Elementar Aristokratie

All Zeil vun der Periodesch Tabell endet um Enn. Virun e bësse méi wéi honnert Joer war hir Existenz net emol ugeholl. Dunn hunn si d'Welt iwwerrascht mat hire chemeschen Eegeschaften, oder éischter hir Fehlen. Och spéider hunn se sech als eng logesch Konsequenz vun de Gesetzer vun der Natur erausgestallt. Adel Gase.

Mat der Zäit si se "an d'Aktioun gaangen", an an der zweeter Halschent vum leschte Joerhonnert hunn se ugefaang mat manner nobelen Elementer verbonnen ze ginn. Loosst eis d'Geschicht vun der elementarer Héichgesellschaft esou ufänken:

Viru laanger Zäit…

... Et war en Här.

Lord Henry Cavendish (1731-1810) an enger aler Skizz.

Henry Cavendish hie gehéiert zu der héchster britescher Adel, mä hie war interesséiert d'Geheimnisser vun Natur ze léieren. 1766 huet hien Waasserstoff entdeckt, an XNUMX Joer méi spéit huet hien en Experiment gemaach an deem hien en anert Element fanne konnt. Hie wollt erausfannen, ob d'Loft nieft dem scho bekannte Sauerstoff a Stickstoff nach aner Komponenten enthält. Hien huet e gebéite Glasröhre mat Loft gefëllt, seng Enden a Quecksëlwergefässer taucht an elektresch Entladungen tëscht hinnen duerchgefouert. D'Funken hunn de Stickstoff mat Sauerstoff kombinéiert, an déi resultéierend sauer Verbindunge goufen duerch d'Alkaliléisung absorbéiert. Beim Fehlen vu Sauerstoff huet de Cavendish et an d'Röhre gefüttert an d'Experiment weidergefouert bis all Stickstoff ewechgeholl gouf. D'Experiment huet e puer Wochen gedauert, während deem de Volume vum Gas an der Päif stänneg erofgaang ass. Wann de Stickstoff erschöpft war, huet de Cavendish de Sauerstoff ewechgeholl a festgestallt datt d'Bubble nach ëmmer existéiert, wat hie geschat huet ¹/₁₂₀ initial Loftvolumen. Den Här huet net iwwer d'Natur vun de Reschter gefrot, well den Effekt e Feeler vun der Erfahrung ass. Haut wësse mer, datt hie ganz no bei der Ouverture war Argon, awer et huet méi wéi ee Joerhonnert gedauert fir d'Experiment ofzeschléissen.

Solar Geheimnis

Sonnendäischtert hunn ëmmer d'Opmierksamkeet vu gewéinleche Leit a Wëssenschaftler ugezunn. Den 18. August 1868 hunn Astronomen, déi dëst Phänomen observéiert hunn, fir d'éischt e Spektroskop (viru manner wéi zéng Joer entworf) benotzt fir Sonneprominenz ze studéieren, kloer ze gesinn mat enger däischter Scheif. Franséisch Pierre Janssen op dës Manéier huet hien bewisen, datt d'Sonnekorona haaptsächlech aus Waasserstoff an aneren Elementer vun der Äerd besteet. Awer den nächsten Dag, während hien d'Sonn erëm observéiert huet, huet hien eng bis elo onbeschriwwe Spektrallinn gemierkt, déi no bei der charakteristescher gieler Linn vum Natrium läit. De Janssen konnt et net un all Element zouzeschreiwen dat deemools bekannt ass. Déi selwecht Observatioun gouf vun engem engleschen Astronom gemaach Norman Locker. Wëssenschaftler hunn verschidden Hypothesen iwwer de mysteriéise Bestanddeel vun eisem Stär virgestallt. Lockyer huet hien genannt héich Energie Laser, am Numm vum griichesche Gott vun der Sonn - Helios. Déi meescht Wëssenschaftler hunn awer gegleeft datt déi giel Linn, déi se gesinn hunn, Deel vum Waasserstoffspektrum bei den extrem héijen Temperaturen vum Stär wier. 1881, en italienesche Physiker a Meteorolog Luigi Palmieri d'vulkanesch Gase vum Vesuv mat engem Spektroskop studéiert. An hirem Spektrum huet hien eng giel Band fonnt, déi dem Helium zougeschriwwe gouf. Wéi och ëmmer, Palmieri beschreift vague d'Resultater vu sengen Experimenter, an aner Wëssenschaftler hunn se net bestätegen. Mir wëssen elo datt Helium a vulkanesche Gase fonnt gëtt, an Italien ass vläicht déi éischt gewiescht fir den terrestreschen Heliumspektrum ze observéieren.

Illustratioun aus 1901 déi den Apparat fir de Cavendish Experiment weist

Ouverture an der drëtter Dezimalzuel

Am Ufank vun der leschter Dekade vum XNUMXth Joerhonnert, den englesche Physiker Här Rayleigh (John William Strutt) huet decidéiert d'Dichte vu verschiddene Gase genee ze bestëmmen, wat et och méiglech gemaach huet d'Atommasse vun hiren Elementer genee ze bestëmmen. De Rayleigh war e fläisseg Experimenter, sou datt hien Gase vun enger grousser Villfalt vu Quelle kritt huet fir Gëftstoffer z'entdecken déi d'Resultater falsch maachen. Hien huet et fäerdeg bruecht de Feeler vun der Determinatioun op Honnertstel vun engem Prozent ze reduzéieren, wat zu där Zäit ganz kleng war. Déi analyséiert Gase hunn d'Konformitéit mat der bestëmmter Dicht am Miessfehler gewisen. Dëst huet keen iwwerrascht, well d'Zesummesetzung vu chemesche Verbindungen hänkt net vun hirer Hierkonft of. D'Ausnam war Stickstoff - nëmmen et hat eng aner Dicht jee no der Produktiounsmethod. Stéckstoff atmosphäresch (aus der Loft no der Trennung vu Sauerstoff, Waasserdamp a Kuelendioxid) war ëmmer méi schwéier wéi chemesch (erreecht duerch Zersetzung vu senge Verbindungen). Den Ënnerscheed, komesch genuch, war konstant a louch op ongeféier 0,1%. Rayleigh, net fäeg dëst Phänomen z'erklären, huet sech op aner Wëssenschaftler gedréit.

Hëllef ugebueden vun engem Chemiker William Ramsay. Béid Wëssenschaftler hunn ofgeschloss datt déi eenzeg Erklärung d'Präsenz vun enger Mëschung vun engem méi schwéiere Gas am Stickstoff aus der Loft war. Wéi se d'Beschreiwung vum Cavendish Experiment begéint hunn, hu se gefillt datt se um richtege Wee wieren. Si hunn d'Experiment widderholl, dës Kéier mat modernen Ausrüstung, a geschwënn haten si eng Probe vun engem onbekannte Gas an hirem Besëtz. Spektroskopesch Analyse huet gewisen datt et getrennt vu bekannte Substanzen existéiert, an aner Studien hu gewisen datt et als separat Atomer existéiert. Bis elo sinn esou Gase net bekannt (mir hunn O₂, N₂, H₂), also heescht dat och en neit Element opmaachen. Rayleigh an Ramsay probéiert him ze maachen Argon (Griichesch = faul) mat anere Substanzen ze reagéieren, awer ouni Erfolleg. Fir d'Temperatur vu senger Kondensatioun ze bestëmmen, hu si sech op déi eenzeg Persoun op der Welt an där Zäit gezunn, déi de passenden Apparat hat. Et wor Karol Olszewski, Professer fir Chimie op der Jagiellonian University. Olshevsky flësseg a verstäerkt Argon, a bestëmmt och seng aner kierperlech Parameteren.

De Bericht vu Rayleigh a Ramsay am August 1894 huet eng grouss Resonanz verursaacht. D'Wëssenschaftler konnten net gleewen datt Generatioune vu Fuerscher den 1% Bestanddeel vun der Loft vernoléissegt hunn, déi op der Äerd präsent ass a vill méi grouss wéi zum Beispill Sëlwer. Tester vun aneren hunn d'Existenz vun Argon bestätegt. D'Entdeckung gouf mat Recht als eng grouss Erreeche an e Triumph vu virsiichteg Experimenter ugesinn (et gouf gesot datt dat neit Element an der drëtter Dezimalplaz verstoppt ass). Wéi och ëmmer, keen huet erwaart datt et ...

... Eng ganz Famill vu Gasen.

Heliumgrupp (Atomzuel uewen, Atommass um Enn).

Och ier d'Atmosphär grëndlech analyséiert gouf, e Joer méi spéit, huet de Ramsay sech un engem Geologie-Journalartikel interesséiert, deen d'Verëffentlechung vu Gas aus Uranäerz gemellt huet, wann se mat Säure ausgesat waren. De Ramsay huet nach eng Kéier probéiert, de entsteet Gas mat engem Spektroskop ënnersicht an onbekannt Spektrallinne gesinn. Consultatioun mat William Crookes, e Spezialist an der Spektroskopie, huet zum Schluss gefouert datt et laang op der Äerd gesicht gouf héich Energie Laser. Elo wësse mer datt dëst ee vun den Zerfallprodukter vun Uran an Thorium ass, déi an den Äerz vun natierleche radioaktiven Elementer enthale sinn. De Ramsay huet erëm Olszewski gefrot fir den neie Gas ze flësseg. Allerdéngs war dës Kéier d'Ausrüstung net an der Lag, genuch niddereg Temperaturen z'erreechen, a flësseg Helium gouf eréischt 1908 kritt.

Helium huet sech och als monatomescht Gas erausgestallt an inaktiv, wéi Argon. D'Eegeschafte vu béiden Elementer passen net an eng Famill vum periodeschen Dësch an et gouf decidéiert eng separat Grupp fir si ze kreéieren. [helowce_uklad] De Ramsay ass zur Conclusioun komm datt et Lücken dran ass, an zesumme mat sengem Kolleg Morrisem Traversem ugefaang weider Fuerschung. Duerch d'Destillatioun vu flësseger Loft hunn d'Chemiker 1898 dräi weider Gase entdeckt: neon (gr. = nei), krypton (gr. = skryty) i Xenon (Griichesch = auslännesch). All vun hinnen, zesumme mam Helium, sinn an der Loft a minimale Quantitéiten präsent, vill manner wéi Argon. Déi chemesch Passivitéit vun den neien Elementer huet d'Fuerscher opgefuerdert hinnen e gemeinsame Numm ze ginn. Adel Gase. 

No net erfollegräiche Versuche sech aus der Loft ze trennen, gouf en aneren Helium als Produkt vu radioaktiven Transformatiounen entdeckt. Am Joer 1900 Frederick Dorn Oraz Andre-Louis Debirn si hunn d'Verëffentlechung vu Gas (Emanatioun, wéi se deemools gesot hunn) vum Radium gemierkt, wat se genannt hunn Radon. Et gouf séier gemierkt datt d'Emanatiounen och Thorium an Actinium (Thoron an Actinon) emittéieren. Ramsay et al Frederick Soddy bewisen, datt si een Element sinn an déi nächst Adel Gas si genannt niton (Laténgesch = glanzen, well d'Gasproben am Däischteren gegluecht hunn). 1923 ass Nithon endlech Radon ginn, benannt nom längst gelieft Isotop.

Déi lescht vun den Heliuminstallatiounen, déi de richtege Periodesystem zoumaachen, gouf am Joer 2006 am russesche Nuklearlaboratoire zu Dubna kritt. Den Numm, nëmmen zéng Joer méi spéit guttgeheescht, Oganesson, zu Éiere vum russesche Atomphysiker Yuri Oganesyan. Dat eenzegt wat iwwer dat neit Element bekannt ass ass datt et dat schwéierst bis elo bekannt ass an datt nëmmen e puer Käre kritt goufen, déi manner wéi eng Millisekonnen gelieft hunn.

Chemesch Misalliancen

Glawen an der chemescher passivity vun Helium zesummegefall an 1962 wann Neil Bartlett hien krut eng Verbindung mat der Formel Xe [PtF₆]. D'Chemie vun Xenonverbindungen ass haut zimlech extensiv: Fluoriden, Oxiden a souguer Säuresalze vun dësem Element sinn bekannt. Zousätzlech si si permanent Verbindungen ënner normale Bedéngungen. Krypton ass méi hell wéi Xenon, bildt verschidde Fluoriden, sou wéi de méi schwéiere Radon (d'Radioaktivitéit vum Leschten mécht d'Fuerschung vill méi schwéier). Op der anerer Säit hunn déi dräi Liichtsten - Helium, Neon an Argon - keng permanent Verbindungen.

Chemesch Verbindunge vun Adelgase mat manner nobele Partner kënne mat alen Misalliancen verglach ginn. Haut ass dëst Konzept net méi valabel, an et soll net iwwerrascht ginn, datt ...

Helikoptere, vu lénks no riets: Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842–1919), Sir William Ramsay (1852–1916) a Morris Travers (1872–1961); Portrait aus der Sammlung vum University College London.

... Aristokraten schaffen.

Helium gëtt kritt andeems se flësseg Loft a Stickstoff a Sauerstoffplanzen trennen. Op der anerer Säit ass d'Quell vum Helium haaptsächlech Äerdgas, an deem et bis zu e puer Prozent vum Volume ass (an Europa funktionnéiert déi gréisste Heliumproduktiounsanlag an Ech widderstoen, a Grousspolen Woiwodschaft). Hir éischt Beschäftegung war an luminéisen Réier ze blénken. Hautdesdaags ass d'Neon-Reklamm nach ëmmer eng Freed fir d'Aen, awer Heliummaterialien sinn och d'Basis vu verschiddenen Laserarten, wéi zum Beispill den Argon-Laser, dee mir beim Zänndokter oder Kosmetiker treffen.

Kënschtler-Rendering vun der Xenon Ion Probe Dawn bei den Asteroid Ceres.

Déi chemesch Passivitéit vun Heliuminstallatiounen gëtt benotzt fir eng Atmosphär ze kreéieren déi géint Oxidatioun schützt, zum Beispill beim Schweißen vun Metaller oder hermetesche Liewensmëttelverpackungen. Helium-gefëllte Luuchten funktionnéieren bei enger méi héijer Temperatur (dat ass, si blénken méi hell) a benotzen Elektrizitéit méi effizient. Normalerweis gëtt Argon gemëscht mat Stickstoff benotzt, awer Krypton an Xenon ginn nach besser Resultater. Déi lescht Notzung vum Xenon ass als Propulsiounsmaterial am Ionrakéite-Propulsioun, wat méi effizient ass wéi chemesch Drivmëttel. De liichste Helium ass mat Wiederballone a Loftballone fir Kanner gefëllt. An enger Mëschung mat Sauerstoff gëtt Helium vun Taucher benotzt fir op grouss Déiften ze schaffen, wat hëlleft Dekompressionskrankheeten ze vermeiden. Déi wichtegst Uwendung vum Helium ass fir déi niddreg Temperaturen z'erreechen, déi néideg sinn fir Superleitungen ze funktionéieren.

Sauerstoff-Helium-Mëschung garantéiert sécher Tauchen.