին-հելիում խառնուրդն ապահովում է անվտանգ սուզում:
