Metal Desen Bölüm 3 – Diğer Her Şey
Modern tarımda kullanımı giderek artan lityum ile endüstrinin ve canlılar dünyasının en önemli elementlerinden biri olan sodyum ve potasyumun ardından sıra alkali elementlere gelir. Önümüzde rubidyum, sezyum ve frank var.
Son üç element birbirine çok benzer ve aynı zamanda potasyumla benzer özelliklere sahiptir ve onunla birlikte potasyum adı verilen bir alt grup oluşturur. Rubidyum ve sezyum ile neredeyse hiçbir deney yapamayacağınız için, bunların potasyum gibi reaksiyona girdiği ve bileşiklerinin, bileşikleriyle aynı çözünürlüğe sahip olduğu bilgisiyle yetinmelisiniz.
1. Spektroskopinin babaları: sol Robert Wilhelm Bunsen (1811-99), sağ Gustav Robert Kirchhoff (1824-87)
Spektroskopinin ilk başarıları
Belirli elementlerin bileşikleriyle alevin renklendirilmesi olgusu, havai fişeklerin serbest duruma getirilmesinden çok önce biliniyor ve kullanılıyordu. On dokuzuncu yüzyılın başlarında bilim insanları Güneş ışığında ortaya çıkan ve ısınan kimyasal bileşiklerin yaydığı spektral çizgileri incelediler. 1859'da iki Alman fizikçi - Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff – yayılan ışığı test etmek için bir cihaz yaptı (1). İlk spektroskopun basit bir tasarımı vardı: ışığı spektral çizgilere bölen bir prizmadan oluşuyordu ve mercekli bir göz merceği gözlemleri için (2). Spektroskopun kimyasal analiz için kullanışlılığı hemen fark edildi: Alevin yüksek sıcaklığında madde atomlara ayrılıyor ve bunlar yalnızca kendilerine özgü çizgiler yayıyor.
2.G. Kirchhoff spektroskopu
3. Sezyum metali (http://images-of-elements.com)
Bunsen ve Kirchhoff araştırmalarına başladılar ve bir yıl sonra Durkheim'daki bir kaynaktan 44 ton maden suyunu buharlaştırdılar. Tortu spektrumunda o dönemde bilinen hiçbir elemente atfedilemeyecek çizgiler ortaya çıktı. Bunsen (aynı zamanda kimyagerdi) çökeltiden yeni bir elementin klorürünü izole etti ve içindeki metale adını verdi. VASITASIYLA spektrumundaki güçlü mavi çizgilere dayanmaktadır (Latince = mavi) (3).
Birkaç ay sonra, yani 1861'de, bilim adamları tuz yatağının spektrumunu daha ayrıntılı olarak incelediler ve içinde başka bir elementin varlığını keşfettiler. Klorürünü izole edip atom kütlesini belirlemeyi başardılar. Spektrumda kırmızı çizgiler açıkça görülebildiği için yeni lityum metaline bu isim verildi. rubid (Latince'den = koyu kırmızı) (4). Spektral analiz kullanılarak iki elementin keşfi kimyagerleri ve fizikçileri ikna etti. Sonraki yıllarda spektroskopi ana araştırma araçlarından biri haline geldi ve keşifler bereket gibi yağdı.
4. Metalik rubidyum (http://images-of-elements.com)
Yakut kendi minerallerini oluşturmaz ve yalnızca bir tane sezyum vardır (5). Her iki unsur da. Dünyanın yüzey katmanı %0,029 rubidyum (element içerikleri listesinde 17. sıra) ve %0,0007 sezyum (39. sıra) içerir. Bunlar biyoelement değildir ancak tütün ve şeker pancarı gibi bazı bitkiler seçici olarak rubidyum depolar. Fizikokimyasal açıdan bakıldığında, her iki metal de "steroidler üzerinde potasyumdur": daha yumuşak ve eriyebilir ve daha da reaktiftir (örneğin, havada kendiliğinden tutuşurlar ve hatta suyla patlayıcı bir şekilde reaksiyona girerler).
sayesinde bu en “metalik” elementtir (kelimenin günlük anlamında değil, kimyasal olarak). Yukarıda belirtildiği gibi bileşiklerinin özellikleri de benzer potasyum bileşiklerinin özelliklerine benzer.
5. Pollusit tek sezyum mineralidir (USGS)
Rubidyum metali ve sezyum, bileşiklerinin vakumda magnezyum veya kalsiyum ile indirgenmesiyle elde edilir. Bunlara yalnızca bazı güneş pili türlerini üretmek için ihtiyaç duyulduğundan (gelen ışık, yüzeylerindeki elektronları kolayca serbest bırakır), rubidyum ve sezyumun yıllık üretimi yüzlerce kilogram düzeyindedir. Bileşikleri de yaygın olarak kullanılmamaktadır.
Potasyumda olduğu gibi, rubidyumun izotoplarından biri radyoaktiftir. Rb-87'nin yarı ömrü 50 milyar yıldır, dolayısıyla radyasyon çok düşüktür. Bu izotop kayaların tarihlendirilmesinde kullanılıyor. Sezyumun doğal olarak oluşan radyoaktif izotopları yoktur, ancak CS-137 nükleer reaktörlerde uranyumun fisyon ürünlerinden biridir. Kullanılmış yakıt çubuklarından ayrılır çünkü bu izotop, örneğin kanserli tümörleri yok etmek için g-radyasyon kaynağı olarak kullanılmıştır.
Fransa onuruna
6. Fransız dilinin kaşifi - Marguerite Perey (1909-75)
Mendeleev zaten sezyumdan daha ağır olan lityum metalinin varlığını öngörmüş ve ona bir çalışma adı vermişti. Kimyacılar onu diğer lityum minerallerinde aradılar çünkü akrabası gibi orada olması gerekiyordu. Birkaç kez varsayımsal da olsa keşfedilmiş gibi göründü, ancak hiçbir zaman gerçekleşmedi.
87'lerin başında 1914 elementinin radyoaktif olduğu ortaya çıktı. 227 yılında Avusturyalı fizikçiler bu keşfe çok yaklaşmışlardı. S. Meyer, W. Hess ve F. Paneth, aktinyum-89 ilacından (bol miktarda salgılanan beta parçacıklarına ek olarak) zayıf alfa emisyonu gözlemledi. Aktinyumun atom numarası 87 olduğundan ve bir alfa parçacığının emisyonu, elementin periyodik tabloda iki yere "atanmış olması" ile ilişkili olduğundan, atom numarası 223 ve kütle numarası XNUMX olan bir izotop, alfa parçacıklarına sahip olacaktır: Benzer enerjinin (havadaki parçacıkların aralığı enerjileriyle orantılı olarak ölçülür) protaktinyum izotopunu da gönderdiğini, diğer bilim adamlarının ilacın kontamine olduğunu öne sürdüler.
Kısa süre sonra savaş çıktı ve her şey unutuldu. 30'lu yıllarda parçacık hızlandırıcılar tasarlandı ve ilk yapay elementler elde edildi, örneğin uzun zamandır beklenen atom numarası 85 olan astatyum. 87 numaralı element söz konusu olduğunda o zamanki teknoloji seviyesi gerekli miktarın elde edilmesine izin vermiyordu. sentez için malzeme. Fransız fizikçi beklenmedik bir şekilde başarılı oldu Margarita Perey, Marie Skłodowska-Curie'nin (6) öğrencisi. O da çeyrek asır önceki Avusturyalılar gibi aktinyum-227'nin bozunmasını araştırıyordu. Teknik ilerleme saf bir ilacın elde edilmesini mümkün kıldı ve bu sefer hiç kimse bunun nihayet tanımlandığından şüphe etmedi. Araştırmacı ona bir isim verdi Fransız vatanlarının şerefine. Minerallerde keşfedilen son element 87'dir; sonrakiler yapay olarak üretilmiştir.
Frans radyoaktif serinin bir yan dalında, çok az verimli bir süreçte oluşur ve üstelik çok kısa ömürlüdür. Bayan Perey tarafından keşfedilen en güçlü izotop, yarı ömrü 223 dakikanın biraz üzerinde olan Fr-20'tür (yani bir saat sonra orijinal miktarın yalnızca 1/8'i kalır). Tüm dünyanın yalnızca yaklaşık 30 gram frank içerdiği tahmin edilmektedir (çürüyen izotop ile yeni oluşan izotop arasında bir denge kurulur).
Görünür bir frank bileşiği elde edilmemesine rağmen özellikleri incelenmiş ve alkalin grubuna ait olduğu bulunmuştur. Örneğin, frank ve potasyum iyonları içeren bir çözeltiye perklorat eklendiğinde çözelti değil, çökelti radyoaktif olacaktır. Bu davranış FrClO'nun4 az çözünür (KClO ile birlikte çöker4) ve francium'un özellikleri potasyumla benzerdir.
Fransa, nasıl olurdu...
...Çıplak gözle görülebilecek bir örneğini elde edebilseydim? Elbette balmumu gibi yumuşak ve belki de altın renginde (üstündeki sezyum çok yumuşak ve sarımsı renktedir). 20-25°C'de eriyecek ve 650°C civarında buharlaşacaktır (önceki bölümdeki verilere dayanarak tahmin edilmiştir). Ayrıca kimyasal olarak oldukça reaktif olacaktır. Bu nedenle oksijene ve neme erişimi olmayan, radyasyondan korunan kaplarda saklanmalıdır. Deneyleri hızlandırmak gerekecekti çünkü birkaç saat içinde neredeyse hiç Fransız kalmayacaktı.
Fahri Lityum
Geçen yılın halojen serisindeki psödohalojenleri hatırlıyor musunuz? Bunlar Cl gibi anyonlar gibi davranan iyonlardır.- ya da hayır-. Bunlar arasında örneğin siyanürler CN bulunur- ve benler SCN-grup 17 anyonlarınınkine benzer çözünürlüğe sahip tuzlar oluşturur.
Litvanyalıların ayrıca amonyum iyonu NH olan bir takipçisi var. 4 + - amonyağın suda çözünmesinin bir ürünü (alkali metal hidroksitlere göre daha zayıf olmasına rağmen alkali bir çözelti) ve asitlerle reaksiyonunun bir ürünü. İyon daha ağır alkali metallerle benzer şekilde reaksiyona girer ve en yakın afinitesi potasyumladır; örneğin boyut olarak potasyum katyonuna benzer ve genellikle doğal bileşiklerinde K+'nın yerini alır. Lityum metalleri, tuzların ve hidroksitlerin sulu çözeltilerinin elektrolizi ile üretilemeyecek kadar reaktiftir. Bir cıva elektrotu kullanılarak, cıva (amalgam) içindeki metalin bir çözeltisi elde edilir. Amonyum iyonu alkali metallere o kadar benzer ki aynı zamanda bir amalgam oluşturur.
Sistematik analiz sürecinde L.magnezyum iyonu içeren malzemeler en son keşfedilir. Bunun nedeni, klorürlerinin, sülfatlarının ve sülfürlerinin iyi çözünür olmasıdır; bu, numunedeki daha ağır metallerin varlığını belirlemek için kullanılan önceden eklenen reaktiflerin etkisi altında çökelmedikleri anlamına gelir. Amonyum tuzları da oldukça çözünür olmasına rağmen, çözeltilerin ısınmasına ve buharlaşmasına dayanmadıkları için analizin en başında tespit edilirler (amonyak salınımıyla oldukça kolay ayrışırlar). Prosedür muhtemelen herkes tarafından bilinmektedir: Numuneye güçlü bir baz (NaOH veya KOH) çözeltisi eklenir ve bu da amonyak salınımına neden olur.
Sam аммиак kokuyla veya suyla nemlendirilmiş üniversal kağıdın test tüpünün boynuna uygulanmasıyla tespit edilir. Gaz NH3 suda çözünür ve çözeltiyi alkali hale getirir ve kağıdı maviye çevirir.
7. Amonyum iyonlarının tespiti: solda, salınan amonyağın etkisi altında test şeridi maviye döner, sağda - Nessler testinin olumlu sonucu
Amonyağı kokuyla tespit ederken laboratuvarda burnunuzu kullanmayı unutmayın. Bu nedenle reaksiyon kabının üzerine eğilmeyin, elinizin fan hareketi ile buharları kendinize doğru yönlendirin ve "dolu göğüs" havasını solumayın, bileşiğin aromasının burnunuza ulaşmasına izin verin.
Amonyum tuzlarının çözünürlüğü benzer potasyum bileşiklerinin çözünürlüğüne benzerdir, bu nedenle amonyum perklorat NH hazırlamak cazip gelebilir.4ClO4 ve bir kobalt kompleksi (ayrıntılar için önceki bölüme bakın). Ancak sunulan yöntemler bir numunedeki çok küçük miktarlardaki amonyak ve amonyum iyonlarının tespiti için uygun değildir. Laboratuvarlarda bu amaçla Nessler reaktifi kullanılır; bu reaktif, eser miktarda NH varlığında bile çökelir veya renk değiştirir.3 (7).
Ancak zehirli cıva bileşiklerinin kullanılmasını gerektirdiğinden bu testi evde yapmamanızı şiddetle tavsiye ederim.
Bir mentorun profesyonel gözetimi altında profesyonel bir laboratuvara gelene kadar bekleyin. Kimya büyüleyicidir ancak bilmeyenler veya dikkatsiz olanlar için tehlikeli olabilir.
Ayrıca bakınız:
