Элементийн язгууртнууд

Тогтмол хүснэгтийн мөр бүр төгсгөлд дуусдаг. Зуу гаруй жилийн өмнө тэдний оршин тогтнохыг төсөөлж ч байгаагүй. Дараа нь тэд химийн шинж чанараараа, эс тэгвээс байхгүй гэдгээрээ дэлхийг гайхшруулсан. Хожим нь тэд байгалийн хуулиудын логик үр дагавар болж хувирав. үнэт хийнүүд.

Цаг хугацаа өнгөрөхөд тэд "үйлдвэрлэсэн" бөгөөд өнгөрсөн зууны хоёрдугаар хагаст тэд бага язгууртны элементүүдтэй холбогдож эхэлсэн. Анхан шатны өндөр нийгмийн түүхийг ингэж эхэлцгээе.

Удаан хугацааны өмнө ...

… Нэгэн лорд байсан.

Лорд Хенри Кавендиш (1731-1810) хуучин ноорог дээр.

Хенри Кавендиш тэрээр Британийн хамгийн дээд язгууртных байсан ч байгалийн нууцыг судлах сонирхолтой байв. 1766 онд тэрээр устөрөгчийг нээж, арван есөн жилийн дараа туршилт хийж, өөр элемент олж чадсан юм. Тэрээр агаарт аль хэдийн мэдэгдэж байсан хүчилтөрөгч, азотоос гадна өөр бүрэлдэхүүн хэсгүүд байгаа эсэхийг олж мэдэхийг хүссэн. Тэрээр нугалсан шилэн хоолойг агаараар дүүргэж, үзүүрийг нь мөнгөн усны саванд дүрж, тэдгээрийн хооронд цахилгаан гүйдэл дамжуулав. Очлуурын улмаас азот нь хүчилтөрөгчтэй нэгдэж, үүссэн хүчиллэг нэгдлүүд шүлтийн уусмалд шингэсэн байна. Хүчилтөрөгч байхгүй үед Кавендиш үүнийг хоолойд хийж, бүх азотыг зайлуулах хүртэл туршилтаа үргэлжлүүлэв. Туршилт хэдэн долоо хоног үргэлжилсэн бөгөөд энэ хугацаанд хоолой дахь хийн хэмжээ байнга буурч байв. Азот дууссаны дараа Кавендиш хүчилтөрөгчийг зайлуулж, бөмбөлөг хэвээр байгааг олж мэдэв. ¹/₁₂₀ анхны агаарын хэмжээ. Үр нөлөө нь туршлагын алдаа гэж үзээд үлдэгдэл мөн чанарын талаар Их Эзэн асуугаагүй. Өнөөдөр бид түүнийг нээхэд тун ойрхон байсныг бид мэднэ аргон, гэхдээ туршилтыг дуусгахад зуу гаруй жил зарцуулсан.

нарны нууц

Нар хиртэлт нь жирийн хүмүүс төдийгүй эрдэмтдийн анхаарлыг үргэлж татсаар ирсэн. 18 оны 1868-р сарын XNUMX-нд энэ үзэгдлийг ажигласан одон орон судлаачид анх удаа спектроскопыг (арав хүрэхгүй жилийн өмнө зохион бүтээсэн) нарны туяаг судалснаар харанхуйлсан дискээр тодорхой харагдаж байв. Франц Пьер Янссен ийм байдлаар тэрээр нарны титэм нь гол төлөв устөрөгч болон дэлхийн бусад элементүүдээс бүрддэг болохыг баталжээ. Гэвч маргааш нь Нарыг дахин ажиглаж байхдаа натрийн өвөрмөц шар шугамын ойролцоо байрлах урьд өмнө тодорхойлогдоогүй спектрийн шугамыг анзаарав. Янссен үүнийг тухайн үед мэдэгдэж байсан ямар ч элементтэй холбож чадаагүй. Үүнтэй ижил ажиглалтыг Английн одон орон судлаач хийсэн Норман Локер. Эрдэмтэд манай одны нууцлаг бүрэлдэхүүн хэсгийн талаар янз бүрийн таамаг дэвшүүлсэн. Lockyer түүнийг нэрлэсэн өндөр энергийн лазер, Грекийн нарны бурхны нэрийн өмнөөс - Гелиос. Гэсэн хэдий ч ихэнх эрдэмтэд тэдний харсан шар зураас нь одны хэт өндөр температурт устөрөгчийн спектрийн нэг хэсэг гэж үздэг байв. 1881 онд Италийн физикч, цаг уурч Луижи Палмиери спектроскоп ашиглан Везувийн галт уулын хийг судалсан. Тэдний спектрээс тэрээр гелийтэй холбоотой шар туузыг олсон. Гэвч Палмиери туршилтынхаа үр дүнг тодорхой бус тайлбарласан бөгөөд бусад эрдэмтэд үүнийг батлаагүй байна. Галт уулын хийнээс гели байдгийг бид одоо мэдэж байгаа бөгөөд Итали улс хуурай газрын гелийн спектрийг анх ажигласан байж магадгүй юм.

Кавендишийн туршилтын аппаратыг харуулсан 1901 оны зураг

Гурав дахь аравтын бутархайгаар нээгдэнэ

XNUMX-р зууны сүүлийн арван жилийн эхээр Английн физикч Лорд Рэйли (Жон Уильям Струтт) янз бүрийн хийн нягтыг нарийн тодорхойлохоор шийдсэн нь тэдгээрийн элементүүдийн атомын массыг нарийн тодорхойлох боломжтой болсон. Рэйли хичээнгүй туршилт хийдэг байсан тул үр дүнг хуурамчаар үйлдэх хольцыг илрүүлэхийн тулд олон төрлийн эх үүсвэрээс хий гаргаж авсан. Тэр үед маш бага байсан тодорхойлох алдааг зуун хувь хүртэл бууруулж чадсан. Шинжилгээнд хамрагдсан хий нь хэмжилтийн алдааны дотор тогтоосон нягттай нийцэж байгааг харуулсан. Химийн нэгдлүүдийн найрлага нь гарал үүслээс нь хамаардаггүй тул энэ нь хэнийг ч гайхшруулсангүй. Үл хамаарах зүйл бол азот байсан - зөвхөн үйлдвэрлэлийн аргаас хамааран өөр өөр нягтралтай байв. Азотын агаар мандал (хүчилтөрөгч, усны уур, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг салгасны дараа агаараас гаргаж авсан) нь үргэлж илүү хүнд байсан. химийн (түүний нэгдлүүдийн задралаар олж авсан). Хачирхалтай нь ялгаа нь тогтмол бөгөөд 0,1% орчим байв. Рэйли энэ үзэгдлийг тайлбарлаж чадаагүй тул бусад эрдэмтэд рүү хандав.

Химийн эмчийн санал болгож буй тусламж Уильям Рамсей. Хоёр эрдэмтэн хоёулаа агаараас гаргаж авсан азотын найрлагад илүү хүнд хийн хольц байгаа нь цорын ганц тайлбар гэж дүгнэжээ. Тэд Кавендишийн туршилтын тайлбартай танилцахдаа зөв замаар явж байгаагаа мэдэрсэн. Тэд энэ удаад орчин үеийн тоног төхөөрөмж ашиглан туршилтаа давтан хийсэн бөгөөд удалгүй тэдний мэдэлд үл мэдэгдэх хийн дээж олджээ. Спектроскопийн шинжилгээгээр энэ нь мэдэгдэж буй бодисуудаас тусдаа оршдог болохыг харуулсан бөгөөд бусад судалгаагаар тусдаа атом хэлбэрээр оршдог болохыг харуулсан. Одоогоор ийм хийнүүд мэдэгдээгүй байна (бидэнд О₂N₂, Н₂), энэ нь бас шинэ элемент нээх гэсэн үг юм. Рэйли, Рэмси нар түүнийг болгох гэж оролдсон аргон (Грек = залхуу) бусад бодисуудтай урвалд орох боловч тус болохгүй. Түүний конденсацийн температурыг тодорхойлохын тулд тэд тухайн үед тохирох төхөөрөмжтэй байсан дэлхийн цорын ганц хүнд ханджээ. Байсан Карол Ольшевски, Ягеллонийн их сургуулийн химийн профессор. Ольшевский аргоныг шингэрүүлж, хатууруулж, түүний бусад физик үзүүлэлтүүдийг тодорхойлсон.

1894 оны 1-р сард Рэйлей, Рамсай нарын илтгэл маш их резонанс үүсгэв. Дэлхий дээр мөнгөнөөс хамаагүй их хэмжээгээр агуулагддаг агаарын XNUMX% -ийн бүрэлдэхүүнийг үе үеийн судлаачид үл тоомсорлож байсан гэдэгт эрдэмтэд итгэж чадахгүй байв. Бусдын хийсэн туршилтууд аргон байгааг баталжээ. Энэ нээлтийг маш том амжилт, болгоомжтой туршилтын ялалт гэж зүй ёсоор тооцов (шинэ элементийг аравтын бутархайн гурав дахь бутархайд нуусан гэж хэлсэн). Гэсэн хэдий ч хэн ч ийм болно гэж төсөөлөөгүй ...

... Бүхэл бүтэн хийн гэр бүл.

Гелийн бүлэг (дээд талд атомын дугаар, доод талд атомын масс).

Агаар мандлыг сайтар шинжилж амжаагүй байтал жилийн дараа Рамсай ураны хүдрээс хүчилд өртөх үед хий ялгардаг тухай геологийн сэтгүүлд гарсан нийтлэлийг сонирхож эхэлжээ. Рамсай дахин оролдоод, үүссэн хийг спектроскопоор шалгаж үзээд үл мэдэгдэх спектрийн шугамуудыг харав. -тай зөвлөлдөх Уильям Крукс, спектроскопийн чиглэлээр мэргэшсэн мэргэжилтэн үүнийг дэлхий дээр удаан хугацаанд хайж байсан гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн өндөр энергийн лазер. Энэ нь байгалийн цацраг идэвхт элементийн хүдэрт агуулагдах уран, торийн задралын бүтээгдэхүүний нэг гэдгийг одоо бид мэднэ. Рамсай дахин Ольшевскигаас шинэ хийг шингэрүүлэхийг хүсэв. Гэсэн хэдий ч энэ удаад төхөөрөмж нь хангалттай бага температурт хүрэх чадваргүй байсан бөгөөд 1908 он хүртэл шингэн гелийг олж аваагүй байна.

Гели нь мөн аргон шиг нэг атомын хий бөгөөд идэвхгүй болсон. Хоёр элементийн шинж чанар нь үечилсэн системийн аль ч гэр бүлд тохирохгүй байсан тул тэдэнд зориулж тусдаа бүлэг байгуулахаар шийдсэн. [helowce_uklad] Рамсай хамт олонтойгоо хамт энэ нь цоорхой байна гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Моррис Траверс нэмэлт судалгаа хийж эхэлсэн. Шингэн агаарыг нэрэх замаар химичүүд 1898 онд өөр гурван хий нээсэн. неон (гр. = шинэ), криптон (гр. = скрыты) i ксенон (Грек = гадаад). Тэд бүгд гелийтэй хамт агаарт хамгийн бага хэмжээгээр, аргоноос хамаагүй бага байдаг. Шинэ элементүүдийн химийн идэвхгүй байдал нь судлаачдыг тэдэнд нийтлэг нэр өгөхөд хүргэсэн. үнэт хийнүүд. 

Агаараас салгах оролдлого бүтэлгүйтсэний дараа цацраг идэвхт хувирлын бүтээгдэхүүн болох өөр гели олдсон байна. 1900 онд Фредерик Дорн Одоо Андре-Луис Дебирн Тэд радиумаас хий ялгарч байгааг анзаарсан (тэдний хэлснээр). радон. Удалгүй ялгаралт нь тори, актиниум (торон ба актинон) ялгаруулдаг болохыг анзаарав. Рамсей ба Фредерик Содди Тэд нэг элемент бөгөөд тэдний нэрлэсэн дараагийн сайн хий гэдгийг баталсан нитон (Латин = хийн дээжүүд харанхуйд гэрэлтдэг тул гэрэлтэх). 1923 онд нитон эцэст нь радон болж, хамгийн урт насалдаг изотопын нэрээр нэрлэгдсэн.

Бодит үелэх системийг хаадаг хамгийн сүүлчийн гелий суурилуулалтыг 2006 онд Дубна дахь Оросын цөмийн лабораторид олж авсан. Аравхан жилийн дараа батлагдсан нэр, Оганесон, Оросын цөмийн физикчийг хүндэтгэн Юрий Оганесян. Шинэ элементийн талаар мэдэгдэж байгаа цорын ганц зүйл бол энэ нь өнөөг хүртэл мэдэгдэж байгаа хамгийн хүнд жинтэй бөгөөд миллисекунд хүрэхгүй хугацаанд амьдардаг цөөхөн хэдэн цөмийг олж авсан явдал юм.

Химийн үл нийцэл

Гелийн химийн идэвхгүй байдлын итгэл үнэмшил 1962 онд унав Нейл Бартлетт тэр Xe [PtF томьёоны нэгдлийг олж авсан₆]. Өнөөдөр ксенон нэгдлүүдийн хими нь нэлээд өргөн хүрээтэй байдаг: энэ элементийн фтор, исэл, тэр ч байтугай хүчил давсыг мэддэг. Үүнээс гадна тэдгээр нь хэвийн нөхцөлд байнгын нэгдлүүд юм. Криптон нь ксеноноос хөнгөн, хэд хэдэн фторид үүсгэдэг ба хүнд радон (сүүлийн цацраг идэвхит байдал нь судалгааг илүү төвөгтэй болгодог). Нөгөөтэйгүүр, хамгийн хөнгөн гурван - гелий, неон, аргон нь байнгын нэгдлүүдийг агуулдаггүй.

Эрхэм хийн химийн нэгдлүүдийг язгууртнууд багатай, хуучин буруу зөрүүтэй харьцуулж болно. Өнөөдөр энэ ойлголт хүчингүй болсон тул гайхах хэрэггүй ...

Нисдэг тэрэгнүүд, зүүнээс баруун тийш: Лорд Рэйли (Жон Уильям Струтт, 1842–1919), Сэр Уильям Рамсей (1852–1916), Моррис Траверс (1872–1961); Лондонгийн их сургуулийн коллежийн цуглуулгаас авсан хөрөг.

... язгууртнууд ажилладаг.

Азот, хүчилтөрөгчийн ургамал дахь шингэрүүлсэн агаарыг ялгах замаар гелийг гаргаж авдаг. Нөгөөтэйгүүр, гелийн эх үүсвэр нь гол төлөв байгалийн хий бөгөөд энэ нь эзлэхүүний хэдхэн хувийг эзэлдэг (Европод хамгийн том гели үйлдвэрлэдэг үйлдвэр нь Давсан, Их Польшийн Воевод улсад). Тэдний анхны ажил бол гэрэлтдэг хоолойд гэрэлтэх явдал байв. Өнөө үед неон реклам нь нүдэнд тааламжтай хэвээр байгаа ч гелий материалууд нь зарим төрлийн лазерын үндэс суурь болдог, тухайлбал шүдний эмч, гоо сайханч дээр уулзах аргон лазер гэх мэт.

Церера астероидын ойролцоох Xenon Ion Probe Dawn-ийн зураачийн дүрслэл.

Гелийн суурилуулалтын химийн идэвхгүй байдлыг исэлдэлтээс хамгаалах уур амьсгалыг бий болгоход ашигладаг, жишээлбэл, металл эсвэл герметик хүнсний сав баглаа боодол гагнах үед. Гелигээр дүүргэсэн чийдэн нь илүү өндөр температурт ажилладаг (өөрөөр хэлбэл илүү тод гэрэлтдэг) бөгөөд цахилгааныг илүү үр дүнтэй ашигладаг. Ихэвчлэн аргоныг азоттой хольж хэрэглэдэг боловч криптон, ксенон нь илүү сайн үр дүнг өгдөг. Ксеноныг хамгийн сүүлийн үеийн хэрэглээ нь ионы пуужингийн хөдөлгүүрт хөдөлгүүрийн материал болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь химийн түлшний хөдөлгүүрээс илүү үр дүнтэй байдаг. Хамгийн хөнгөн гелийг цаг агаарын бөмбөлөг, хүүхдэд зориулсан бөмбөлөгөөр дүүргэдэг. Хүчилтөрөгчтэй холилдсон гелийг шумбагчид гүнд ажиллахад ашигладаг бөгөөд энэ нь даралт буурах өвчнөөс зайлсхийхэд тусалдаг. Гелийн хамгийн чухал хэрэглээ бол хэт дамжуулагчийг ажиллуулахад шаардагдах бага температурт хүрэх явдал юм.

Хүчилтөрөгч-гелийн холимог нь аюулгүй шумбах боломжийг олгодог.