Metal Muster Deel 3 - Alles anescht

Nom Lithium, deen ëmmer méi an der moderner Wirtschaft benotzt gëtt, an Natrium a Kalium, déi zu de wichtegsten Elementer an der Industrie an der Liewenswelt gehéieren, ass d'Zäit komm fir de Rescht vun den alkaleschen Elementer. Virun eis ass Rubidium, Cäsium a Frang.

Déi lescht dräi Elementer si ganz ähnlech mateneen, a gläichzäiteg hunn ähnlech Eegeschafte mat Kalium a bilden zesummen eng Ënnergrupp genannt Kalium. Well Dir bal sécher keng Experimenter mat Rubidium a Cäsium maache kënnt, musst Dir Iech mat der Informatioun zefridden stellen datt se wéi Kalium reagéieren an datt hir Verbindungen déiselwecht Solubilitéit hunn wéi seng Verbindungen.

1. Pappe vun der Spektroskopie: Robert Wilhelm Bunsen (1811-99) lénks, Gustav Robert Kirchhoff (1824-87) riets.

Fréier Fortschrëtter an der Spektroskopie

De Phänomen fir d'Flam mat Verbindunge vu bestëmmten Elementer ze faarwen war bekannt a benotzt an der Fabrikatioun vu Freedefeier laang ier se an de fräie Staat verëffentlecht goufen. Am Ufank vum 1859. Joerhonnert hunn d'Wëssenschaftler d'Spektrallinnen studéiert, déi am Liicht vun der Sonn optrieden a vun erhëtzte chemesche Verbindungen emittéiert ginn. XNUMX hunn zwee däitsch Physiker - Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff - en Apparat gebaut fir d'emittéiert Liicht ze testen (1). Dat éischt Spektroskop hat en einfachen Design: et bestoung aus engem Prisma dat d'Liicht a Spektrallinnen trennt an Okular mat Lens fir hir Observatioun (2). D'Nëtzlechkeet vum Spektroskop fir chemesch Analyse gouf direkt bemierkt: d'Substanz brécht an Atomer bei der héijer Flamtemperatur, an dës emittéiere Linnen, déi nëmme fir sech selwer charakteristesch sinn.

2. G. Kirchhoff am Spektroskop

3. Metallic Cäsium (http://images-of-elements.com)

De Bunsen an de Kirchhoff hunn hir Recherche ugefaangen an e Joer méi spéit hunn si 44 Tonne Mineralwasser aus enger Quell zu Durkheim verdampt. Linnen sinn am Sedimentspektrum opgetrueden, déi net un all Element dat zu där Zäit bekannt ass zougeschriwwe ginn. De Bunsen (hie war och e Chemiker) huet de Chlorid vun engem neien Element aus dem Sediment isoléiert, an den Numm dem Metal ginn, deen an deem enthale war. DRUCH baséiert op de staarke bloe Linnen a sengem Spektrum (laténgesch = blo) (3).

E puer Méint méi spéit, schonn am Joer 1861, hunn d'Wëssenschaftler de Spektrum vum Salzdepot méi detailléiert ënnersicht an d'Präsenz vun engem aneren Element an deem entdeckt. Si konnten säi Chlorid isoléieren a seng Atommass bestëmmen. Well rout Linnen kloer am Spektrum ze gesinn waren, gouf dat neit Lithiummetall benannt rubid (vum Latäin = donkelrout) (4). D'Entdeckung vun zwee Elementer duerch Spektralanalyse huet Chemiker a Physiker iwwerzeegt. An de Joren duerno ass d'Spektroskopie ee vun den Haaptfuerschungsinstrumenter ginn, an d'Entdeckungen hunn wéi eng Cornucopia gereent.

4. Metal Rubidium (http://images-of-elements.com)

Rubid et mécht net seng eege Mineralstoffer, a Cäsium ass nëmmen een (5). Béid Elementer. D'Uewerflächeschicht vun der Äerd enthält 0,029% Rubidium (Plaz 17 an der Lëscht vun den Elementarheefegkeeten) an 0,0007% Cäsium (39. Plaz). Si sinn net Bioelementer, awer e puer Planzen späicheren selektiv Rubidium, wéi Tubak an Zockerrüben. Aus enger physikalesch-chemescher Siicht sinn déi zwee Metaller "Kalium op Steroiden": nach méi mëll a fusibel, an nach méi reaktiv (zum Beispill, si entstinn spontan an der Loft, a reagéiere souguer mat Waasser mat enger Explosioun).

duerch et ass dat "metallescht" Element (am chemeschen, net am sproochleche Sënn vum Wuert). Wéi uewen ernimmt, sinn d'Eegeschafte vun hire Verbindungen och ähnlech wéi déi vun analoge Kaliumverbindungen.

5 Pollucite ass dat eenzegt Cesium Mineral (USGS)

metallesche Rubidium a Cäsium gëtt kritt andeems se hir Verbindunge mat Magnesium oder Kalzium an engem Vakuum reduzéieren. Well se nëmme gebraucht gi fir verschidden Zorte vu Solarzellen ze produzéieren (Tëschefall Liicht straalt einfach Elektronen aus hire Flächen aus), ass d'Joresproduktioun vu Rubidium a Cäsium an der Uerdnung vun Honnerte vu Kilogramm. Hir Verbindunge ginn och net wäit benotzt.

Wéi mat Kalium, eng vun den Isotopen vum Rubidium ass radioaktiv. Rb-87 huet eng Hallefzäit vu 50 Milliarde Joer, sou datt d'Stralung ganz niddereg ass. Dës Isotop gëtt benotzt fir Fielsen ze daten. Cesium huet keng natierlech radioaktiv Isotopen, awer CS-137 ass ee vun de Spaltungsprodukter vum Uran an Atomreaktoren. Et gëtt getrennt vu verbrauchte Brennstoffstäbchen, well dësen Isotop als Quell vu g-Bestrahlung benotzt gouf, zum Beispill fir kriibserreegend Tumoren ze zerstéieren.

Zu Éiere vu Frankräich

6. D'Entdecker vun der franséischer Sprooch - Marguerite Perey (1909-75)

De Mendelejew hat schonn d'Existenz vu Lithiummetall méi schwéier wéi Cäsium virausgesot an huet et en Aarbechtsnumm ginn. Chemiker hunn et an anere Lithiummineraler gesicht, well et, wéi hir Verwandten, do soll sinn. E puer Mol huet et geschéngt datt et entdeckt gouf, obwuel hypothetesch, awer ni materialiséiert gouf.

An de fréien 87er gouf et kloer datt d'Element 1914 radioaktiv war. Am Joer 227 waren éisträichesch Physiker no der Entdeckung. S. Meyer, W. Hess, a F. Panet observéiert schwaach Alpha Stralung vun Actinium-89 (zousätzlech zu vill secreted Beta-Partikel). Well d'Atomzuel vum Aktinium 87 ass, an d'Emissioun vun engem Alpha-Partikel ass wéinst der "Reduktioun" vum Element op zwou Plazen am Periodesystem, den Isotop mat Atomnummer 223 a Mass Zuel XNUMX sollt Alpha-Partikel vun ähnlech Energie, awer (d'Gamme vu Partikelen an der Loft gëtt proportional hir Energie gemooss) schéckt och eng Isotop vu Protactinium, aner Wëssenschaftler hunn d'Kontaminatioun vum Medikament proposéiert.

De Krich ass séier ausgebrach an alles gouf vergiess. An den 30er Jore goufen Partikelbeschleuniger entworf an déi éischt kënschtlech Elementer kritt, wéi zum Beispill de laang erwaarde Astatium mat Atomnummer 85. Am Fall vum Element 87 huet den Niveau vun der Technologie vun där Zäit net erlaabt déi néideg Quantitéit vun Material fir Synthese. De franséische Physiker huet onerwaart Erfolleg Marguerite Perey, Schüler vun Maria Sklodowska-Curie (6). Si huet, wéi d'Éisträicher virun engem Véierel vun engem Joerhonnert, den Zerfall vun Actinium-227 studéiert. Den technologesche Fortschrëtt huet et méiglech gemaach, eng reng Virbereedung ze kréien, an dës Kéier hat keen Zweiwel, datt et endlech identifizéiert gouf. Den Entdecker huet hien genannt franséisch zu Éiere vun hirer Heemecht. Element 87 war dee leschte fir a Mineralstoffer entdeckt ze ginn, duerno goufen kënschtlech kritt.

Franséisch et gëtt an der Säitezweig vun der radioaktiver Serie geformt, an engem Prozess mat gerénger Effizienz an ass ausserdeem ganz kuerzlieweg. De stäerkste Isotop entdeckt vun der Madame Perey, Fr-223, huet eng Hallefzäit vu just iwwer 20 Minutten (dat heescht nëmmen 1/8 vun der ursprénglecher Betrag bleift no enger Stonn). Et gouf berechent datt de ganze Globus nëmmen ongeféier 30 Gramm Frang enthält (e Gläichgewiicht gëtt tëscht dem zerfallenden Isotop an dem nei geformte Isotop etabléiert).

Obwuel de siichtbaren Deel vun de Frangverbindungen net kritt gouf, goufen hir Eegeschafte studéiert, an et gouf festgestallt datt et zu der alkalescher Grupp gehéiert. Zum Beispill, wann Perchlorat zu enger Léisung mat Frang a Kaliumionen bäigefüügt gëtt, gëtt de Nidderschlag radioaktiv, net d'Léisung. Dëst Verhalen beweist datt FrClO₄ liicht löslech (fällt mat KClO aus₄), an d'Eegeschafte vu Francium sinn ähnlech wéi déi vu Kalium.

Frankräich, wéi wier hien ...

... Wann ech eng Probe dovunner sichtbar mat bloussem A kréien kéint? Natierlech, mëll wéi Wax, a vläicht mat engem gëllenen Téin (de Cäsium uewen ass ganz mëll a gielzeg a Faarf). Et géif bei 20-25°C schmëlzen an ëm 650°C verdampen (Schätzung baséiert op Daten aus der viregter Episod). Ausserdeem wier et ganz chemesch aktiv. Dofir sollt et ouni Zougang zu Sauerstoff a Feuchtigkeit gelagert ginn an an engem Container dee géint Stralung schützt. Et wier néideg ze séier mat den Experimenter ze maachen, well an e puer Stonnen wier et praktesch kee Franséisch méi.

Éierelithium

Erënnert Dir Iech un d'Pseudo-Halogenen aus dem Halogen-Zyklus vum leschte Joer? Dëst sinn Ionen déi sech wéi Anionen behuelen wéi Cl^- oder nee^-. Dozou gehéieren zum Beispill Cyaniden CN^- an SCN molen^-, d'Salze bilden mat enger Solubilitéit ähnlech wéi déi vun der Grupp 17 Anionen.

D'Litauer hunn och en Nofolger, deen den Ammoniumion NH ass. ₄ ⁺ - e Produkt vun der Opléisung vun Ammoniak am Waasser (d'Léisung ass alkalesch, obwuel méi schwaach wéi am Fall vun Alkalimetallhydroxiden) a seng Reaktioun mat Säuren. D'Ion reagéiert ähnlech mat de méi schwéieren Alkalimetaller, a seng nootste Bezéiung ass zum Kalium, zum Beispill, et ass ähnlech a Gréisst wéi d'Kaliumkation an ersetzt dacks K+ a sengen natierleche Verbindungen. Lithiummetalle sinn ze reaktiv fir duerch Elektrolyse vu wässerleche Léisunge vu Salzer an Hydroxiden ze kréien. Mat enger Quecksëlwerelektrode gëtt eng Metallléisung am Quecksilber (Amalgam) kritt. Den Ammoniumion ass sou ähnlech wéi Alkalimetaller datt et och en Amalgam bildt.

Am systematesche Laf vun der Analyse vum L.Magnesium Ion Materialien sinn déi lescht entdeckt ginn. De Grond ass déi gutt Solubilitéit vun hire Chloriden, Sulfaten a Sulfiden, dat heescht datt se net ausfällen ënner der Handlung vu virdru bäigefüügten Reagenzen, déi benotzt gi fir d'Präsenz vu méi schwéier Metaller an der Probe ze bestëmmen. Och wann Ammoniumsalze och héichlöslech sinn, gi se am Ufank vun der Analyse festgestallt, well se d'Heizung an d'Verdampfung vun de Léisungen net widderstoen (si zersetzen ganz einfach mat der Verëffentlechung vun Ammoniak). D'Prozedur ass wahrscheinlech jidderee bekannt: eng Léisung vun enger staarker Basis (NaOH oder KOH) gëtt un d'Probe bäigefüügt, wat d'Verëffentlechung vun Ammoniak verursaacht.

Sam Ammoniak et gëtt erkannt duerch Geroch oder andeems en universellt Stéck Pabeier, dat mat Waasser befeucht ass, op den Hals vum Reagenzglieser applizéiert gëtt. NH Gas₃ léist sech am Waasser op a mécht d'Léisung alkalesch a mécht de Pabeier blo.

7. Detektioun vun Ammoniumionen: op der lénkser Säit gëtt den Teststreifen blo ënner der Handlung vum fräigeloossen Ammoniak, op der rietser e positiven Resultat vum Nessler Test

Wann Dir Ammoniak mat Hëllef vu Geroch entdeckt, sollt Dir d'Regele fir d'Nues am Laboratoire benotzen. Dofir, leet Iech net iwwer d'Reaktiounsbehälter, riicht d'Dampe op Iech selwer mat enger Fanbewegung vun Ärer Hand an inhaléiert d'Loft net "voll Këscht", awer loosst den Aroma vun der Verbindung Är Nues selwer erreechen.

D'Léislechkeet vun Ammoniumsalze ass ähnlech wéi déi vun analoge Kaliumverbindungen, sou datt et verlockend ass Ammoniumperchlorat NH ze preparéieren.₄ClO₄ an eng komplex Verbindung mat Kobalt (fir Detailer, kuckt déi viregt Episod). Wéi och ëmmer, d'Methoden, déi presentéiert ginn, sinn net gëeegent fir ganz kleng Quantitéiten vun Ammoniak an Ammoniumionen an enger Probe z'entdecken. An de Laboratoiren gëtt dem Nessler säi Reagens fir dësen Zweck benotzt, deen ausfällt oder d'Faarf verännert och an der Präsenz vu Spuere vun NH₃ (7).

Ech roden awer staark géint e passenden Test doheem ze maachen, well et néideg ass gëfteg Quecksilberverbindungen ze benotzen.

Waart bis Dir an engem professionelle Labo ënner der professioneller Opsiicht vun engem Mentor sidd. Chimie ass faszinéierend, awer - fir déi, déi et net wëssen oder suergfälteg sinn - et kann geféierlech sinn.

Kuckt och: