Метална шема Дел 3 - Сè друго

По литиумот, кој се повеќе се користи во современата економија, и натриумот и калиумот, кои се едни од најважните елементи во индустријата и живиот свет, дојде време и за останатите алкални елементи. Пред нас се рубидиум, цезиум и франк.

Последните три елементи се многу слични еден на друг, а во исто време имаат слични својства со калиумот и заедно со него формираат подгрупа наречена калиум. Бидејќи речиси сигурно нема да можете да правите никакви експерименти со рубидиум и цезиум, мора да се задоволите со информациите дека тие реагираат како калиум и дека нивните соединенија имаат иста растворливост како и неговите соединенија.

1. Отци на спектроскопијата: Роберт Вилхелм Бунсен (1811-99) лево, Густав Роберт Кирхоф (1824-87) десно

Рани достигнувања во спектроскопијата

Феноменот на боење на пламенот со соединенија на одредени елементи бил познат и користен во производството на огномет многу пред тие да бидат пуштени во слободна состојба. На почетокот на деветнаесеттиот век, научниците ги проучувале спектралните линии што се појавуваат во светлината на Сонцето и емитирани од загреаните хемиски соединенија. Во 1859 година, двајца германски физичари - Роберт Бунсен i Густав Кирхоф - изгради уред за тестирање на емитирана светлина (1). Првиот спектроскоп имаше едноставен дизајн: се состоеше од призма што ја делеше светлината на спектрални линии и окулар со леќа за нивно набљудување (2). Корисноста на спектроскопот за хемиска анализа беше веднаш забележана: супстанцијата се распаѓа на атоми на висока температура на пламенот и тие испуштаат линии карактеристични само за себе.

2. G. Kirchhoff на спектроскопот

3. Метален цезиум (http://images-of-elements.com)

Бунсен и Кирхоф го започнале своето истражување и една година подоцна испариле 44 тони минерална вода од изворот во Диркем. Во седиментниот спектар се појавија линии кои не можеа да се припишат на ниту еден елемент познат во тоа време. Бунсен (исто така бил хемичар) го изолирал хлоридот на новиот елемент од седиментот и го дал името на металот содржан во него. ЦЕЗ врз основа на силните сини линии во неговиот спектар (латински = сино) (3).

Неколку месеци подоцна, веќе во 1861 година, научниците подетално го испитуваа спектарот на депозитот на сол и открија присуство на друг елемент во него. Тие успеаја да го изолираат неговиот хлорид и да ја одредат неговата атомска маса. Бидејќи црвените линии беа јасно видливи во спектарот, новиот литиум метал беше именуван рубид (од латински = темно црвена) (4). Откривањето на два елементи преку спектрална анализа ги убеди хемичарите и физичарите. Во следните години, спектроскопијата стана една од главните алатки за истражување, а откритијата паднаа како роговиден дожд.

4. Метален рубидиум (http://images-of-elements.com)

Руби не формира свои минерали, а цезиумот е само еден (5). Двата елементи. Површинскиот слој на Земјата содржи 0,029% рубидиум (17 место на листата на елементарни изобилства) и 0,0007% цезиум (39 место). Тие не се биоелементи, но некои растенија селективно складираат рубидиум, како што се тутунот и шеќерната репка. Од физичко-хемиска гледна точка, двата метали се „калиум на стероиди“: уште помеки и топливи, па дури и пореактивни (на пример, спонтано се запалуваат во воздухот, па дури и реагираат со вода со експлозија).

преку тоа е нај„металниот“ елемент (во хемиска, а не во колоквијална смисла на зборот). Како што споменавме погоре, својствата на нивните соединенија се исто така слични на оние на аналогните соединенија на калиум.

5 Полуцитот е единствениот цезиумски минерал (USGS)

метален рубидиум а цезиумот се добива со редуцирање на нивните соединенија со магнезиум или калциум во вакуум. Бидејќи тие се потребни само за производство на одредени видови фотоволтаични ќелии (инцидентната светлина лесно испушта електрони од нивните површини), годишното производство на рубидиум и цезиум е од редот на стотици килограми. Нивните соединенија исто така не се широко користени.

Како и со калиумот, еден од изотопите на рубидиум е радиоактивен. Rb-87 има полуживот од 50 милијарди години, така што радијацијата е многу мала. Овој изотоп се користи за датира карпи. Цезиумот нема природни радиоактивни изотопи, но CS-137 е еден од производите на фисија на ураниум во нуклеарните реактори. Тој е одвоен од прачките за потрошено гориво бидејќи овој изотоп се користел како извор на г-зрачење, на пример, за уништување на канцерогени тумори.

Во чест на Франција

6. Откривачот на францускиот јазик - Маргерит Пери (1909-75)

Менделеев веќе го предвидел постоењето на литиум метал потежок од цезиумот и му дал работно име. Хемичарите го бараа во други минерали на литиум бидејќи, како и нивниот роднина, треба да биде таму. Неколку пати се чинеше дека е откриено, иако хипотетички, но никогаш не се оствари.

Во раните 87-ми, стана јасно дека елементот 1914 е радиоактивен. Во 227 година, австриските физичари биле блиску до откривање. С. Мејер, В. Хес и Ф. Панет забележале слаба емисија на алфа од препаратот актиниум-89 (покрај обилно секретираните бета честички). Бидејќи атомскиот број на актиниум е 87, а емисијата на алфа честичка се должи на „намалувањето“ на елементот на две места во периодниот систем, изотопот со атомски број 223 и масен број XNUMX требаше да биде алфа честички од Сепак, слична енергија (опсегот на честички во воздухот се мери пропорционално на нивната енергија) исто така испраќа изотоп на протактиниум, други научници предложија контаминација на лекот.

Набрзо избувна војната и се беше заборавено. Во 30-тите беа дизајнирани акцелератори на честички и беа добиени првите вештачки елементи, како што е долгоочекуваниот астатиум со атомски број 85. Во случајот со елементот 87, тогашното ниво на технологија не дозволуваше да се добие потребната количина на материјал за синтеза. Францускиот физичар успеал неочекувано Маргерит Пери, ученичка на Марија Склодовска-Кири (6). Таа, како и Австријците пред четвртина век, го проучувала распаѓањето на актиниум-227. Технолошкиот напредок овозможи да се добие чист препарат и овојпат никој немаше никаков сомнеж дека конечно е идентификуван. Истражувачот го именувал Француски во чест на својата татковина. Елементот 87 беше последен откриен во минерали, а последователните беа добиени вештачки.

Франс се формира во страничната гранка на радиоактивната серија, во процес со мала ефикасност и, згора на тоа, е многу краткотраен. Најсилниот изотоп откриен од г-ѓа Пери, Fr-223, има полуживот од нешто повеќе од 20 минути (што значи дека само 1/8 од оригиналната количина останува по еден час). Пресметано е дека целата земјина топка содржи само околу 30 грама франци (воспоставена е рамнотежа помеѓу изотопот во распаѓање и новоформираниот изотоп).

Иако видливиот дел од соединенијата на франкот не е добиен, неговите својства биле проучувани, при што било откриено дека припаѓа на алкалната група. На пример, кога перхлорат се додава во раствор кој содржи јони на франк и калиум, талогот ќе биде радиоактивен, а не растворот. Ова однесување докажува дека FrClO₄ малку растворлив (се таложи со KClO₄), а својствата на франциумот се слични на оние на калиумот.

Франција, како би бил...

… Ако можам да добијам примерок од него видлив со голо око? Се разбира, мек како восок, а можеби и со златна нијанса (цезиумот над него е многу мек и жолтеникава боја). Тоа би се стопило на 20-25°C и би испарувало околу 650°C (проценка врз основа на податоците од претходната епизода). Покрај тоа, тој би бил многу хемиски активен. Затоа, треба да се чува без пристап до кислород и влага и во контејнер што штити од радијација. Би било неопходно да се брза со експерименти, бидејќи за неколку часа практично нема да остане Французин.

Почесен литиум

Се сеќавате на псевдохалогените од минатогодишниот халоген циклус? Тоа се јони кои се однесуваат како анјони како Cl^- или не^-. Тие вклучуваат, на пример, цијаниди CN^- и SCN бенки^-, формирајќи соли со растворливост слична на онаа на анјоните од групата 17.

Литванците исто така имаат следбеник, а тоа е амониумскиот јон NH. ₄ ⁺ - производ од растворање на амонијак во вода (растворот е алкален, иако послаб отколку во случајот со хидроксидите на алкалните метали) и неговата реакција со киселини. Јонот на сличен начин реагира со потешките алкални метали, а неговата најблиска врска е со калиумот, на пример, по големина е сличен на калиумовиот катјон и често го заменува К+ во неговите природни соединенија. Литиумските метали се премногу реактивни за да се добијат со електролиза на водени раствори на соли и хидроксиди. Со помош на жива електрода се добива метален раствор во жива (амалгам). Амониумскиот јон е толку сличен на алкалните метали што формира и амалгам.

Во систематскиот тек на анализата на Л.јонски материјали на магнезиум последни се откриени. Причината е добрата растворливост на нивните хлориди, сулфати и сулфиди, што значи дека тие не се таложат под дејство на претходно додадените реагенси кои се користат за одредување на присуството на потешки метали во примерокот. Иако амониумовите соли се исто така многу растворливи, тие се откриваат на самиот почеток на анализата, бидејќи не издржуваат загревање и испарување на растворите (прилично лесно се распаѓаат со ослободување на амонијак). Постапката веројатно им е позната на сите: во примерокот се додава раствор од силна база (NaOH или KOH), што предизвикува ослободување на амонијак.

Сем амонијак се открива со мирис или со нанесување на универзално парче хартија навлажнета со вода на вратот на епрувета. NH гас₃ се раствора во вода и го прави растворот алкален, а хартијата ја претвора во сина боја.

7. Откривање на јони на амониум: лево, тест лентата станува сина под дејство на ослободениот амонијак, десно, позитивен резултат од тестот Неслер

Кога откривате амонијак со помош на мирис, треба да ги запомните правилата за користење на носот во лабораторија. Затоа, не се наведнувајте над садот за реакција, насочете ги испарувањата кон себе со движење на вентилаторот на раката и не вдишувајте го воздухот „полни гради“, туку оставете ја аромата на соединението сама да допре до вашиот нос.

Растворливоста на солите на амониум е слична на онаа на аналогните соединенија на калиум, па затоа може да биде примамливо да се подготви амониум перхлорат NH.₄КЛО₄ и сложено соединение со кобалт (за детали, видете ја претходната епизода). Сепак, презентираните методи не се погодни за откривање на многу мали количини на јони на амонијак и амониум во примерокот. Во лабораториите, за таа цел се користи Неслеров реагенс, кој таложи или ја менува бојата дури и во присуство на траги од NH₃ (7).

Сепак, силно не советувам да правите соодветен тест дома, бидејќи е неопходно да се користат токсични соединенија на жива.

Почекајте додека не сте во професионална лабораторија под професионален надзор на ментор. Хемијата е фасцинантна, но - за оние кои не ја знаат или се невнимателни - може да биде опасна.

Видете исто така: