Utasítás
Vegyük a periódusos táblázatot, és vonalzó segítségével rajzoljunk egy vonalat, amely a cellában a Be elemmel kezdődik és az At elemmel végződik (Asztatin).
Azok az elemek, amelyek ettől a vonaltól balra lesznek, fémek. Sőt, minél „lejjebb és balra” található az elem, annál hangsúlyosabb fémes tulajdonságokkal rendelkezik. Könnyen belátható, hogy a periódusos rendszerben egy ilyen fém (Fr) - a legaktívabb alkálifém.
Ennek megfelelően a sortól jobbra lévő elemek rendelkeznek tulajdonságokkal. És itt is hasonló szabály érvényesül: minél magasabban és jobbra van a vonaltól az elem, annál erősebb a nem fém. Ilyen elem a periódusos rendszerben a fluor (F), a legerősebb oxidálószer. Annyira aktív, hogy a vegyészek tiszteletteljes, bár nem hivatalos nevet adtak neki: „Minden rág”.
Olyan kérdések merülhetnek fel, mint például: „Mi a helyzet azokkal az elemekkel, amelyek magán a vonalon vannak, vagy nagyon közel vannak hozzá?” Vagy például: „A vonal jobb oldalán és fölött krómozott, . Ezek tényleg nem fémek? Végül is az acélgyártásban ötvöző adalékként használják őket. De köztudott, hogy még a nem fémek kis szennyeződései is törékennyé teszik őket. A helyzet az, hogy magán a vonalon található elemek (például alumínium, germánium, nióbium, antimon) kettős karakterrel rendelkeznek.
Ami például a vanádiumot, krómot, mangánt illeti, vegyületeik tulajdonságai ezeknek az elemeknek az atomjainak oxidációs állapotától függenek. Például magasabb oxidjaik, mint például a V2O5, CrO3, Mn2O7, kifejezett . Éppen ezért a periódusos rendszerben látszólag „logikátlan” helyeken helyezkednek el. „Tiszta” formájukban ezek az elemek természetesen fémek, és a fémek összes tulajdonságával rendelkeznek.
Források:
- fémek a periódusos rendszerben
Az asztalt tanuló iskolásoknak Mengyelejev- szörnyű álom. Még az a harminchat elem is, amelyet a tanárok általában hozzárendelnek, órákig tartó fárasztó zsúfoltságot és fejfájást eredményez. Sokan el sem hiszik, mit kell tanulniuk asztal Mengyelejev az igazi. De a mnemonika használata sokkal könnyebbé teheti a diákok életét.
Utasítás
Értse az elméletet és válassza ki a megfelelő technikát Szabályok, amelyek megkönnyítik az anyag memorizálását, mnemonikus. Fő trükkjük az asszociatív kapcsolatok létrehozása, amikor az absztrakt információt fényes képbe, hangba vagy akár szagba csomagolják. Számos mnemonikus technika létezik. Például írhat történetet a megjegyzett információ elemeiből, kereshet mássalhangzó szavakat (rubidium - kapcsoló, cézium - Julius Caesar), bekapcsolhatja a térbeli képzeletet, vagy egyszerűen rímelhet a periódusos rendszer elemeire.
A nitrogén ballada Jobb, ha Mengyelejev periódusos rendszerének elemeit jelentéssel rímeljük, bizonyos jellemzők szerint: például vegyérték alapján. Tehát a lúgosak nagyon könnyen rímelnek, és úgy hangzanak, mint egy dal: „Lítium, kálium, nátrium, rubídium, cézium-francium”. „Magnézium, kalcium, cink és bárium – vegyértékük egyenlő egy párral” az iskolai folklór elhalványulhatatlan klasszikusa. Ugyanerről a témáról: „A nátrium, kálium, ezüst egyértékű jóság” és „A nátrium, kálium és argentum egyértékű jóság”. A kreativitás, ellentétben a zsúfoltsággal, amely legfeljebb néhány napig tart, serkenti a hosszú távú memóriát. Ez többet jelent az alumíniumról, verseket a nitrogénről és dalokat a vegyértékről – és a memorizálás úgy megy, mint a karikacsapás.
Acid thriller A könnyebb memorizálás érdekében kitalálnak egy ötletet, amelyben a periódusos rendszer elemeit hősökké, tájrészletekké vagy cselekményelemekké alakítják. Itt van például egy jól ismert szöveg: „Az ázsiai (nitrogén) elkezdte önteni (lítium) vizet (hidrogént) a fenyvesbe (Bór). De nem rá (Neonra) volt szükségünk, hanem Magnoliára (Magnézium). Kiegészíthető egy Ferrari (vas - ferrum) történetével, amelyben a "Chlorine zero seventeen" (17 - klór sorozatszáma) titkos ügynök utazott, hogy elkapja a mániákus Arsenyt (arsenic - arsenicum), akinek 33 volt. fogak (33 - sorszám arzén), de valami savanyú került a szájába (oxigén), ez nyolc mérgezett golyó volt (8 az oxigén sorszáma)... Folytathatjuk a végtelenségig. A periódusos rendszer alapján írt regény egyébként kísérleti szövegként irodalomtanárhoz rendelhető. Valószínűleg tetszeni fog neki.
Építsen emlékpalotát Ez az egyik elnevezése annak a meglehetősen hatékony memorizálási technikának, amikor a térbeli gondolkodás be van kapcsolva. A titka az, hogy mindannyian könnyen leírhatjuk a szobánkat vagy az utat otthonról a boltba, iskolába stb. Az elemek sorozatának létrehozásához el kell őket helyezni az út mentén (vagy a helyiségben), és minden elemet nagyon világosan, jól láthatóan, kézzelfoghatóan kell bemutatni. Íme egy vékony szőke, hosszú arccal. A kemény munkás, aki csempét rak, az a szilícium. Arisztokraták csoportja egy drága autóban - inert gázok. És persze hélium léggömbök.
jegyzet
Nem kell erőltetni magát, hogy emlékezzen a kártyákon lévő információkra. A legjobb dolog minden elemhez egy bizonyos fényes képhez társítani. Szilícium – a Szilícium-völgytel. Lítium - lítium akkumulátorokkal mobiltelefonban. Sok lehetőség lehet. De a vizuális kép, a mechanikus memorizálás és a durva, vagy éppen ellenkezőleg, sima fényes kártya tapintható érzetének kombinációja segít könnyedén kiemelni a legapróbb részleteket is az emlékezet mélyéről.
Hasznos tanács
Ugyanazokat a kártyákat felhúzhatja azokra az elemekre vonatkozó információkkal, amelyekkel Mengyelejev a maga idejében rendelkezett, de csak kiegészítheti őket modern információkkal: például az elektronok számával a külső szinten. Mindössze annyit kell tennie, hogy lefekvés előtt kirakja őket.
Források:
- Mnemonikai szabályok a kémiához
- hogyan emlékezzünk a periódusos rendszerre
A meghatározás problémája korántsem tétlen. Aligha lesz kellemes, ha egy ékszerüzletben egy direkt hamisítványt akarnak adni egy drága aranytárgy helyett. Nem az érdekli, hogy honnan fém Törött autóalkatrészből vagy talált régiségből készült?
Utasítás
Itt van például, hogyan határozzák meg a réz jelenlétét egy ötvözetben. Vigye fel a megtisztított felületre fém csepp (1:1) salétromsavat. A reakció eredményeként gáz szabadul fel. Néhány másodperc múlva itassuk át a cseppet szűrőpapírral, majd tartsuk ott, ahol a tömény ammóniaoldat található. A réz reagál, és a foltot sötétkék színűvé változtatja.
Így lehet megkülönböztetni a bronzot a sárgaréztől. Tegyünk egy darab fémforgácsot vagy fűrészport egy főzőpohárba 10 ml salétromsavoldattal (1:1), és fedjük le üveggel. Várjon egy kicsit, amíg teljesen feloldódik, majd melegítse a kapott folyadékot 10-12 percig majdnem forrásig. A fehér maradék a bronzra emlékeztet, de a sárgaréz főzőpohár megmarad.
A nikkelt nagyjából ugyanúgy lehet meghatározni, mint a rezet. Vigyen fel egy csepp salétromsav oldatot (1:1) a felületre fémés várjon 10-15 másodpercet. A cseppet itassuk át szűrőpapírral, majd tartsuk tömény ammóniagőz felett. Vigyen fel 1%-os alkoholos dimetil-glioxin oldatot a keletkezett sötét foltra.
A nikkel jellegzetes vörös színével „jelez”. Az ólmot krómsavkristályok és egy csepp lehűtött ecetsav, majd egy perc múlva egy csepp víz segítségével határozhatjuk meg. Ha sárga csapadékot lát, akkor tudja, hogy ólom-kromát.
A vas jelenlétének meghatározása is egyszerű. Vegyünk egy darabot fémés sósavban felmelegítjük. Ha az eredmény pozitív, a lombik tartalmának sárgává kell válnia. Ha nem értesz a kémiához, vegyél egy rendes mágnest. Tudd, hogy minden vastartalmú ötvözet vonzódik hozzá.
Az általánosan elfogadott nézetek szerint a savak egy vagy több hidrogénatomból álló összetett anyagok, amelyek fématomokkal és savas maradékokkal helyettesíthetők. Oxigénmentes és oxigéntartalmú, egybázisú és többbázisú, erős, gyenge stb. Hogyan állapítható meg, hogy egy anyag savas tulajdonságokkal rendelkezik?
Szükséged lesz
- - indikátorpapír vagy lakmusz oldat;
- - sósav (lehetőleg hígítva);
- - nátrium-karbonát por (szóda hamu);
- - kevés ezüst-nitrát oldatban;
- - lapos fenekű lombik vagy főzőpohár.
Utasítás
Az első és legegyszerűbb teszt egy indikátor lakmuszpapírral vagy lakmuszoldattal végzett teszt. Ha a papírcsík vagy oldat rózsaszín árnyalatú, az azt jelenti, hogy a vizsgált anyag hidrogénionokat tartalmaz, és ez a sav biztos jele. Könnyen megérthető, hogy minél intenzívebb a szín (akár vörös-bordóig), annál savasabb.
Az ellenőrzésnek sok más módja is van. Például azt a feladatot kapja, hogy állapítsa meg, hogy egy tiszta folyadék sósav-e. Hogyan kell csinálni? Ismeri a kloridion reakcióját. Még a legkisebb mennyiségű lapisz oldat – AgNO3 – hozzáadásával is kimutatható.
Öntsön a tesztfolyadék egy részét egy külön edénybe, és csepegtessen bele egy kevés lapis oldatot. Ebben az esetben az oldhatatlan ezüst-klorid „túrós” fehér csapadéka azonnal képződik. Vagyis az anyag molekulájában biztosan van kloridion. De lehet, hogy ez mégsem, hanem valamilyen klórtartalmú só oldata? Például nátrium-klorid?
Emlékezzen a savak másik tulajdonságára. Az erős savak (és természetesen a sósav is ezek közé tartozik) kiszoríthatják belőlük a gyenge savakat. Helyezzen egy kis szódaport - Na2CO3 - egy lombikba vagy főzőpohárba, és lassan öntse hozzá a vizsgálandó folyadékot. Ha azonnal sziszegő hang hallatszik, és a por szó szerint „forr”, nem marad kétség – ez sósav.
A táblázat minden eleméhez egy adott sorozatszám tartozik (H - 1, Li - 2, Be - 3 stb.). Ez a szám megfelel az atommagnak (az atommagban lévő protonok számának) és a mag körül keringő elektronok számának. A protonok száma tehát megegyezik az elektronok számával, ami azt jelenti, hogy normál körülmények között az atom elektromosan .
A hét periódusra osztás az atom energiaszintjeinek száma szerint történik. Az első periódus atomjai egyszintű elektronhéjjal rendelkeznek, a második - kétszintű, a harmadik - háromszintű stb. Amikor egy új energiaszint betöltődik, egy új időszak kezdődik.
Bármely időszak első elemeit olyan atomok jellemzik, amelyeknek a külső szinten egy elektronja van - ezek alkálifém atomok. A periódusok a nemesgázok atomjaival végződnek, amelyek külső energiaszintje teljesen tele van elektronokkal: az első periódusban a nemesgázok 2 elektronosak, a következő periódusokban - 8. Pontosan az elektronhéjak hasonló szerkezete miatt, elemcsoportok hasonló fizikával rendelkeznek.
A táblázatban D.I. Mengyelejevnek 8 fő alcsoportja van. Ezt a számot az energiaszinten található elektronok maximális száma határozza meg.
A periódusos rendszer alján a lantanidok és az aktinidák külön sorozatként különböznek egymástól.
A táblázat segítségével D.I. Mengyelejev, az elemek következő tulajdonságainak periodicitása figyelhető meg: atomsugár, atomtérfogat; ionizációs potenciál; elektronaffinitási erők; az atom elektronegativitása; ; potenciális vegyületek fizikai tulajdonságai.
Az elemek elrendezésének egyértelműen követhető periodikussága a D.I. táblázatban. Mengyelejev racionálisan magyarázható az energiaszintek elektronokkal való feltöltésének szekvenciális természetével.
Források:
- Mengyelejev táblázat
A periódusos törvényt, amely a modern kémia alapja, és megmagyarázza a kémiai elemek tulajdonságaiban bekövetkező változások mintázatait, D.I. Mengyelejev 1869-ben. Ennek a törvénynek a fizikai jelentését az atom összetett szerkezetének tanulmányozása tárja fel.
A 19. században úgy tartották, hogy egy elem fő jellemzője az atomtömeg, ezért az anyagok osztályozására használták. Napjainkban az atomokat a magjuk töltési mennyisége határozza meg és azonosítja (a periódusos rendszerben szereplő szám és rendszám). Az elemek atomtömege azonban néhány kivételtől eltekintve (például az atomtömeg kisebb, mint az argon atomtömege) a magtöltésükkel arányosan növekszik.
Az atomtömeg növekedésével az elemek és vegyületeik tulajdonságaiban periodikus változás figyelhető meg. Ezek az atomok fémessége és nemfémessége, atomsugár, ionizációs potenciál, elektronaffinitás, elektronegativitás, oxidációs állapotok, vegyületek (forráspont, olvadáspont, sűrűség), bázikusságuk, amfoteritásuk vagy savasságuk.
Hány elem van a modern periódusos rendszerben
A periódusos rendszer grafikusan fejezi ki az általa felfedezett törvényt. A modern periódusos rendszer 112 kémiai elemet tartalmaz (az utolsók a Meitnerium, Darmstadtium, Roentgenium és Copernicium). A legfrissebb adatok szerint az alábbi 8 elemet is felfedezték (legfeljebb 120-at), de nem mindegyik kapta meg a nevét, és ezek az elemek még mindig kevés a nyomtatott kiadványokban.
Minden elem egy meghatározott cellát foglal el a periódusos rendszerben, és saját sorszámmal rendelkezik, amely megfelel az atommag töltésének.
Hogyan épül fel a periódusos rendszer?
A periódusos rendszer szerkezetét hét periódus, tíz sor és nyolc csoport képviseli. Minden periódus alkálifémmel kezdődik és nemesgázzal végződik. Kivételt képez az első periódus, amely hidrogénnel kezdődik, és a hetedik nem teljes periódus.
Az időszakokat kis és nagy szakaszokra osztják. A kis időszakok (első, második, harmadik) egy vízszintes sorból, a nagy időszakok (negyedik, ötödik, hatodik) két vízszintes sorból állnak. A felső sorokat nagy periódusokban párosnak, az alsó sorokat páratlannak nevezzük.
A táblázat hatodik szakaszában (57. sorszám) 14 olyan elem található, amelyek tulajdonságaiban hasonlóak a lantánhoz - lantanidok. A táblázat alján külön sorként szerepelnek. Ugyanez vonatkozik az aktinidákra, amelyek az aktinium után helyezkednek el (89-es számmal), és nagymértékben megismétlik annak tulajdonságait.
A nagy periódusok páros sorai (4, 6, 8, 10) csak fémekkel vannak kitöltve.
A csoportok elemei azonos vegyértéket mutatnak oxidokban és más vegyületekben, és ez a vegyérték megfelel a csoportszámnak. A főbbek kis és nagy periódusú elemeket tartalmaznak, csak nagyokat. Felülről lefelé erősödnek, a nem fémesek gyengülnek. Az oldalsó alcsoportok minden atomja fém.
A periodikus kémiai elemek táblázata a tudománytörténet egyik legfontosabb eseményévé vált, és világhírnevet hozott alkotójának, Dmitrij Mengyelejev orosz tudósnak. Ennek a rendkívüli embernek sikerült az összes kémiai elemet egyetlen koncepcióba egyesíteni, de hogyan sikerült kinyitnia híres asztalát?
Ha csak egy kicsit is emlékszik az iskolai fizika kurzusára, könnyen eszébe jut, hogy a legaktívabb fém a lítium. Ez a tény nem meglepő, amíg meg nem próbálja részletesebben megérteni ezt a kérdést. Igaz, nehéz elképzelni egy olyan helyzetet, amelyben ilyen információra lenne szüksége, de a tétlen érdeklődés kedvéért megpróbálhatja.
Például mi a fém aktivitása? Gyors és teljes reakcióképesség más kémiai elemekkel? Talán. Aztán a lítium, bár az egyik legaktívabb fém lesz, nyilvánvalóan nem bajnok. De erről majd később.
De ha egy kisebb pontosítást tesz, nem azt mondja, hogy „a legaktívabb fém”, hanem „az elektrokémiailag legaktívabb fém”, akkor a lítium kerül a jogos első helyre.
Lítium
Görögről lefordítva a "lítium" jelentése "kő". De ez nem meglepő, mert Arfvedson svéd vegyész felfedezte a kőben, az ásványi szirmban, amely többek között ezt a fémet is tartalmazta.
Ettől a pillanattól kezdve elkezdődött a tanulmányozása. És van min dolgozni. Például a sűrűsége többszöröse az alumíniuménak. Természetesen meg fog fulladni a vízben, de a kerozinban magabiztosan úszik.
Normál körülmények között a lítium puha, ezüstös fém. A Beketov sorozatban (elektrokémiai tevékenység sorozata) a lítium tiszteletreméltó első helyet foglal el, még az összes többi alkálifém előtt is. Ez azt jelenti, hogy egy kémiai reakció során más fémeket kiszorít, és üres helyet foglal el a vegyületekben. Ez határozza meg az összes többi tulajdonságát.
Az emberi szervezet normális működéséhez például feltétlenül szükséges, bár apró adagokban. A megnövekedett koncentráció mérgezést, a csökkent koncentráció pedig lelki instabilitást okozhat.
Érdekes módon a híres 7Up ital korábban lítiumot tartalmazott, és másnaposság elleni gyógyszerként helyezték el. Talán tényleg segített.
Cézium
De ha „elektrokémiailag” megszabadulunk a megszállott tisztázástól, egyszerűen „aktív fémet” hagyva, akkor a cézium nevezhető a győztesnek.
Mint tudják, a periódusos rendszerben szereplő anyagok aktivitása jobbról balra és felülről lefelé növekszik. Az a tény, hogy az első csoportba (első oszlop) tartozó anyagokban egyetlen magányos elektron forog a külső rétegen. Egy atom könnyen megszabadul tőle, ami szinte minden reakcióban megtörténik. Ha kettő lenne belőlük, mint a második csoport elemei, akkor több időbe telik, három - még több, és így tovább.
De még az első csoportban sem egyformán aktívak az anyagok. Minél alacsonyabb egy anyag, annál nagyobb az atom átmérője, és annál távolabb forog az atommagtól az egyetlen szabad elektron. Ez azt jelenti, hogy a mag vonzása gyengébb hatással van rá, és könnyebben elszakad. A cézium mindezen feltételeknek megfelel.
Ezt a fémet fedezték fel először spektroszkóppal. A tudósok egy gyógyító forrásból származó ásványvíz összetételét vizsgálták, és egy fényes kék sávot láttak a spektroszkópon, amely egy korábban ismeretlen elemnek felel meg. Emiatt kapta a cézium a nevét. Oroszra „égkék”-ként fordítható.
A jelentős mennyiségben bányászható tiszta fémek közül a cézium rendelkezik a legnagyobb kémiai reakcióképességgel, valamint számos egyéb érdekes tulajdonsággal. Például emberi kézben megolvadhat. De ehhez tiszta argonnal töltött, lezárt üvegkapszulába kell helyezni, mert különben levegővel érintkezve egyszerűen meggyullad. Ezt a fémet számos területen alkalmazzák: az orvostudománytól az optikáig.
Franciaország
És ha nem állunk meg a céziumnál, és nem megyünk még lejjebb, akkor franciumos lesz a vége. Megőrzi a cézium összes tulajdonságát és jellemzőjét, de minőségileg új szintre emeli, mert még több elektronpályája van, ami azt jelenti, hogy ugyanaz a magányos elektron még távolabb helyezkedik el a központtól.
Sokáig elméletileg megjósolták, sőt leírták, de nem lehetett sem megtalálni, sem megtalálni, ami szintén nem meglepő, mert a természetben apró mennyiségben (kevesebb - csak asztatin) található. És még ha elő is nyerik, nagy radioaktivitása és gyors felezési ideje miatt rendkívül instabil marad.
Érdekes módon a középkori alkimisták álma valóra vált Franciaországban, csak fordítva. Arról álmodoztak, hogy más anyagokból nyerik az aranyat, de itt aranyat használnak, amely az elektronokkal való bombázás után franciummá alakul. De még így is elhanyagolhatóan kis mennyiségben beszerezhető, gondos tanulmányozáshoz sem elegendő.
Így továbbra is a francium a legaktívabb a fémek közül, messze megelőzve az összes többit. Csak a cézium tudja felvenni vele a versenyt, és akkor is, kizárólag a jelentősebb mennyiség miatt. Még a legaktívabb nemfém, a fluor is lényegesen gyengébb nála.
Amikor az emberek meghallják a „fém” szót, általában egy hideg, kemény anyaggal asszociálják, amely elektromosságot vezet. A fémek és ötvözeteik azonban nagymértékben eltérhetnek egymástól. Vannak, amelyek a nehéz csoportba tartoznak, ezeknek az anyagoknak a legnagyobb a sűrűsége. És néhány, például a lítium olyan könnyű, hogy lebeghetne a vízben, ha nem reagálna vele aktívan.
Mely fémek a legaktívabbak?
De melyik fém rendelkezik a legintenzívebb tulajdonságokkal? A legaktívabb fém a cézium. Tevékenységét tekintve az összes fém között az első helyen áll. „Testvéreinek” tartják a második helyen álló Franciust és Ununenniust is. De a tudósok még mindig keveset tudnak az utóbbi tulajdonságairól.
A cézium tulajdonságai
A cézium egy olyan elem, amely könnyen megolvad a kezében. Ez azonban csak egy feltétellel tehető meg: ha a cézium üvegampullában van. Ellenkező esetben a fém gyorsan reagálhat a környező levegővel és meggyulladhat. És a cézium és a víz kölcsönhatását robbanás kíséri - ez a legaktívabb fém a megnyilvánulásában. Ez választ ad arra a kérdésre, hogy miért olyan nehéz a céziumot konténerben tárolni.
Ahhoz, hogy egy kémcsőbe helyezzük, speciális üvegből kell készülnie, és meg kell töltenie argonnal vagy hidrogénnel. A cézium olvadáspontja 28,7 o C. Szobahőmérsékleten a fém félig folyékony állapotban van. A cézium aranyfehér anyag. Folyékony állapotban a fém jól visszaveri a fényt. A céziumgőz zöldeskék árnyalatú.
Hogyan fedezték fel a céziumot?
A legaktívabb fém az első kémiai elem volt, amelynek jelenlétét a földkéreg felszínén a spektrális elemzés módszerével fedezték fel. Amikor a tudósok megkapták a fém spektrumát, két égszínkék vonalat láttak benne. Ez az elem így kapta a nevét. A caesius szó latinból fordítva azt jelenti: „égkék”.
A felfedezés története
Felfedezése R. Bunsen és G. Kirchhoff német kutatóé. A tudósokat már akkor is érdekelte, hogy mely fémek aktívak és melyek nem. 1860-ban a kutatók a Durkheim-tározóból származó víz összetételét tanulmányozták. Ezt spektrális elemzéssel tették. A vízmintában a tudósok olyan elemeket találtak, mint a stroncium, magnézium, lítium és kalcium.
Ezután úgy döntöttek, hogy spektroszkóppal elemzik a vízcseppet. Ekkor láttak két élénkkék vonalat, amelyek nem messze helyezkedtek el egymástól. Az egyik a helyzetében gyakorlatilag egybeesett a fém stroncium vonalával. A tudósok úgy döntöttek, hogy az általuk azonosított anyag ismeretlen, és alkálifémnek minősítették.
Ugyanebben az évben Bunsen levelet írt fotokémikus kollégájának, G. Roscoe-nak, amelyben beszélt erről a felfedezésről. A céziumot hivatalosan 1860. május 10-én jelentették be a berlini akadémián a tudósok találkozóján. Hat hónap elteltével Bunsen körülbelül 50 gramm cézium-klórplatinitot tudott izolálni. A tudósok 300 tonna ásványvizet dolgoztak fel, és mintegy 1 kg lítium-kloridot izoláltak melléktermékként, hogy végül megkapják a legaktívabb fémet. Ez arra utal, hogy az ásványvizek nagyon kevés céziumot tartalmaznak.
A cézium beszerzésének nehézségei folyamatosan arra késztetik a tudósokat, hogy keressenek azt tartalmazó ásványokat, amelyek közül az egyik a pollucit. De a cézium kinyerése az ércekből mindig hiányos a működés során, a cézium nagyon gyorsan eloszlik. Emiatt a kohászatban az egyik legnehezebben beszerezhető anyag. A földkéreg például 3,7 gramm céziumot tartalmaz tonnánként. Egy liter tengervízben pedig mindössze 0,5 μg az anyag a legaktívabb fém. Emiatt a céziumkivonás az egyik legmunkaigényesebb folyamat.
Átvétel Oroszországban
Mint már említettük, a fő ásvány, amelyből céziumot nyernek, a pollucit. Ez a legaktívabb fém a ritka avogadritból is előállítható. A pollucitot az iparban használják. A Szovjetunió összeomlása után Oroszországban nem bányászták, annak ellenére, hogy még akkoriban is óriási céziumkészleteket fedeztek fel a Murmanszk melletti Voronya tundrában.
Mire a hazai ipar megengedhette magának a cézium kitermelését, egy kanadai cég megszerezte az engedélyt a lelőhely fejlesztésére. Jelenleg a céziumkivonást a novoszibirszki ZAO Rare Metals Plant cég végzi.
A cézium felhasználása
Ezt a fémet különféle napelemek gyártására használják. A céziumvegyületeket az optika speciális ágaiban is használják - az infravörös eszközök gyártása során a céziumot olyan irányzékok gyártásában használják, amelyek lehetővé teszik az ellenséges felszerelések és munkaerő észrevételét. Különleges készítéshez is használják fémhalogén lámpák
De ez nem meríti ki az alkalmazási kört. Számos gyógyászati készítményt is készítettek cézium alapján. Ezek diftéria, gyomorfekély, sokk és skizofrénia kezelésére szolgáló gyógyszerek. A lítium-sókhoz hasonlóan a céziumsók is normotimikus tulajdonságokkal rendelkeznek - vagy egyszerűen csak képesek stabilizálni az érzelmi hátteret.
Francium fém
A másik legintenzívebb tulajdonságokkal rendelkező fém a francium. Nevét a fém felfedezőjének hazájának tiszteletére kapta. A Franciaországban született M. Peret 1939-ben fedezett fel egy új kémiai elemet. Ez azon elemek egyike, amelyekről maguk a kémikusok is nehezen vonnak le következtetéseket.
A francium a legnehezebb fém. Ráadásul a legaktívabb fém a francium, a céziummal együtt. A francium a magas kémiai aktivitás és az alacsony nukleáris rezisztencia ritka kombinációjával rendelkezik. Leghosszabb életű izotópjának felezési ideje mindössze 22 perc. A franciumot egy másik elem, a tengeri kökörcsin kimutatására használják. A francia sókat korábban rákos daganatok kimutatására is javasolták. Magas ára miatt azonban ezt a sót nem jövedelmező előállítani.
A legaktívabb fémek összehasonlítása
Az Ununenny egy olyan fém, amelyet még nem fedeztek fel. A periódusos rendszer nyolcadik sorában az első helyet fogja elfoglalni. Ennek az elemnek a fejlesztését és kutatását Oroszországban a Joint Institute for Nuklear Research végzi. Ennek a fémnek is nagyon nagy aktivitásúnak kell lennie. Ha összehasonlítjuk a már ismert franciumot és a céziumot, akkor a franciumnak lesz a legnagyobb ionizációs potenciálja - 380 kJ/mol.
A cézium esetében ez az érték 375 kJ/mol. De a francium még mindig nem reagál olyan gyorsan, mint a cézium. Így a cézium a legaktívabb fém. Ez a válasz (a kémia leggyakrabban az a tantárgy, amelynek tantervében találhat hasonló kérdést), amely hasznos lehet mind az iskolai órán, mind a szakiskolában.
A fémek kémiai aktivitásukban nagyon eltérőek. Egy fém kémiai aktivitását hozzávetőlegesen a benne lévő helyzet alapján lehet megítélni.
A legaktívabb fémek a sor elején találhatók (bal oldalon), a legkevésbé aktívak a végén (jobb oldalon).
Reakciók egyszerű anyagokkal. A fémek nemfémekkel reagálva bináris vegyületeket képeznek. A reakciókörülmények, és néha termékeik is nagymértékben változnak a különböző fémeknél.
Például az alkálifémek szobahőmérsékleten aktívan reagálnak oxigénnel (beleértve a levegőt is) oxidokat és peroxidokat képezve.
4Li + O 2 = 2Li 2O;
2Na + O 2 = Na 2 O 2
A közepes aktivitású fémek hevítéskor reakcióba lépnek az oxigénnel. Ebben az esetben oxidok képződnek:
2Mg + O 2 = t 2MgO.
Az alacsony aktivitású fémek (például arany, platina) nem reagálnak az oxigénnel, ezért gyakorlatilag nem változtatják meg fényüket a levegőben.
A legtöbb fém kénporral hevítve a megfelelő szulfidokat képezi:
Reakciók összetett anyagokkal. Valamennyi osztályba tartozó vegyületek reakcióba lépnek fémekkel - oxidokkal (beleértve a vizet), savakkal, bázisokkal és sókkal.
Az aktív fémek szobahőmérsékleten hevesen reagálnak vízzel:
2Li + 2H2O = 2LiOH + H2;
Ba + 2H 2 O = Ba(OH) 2 + H 2.
A fémek, például a magnézium és az alumínium felületét a megfelelő oxidból álló sűrű film védi. Ez megakadályozza a reakciót a vízzel. Ha azonban ezt a filmet eltávolítják, vagy megsértik az integritását, akkor ezek a fémek is aktívan reagálnak. Például a porított magnézium reakcióba lép forró vízzel:
Mg + 2H 2 O = 100 °C Mg(OH) 2 + H 2.
Magasabb hőmérsékleten a kevésbé aktív fémek is reakcióba lépnek a vízzel: Zn, Fe, Mil stb. Ilyenkor a megfelelő oxidok keletkeznek. Például, amikor a vízgőzt forró vasreszeléken vezetjük át, a következő reakció lép fel:
3Fe + 4H 2 O = t Fe 3 O 4 + 4H 2.
A hidrogénig terjedő aktivitási sorozatú fémek savakkal (a HNO 3 kivételével) reagálva sókat és hidrogént képeznek. Az aktív fémek (K, Na, Ca, Mg) nagyon hevesen reagálnak savas oldatokkal (nagy sebességgel):
Ca + 2HCl = CaCl 2 + H 2;
2Al + 3H 2SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2.
Az alacsony aktivitású fémek gyakran gyakorlatilag nem oldódnak savakban. Ez annak köszönhető, hogy a felületükön oldhatatlan sóréteg képződik. Például a hidrogén előtti aktivitássorba tartozó ólom gyakorlatilag nem oldódik híg kénsavban és sósavban, mivel a felületén oldhatatlan sók (PbSO 4 és PbCl 2) filmréteg képződik.
A szavazáshoz engedélyeznie kell a JavaScriptetA „melyik fém a legaktívabb” kérdés megválaszolása nem olyan egyszerű. Már csak azért is, mert az eltérő nézőpontok miatt nincs közvetlen és pontos válasz.
Egyes szakértők úgy vélik, hogy a legaktívabb fém a lítium. Mások úgy vélik, hogy a cézium aktivitása a legmagasabb. Megint mások azzal érvelnek, hogy Franciaországnak kellene megszereznie a pálmát.
Önkéntelenül felteszi a kérdést: „Miért van ekkora véleménykülönbség?” És miért nem említi senki a nátriumot, a káliumot és a rubídiumot?
Több a kérdés, mint a válasz. Ám a témát közelebbről megvizsgálva nagyon harmonikus mintázatokat fedezhetünk fel az adatok káoszában, amelyek nem csak válaszokat adnak, de még azt is megtudhatjuk, melyik fém a legaktívabb.
Miért nem ismert még mindig, hogy melyik fém a legaktívabb? A tudomány fejlődéstörténete azt mutatja, hogy egyértelmű és egyértelmű válaszok általában két esetben jelennek meg. Először is, ha a válasz az egyetlen helyes, és nincs más értelmezés és értelmezés. Például a bolygó legmagasabb hegye a Chomolungma.
Abban az esetben, ha a választ gyakorlati szükségszerűség szabja meg.
A múlt század 20-as éveiben, a még fiatal Szovjetunióban felvetődött egy kérdés, amelynek hátterében a politikai és gazdasági indokoltság állt: lehet-e más módon is gumit nyerni, mint a gumifából? És miközben az egész világ dél-amerikai fák nedvéből készült kerekeken ült, S. V. Lebedev professzor így válaszolt: „Lehetséges. Szakemberek egy csoportjával együtt egy szintetikus gumiból készült labdát mutatott be a világnak.
Magára az aktív fémre vonatkozó kérdés sem az első, sem a második esetre nem vonatkozik. A legaktívabb fém szerepére sok egyenrangú jelölt van, és a helyes válasz keresésének nincs gyakorlati haszna. Nem valószínű, hogy bármely tudós komoly laboratóriumi vizsgálatokat végezne csak azért, hogy kielégítse valaki tétlen kíváncsiságát.
Nos, még ha csak elméletileg is, akkor is ki lehet deríteni, hogy melyik fém a legaktívabb?
Mit jelent a legaktívabb? Bármely anyag atomja egy atommagból áll, amelyet elektronfelhő vesz körül. Az elektronok rögzített pályák (pályák) mentén forognak az atommag körül. Néha a pályákat energiaszinteknek vagy héjaknak is nevezik.
Már maga a természet is úgy rendezte, hogy egy elem atomjának bármely energiaszintjén nem lehet több, mint egy bizonyos számú elektron. Azok a szintek, amelyeken már megvan ez a maximális összeg, teljesítettnek minősülnek. Az elkészült szintek mellett azonban minden elemben (a nemesgázok kivételével) van egy másik, kitöltetlen.
Az atom arra törekszik, hogy kitöltse az összes elektronhéját. És amint lehetőség adódik, az atom azonnal feladja elektronjait a külső szintről, vagy elveszi valaki másét. Minden az adott elemtől és a külső elektronhéj szerkezetétől függ.
Az az elem, amelynek egy elektront kell nyernie, gyorsabban megbirkózik ezzel a feladattal, mint az az elem, amelynek két elektronra van szüksége egy szint kitöltéséhez. Aki gyorsabb, azt aktívabbnak nevezzük.
Azok az elemek, amelyeknek egy elektront kell nyerniük, a periódusos rendszer hetedik csoportját alkotják: hidrogén, fluor, klór, bróm, jód, asztatin. ununseptium.
Az elektronjait adó elemek közül a legaktívabb az lesz, amelynek csak egy elektront kell feladnia. Az ilyen elemek a periódusos rendszer első csoportját képviselik: hidrogén, lítium, nátrium, kálium, rubídium, cézium, francium.
Fém keresésében.
Mielőtt kitalálná, hogy ezen elemek közül melyik a legaktívabb, ki kell zárni azokat az elemeket, amelyek nem fémek. A fluoratomnak hiányzik egy elektronja a külső szint befejezéséhez. Két fluoratom egyesül, és elveszi ezt az elektront egymástól. Ennek eredményeként egy ilyen elektron általánossá válik, és része a most elkészült héjnak. Ezt a kötést molekuláris kötésnek nevezik, és a két fluoratom most egy molekulát alkot. A kétatomos fluormolekulákat intermolekuláris erők tartják össze, így fluor keletkezik.
A hetedik csoport minden elemének hiányzik egy elektron. Ezért ezen elemek atomjai is kétatomos molekulákká kötődnek. A hetedik csoport elemei kizárólag molekuláris kötések létrehozására képesek, így nem lehetnek fémek, mert a fémek elsősorban olyan elemek, amelyek szerkezete „fémes kötésen” alapul. Következésképpen a hetedik csoport legaktívabb elemei is ki vannak zárva, és nem foglalkozunk tovább.
Első csoport. Fém csatlakozás.
A cézium atom elektronhéja 55 elektront tartalmaz. Közülük 54 sűrű elektronfelhőt alkot majd az atommag körül, amely öt befejezett szintből áll. Ez a felhő az atommag szinte teljes vonzási erejét kiszűri, aminek következtében a külső, hatodik szinten egyetlen elektron nagyon gyengén kapcsolódik az atommaghoz.
A céziumatomok csoportosulnak, és külső elektronjaikat egy „közös malacperselynek” adják, így próbálnak létrehozni egy teljes hatodik szintet. Minden atom részt vesz a folyamatban, kristályos szerkezetet alkotva,
Ahogy az atomok közelednek egymáshoz, az üres pályák átfedik egymást oly módon, hogy egész régiók keletkeznek, amelyeken keresztül az elektron szabadon mozoghat. Ennek eredményeként a külső elektronok elhagyják pályájukat, és elkezdenek mozogni a teljes kristály térfogatában. Ma "szabad" elektronoknak hívják őket. és egyfajta „cement”, amely összetartja az atomokat.
A „szabad” elektronok cementje által összetartott ionok (elektront adományozó atomok) között létrejövő kötést fémes kötésnek, a szerkezetet pedig fémesnek nevezzük.
Az első csoport minden eleme (a hidrogén kivételével) fém, mivel egyetlen elektronnak köszönhetően a külső szinten kizárólag fémes szerkezetbe szerveződik.
Az első csoport elemeinek tulajdonságai közel azonosak, de a csoporton belül ezek a tulajdonságok növekednek. Minden periódussal az atomok sugara nagyobb lesz, ami azt jelenti, hogy a külső szint elektronja kevésbé vonzódik az atommaghoz, és ennek következtében az elem aktivitása és fémes tulajdonságai nőnek.
Most, hogy az általános kép világos, továbbra is ki kell zárni azokat az elemeket, amelyek ilyen vagy olyan okból nem nevezhetők a legaktívabb fémnek.
A hidrogént kizárjuk.
A hidrogén energiaszintje csak egy elektront tartalmaz. Ez a részlet nagyon hasonlóvá teszi az első csoport elemeihez, de a hasonlóságok itt véget is érnek. Mert az elektronhéj kitöltése előtt a hidrogénatomnak is csak egy elektronra van szüksége. És ha igen, akkor a hidrogénatomok normál körülmények között nem lesznek képesek fémes kötéssel kristályrácsot alkotni.
A lítiumot kizárjuk.
Sok megfigyelő szerint a lítium a legaktívabb fém. A lítium ionizációs potenciálja (az atom ionná alakulásának sebessége) a legalacsonyabb más fémekhez képest. De! Csak egy esetben: amikor a lítiumot vizes oldatba merítik. A lítium ionizálására fordított energia sokkal kevesebbet igényel, mint más fémek ionizálására fordított energia. Ez azzal magyarázható, hogy egy atom ionizációs energiája vizes oldatban két mennyiség összegét tartalmazza: az ionizációs potenciált és a hidratációs energiát (kölcsönhatás a vízmolekulákkal).
A periódusos rendszer csoportjaiban és periódusaiban lévő elemek tulajdonságainak figyelembe vételekor abból indulunk ki, hogy az elemek vákuumban vannak, vagyis az elemek nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Így a periódusos rendszer szerint a lítium nem lehet a legaktívabb fém.
Kizárjuk a nátriumot, a káliumot és a rubídiumot.
A fémes tulajdonságok és a kémiai reakciókészség minden periódussal nő. Ez azt jelenti, hogy még az ötödik periódus egyik eleme, a rubídium sem lehet a legaktívabb, nem beszélve a káliumról és a nátriumról, a negyedik és harmadik periódus elemeiről.
A legaktívabb fém szerepére két jelölt maradt: a cézium és a francium. Úgy gondolom, hogy a franciát ki kell zárni - ez a szerző szubjektív véleménye, amely nem állítja, hogy ez az egyetlen helyes. A francium radioaktivitása nem teszi lehetővé az anyag makroszkopikus mennyiségben történő előállítását, ami jelentősen megnehezíti a vizsgálatot, és ennek következtében a tulajdonságainak pontos leírását.
A legaktívabb fém.
A legaktívabb fém céziumnak nevezhető. 1860-ban nyitották meg R. W. Bunsen és G. R. Kirchhoff tudósok a cézium lett az első spektrális elemzéssel felfedezett elem. Az emissziós spektrumban található két élénkkék vonalnak köszönhetően az elem nevét a latin caesius szóból kapta, ami égkéket jelent.
A cézium rendkívül aktív: levegőben azonnal oxidálódik gyulladással, hiperoxidot képezve. A vízzel való reakció robbanásveszélyes. A cézium jéggel reagál, még -120°C-on is. Az oxigénhez való korlátozott hozzáférés körülményei között a cézium egyszerű oxiddá oxidálódik. Ezt néha akkor használják, ha abszolút vákuumot kell létrehozni egy védett környezetben.
A cézium szinte minden tudomány és ipar területén keresett. A cézium bányászata és beszerzése azonban nagyon drága üzlet. Ezért a cézium ára a piacokon meglehetősen magas. Ez a körülmény arra kötelez bennünket, hogy a cézium használatát nagyon szelektíven és körültekintően kezeljük.
