Metal Pattern Part 3 - Tuttu u restu
Dopu à u lithium, chì hè sempre più utilizatu in l'agricultura muderna, è u sodiu è u potasio, chì sò unu di l'elementi più impurtanti in l'industria è u mondu viventi, vene u tempu per l'elementi alkaline restante. Prima di noi sò rubidium, cesium è franc.
L'ultimi trè elementi sò assai simili à l'altri, è à u stessu tempu anu proprietà simili à u potasio è cun ellu formanu un subgruppu chjamatu potasio. Siccomu ùn sarete guasi certamente micca capaci di fà esperimenti cù rubidium è cesium, deve esse cuntentate cù l'infurmazioni chì reagiscenu cum'è u potasio è chì i so cumposti anu a listessa solubilità cum'è i so cumposti.
1. Fathers of spectroscopy: left Robert Wilhelm Bunsen (1811-99), right Gustav Robert Kirchhoff (1824-87)
I primi successi di spettroscopia
U fenomenu di u culore di fiamma da cumposti di certi elementi era cunnisciutu è utilizatu in a fabricazione di pirotecni assai prima ch'elli sò stati liberati in un statu liberu. À u principiu di u XIXmu seculu, i scientisti anu studiatu e linee spettrali chì appariscenu à a luce di u sole è sò emessi da cumposti chimichi cale. In u 1859, dui fisici tedeschi - Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff - hà custruitu un dispositivu per pruvà a luce emessa (1). Le premier spectroscope avait un design simple : il consistait en un prisme qui divisait la lumière en lignes spectrales et un oculare cù una lente per a so osservazione (2). L'utilità di u spettroscopiu per l'analisi chimica hè stata immediatamente nutata: a sustanza si rompe in atomi à l'alta temperatura di a fiamma, è queste emettenu linee caratteristiche solu di elli.
2. G. Spettroscopiu Kirchhoff
3. Cesium metal (http://images-of-elements.com)
Bunsen è Kirchhoff cuminciaru a so ricerca è un annu dopu evaporavanu 44 tunnellate d'acqua minerale da una surgente in Durkheim. Lines apparsu in u spettru di u sedimentu chì ùn pudia micca esse attribuitu à qualsiasi elementu cunnisciutu à quellu tempu. Bunsen (era ancu un chimicu) hà isolatu u cloruru di un novu elementu da u sedimentu, è hà datu u nome à u metale cuntenutu in questu. À traversu basatu annantu à e forti linee blu in u so spettru (latinu = blu) (3).
Uni pochi di mesi dopu, digià in u 1861, i scientisti anu esaminatu u spettru di u dipositu di u salinu in più detail è scupertu a prisenza di un altru elementu in questu. Puderanu isolà u so cloruru è determinà a so massa atomica. Siccomu i linii rossi eranu chjaramente visibili in u spettru, u novu lithium metal hè statu chjamatu rubidu (da u latinu = rossu scuru) (4). A scuperta di dui elementi chì utilizanu l'analisi spettrali cunvince i chimichi è i fisici. In l'anni successivi, a spettroscopia hè diventata unu di i principali strumenti di ricerca, è i scuperti s'eranu cum'è una cornucopia.
4. Rubidiu metallicu (http://images-of-elements.com)
Ruby ùn forma micca i so minerali, è ci hè solu un cesium (5). I dui elementi. U stratu di a superficia di a Terra cuntene 0,029% rubidium (17u postu in a lista di cuntenutu elementari) è 0,0007% cesium (39e postu). Ùn sò micca bioelementi, ma certi pianti guardanu selettivamente rubidium, cum'è u tabacco è u zuccheru. Da un puntu di vista fisicuchimicu, i dui metalli sò "potassiu nantu à i steroidi": ancu più suave è fusible, è ancu più reattivu (per esempiu, ignite spontaneamente in l'aria, è ancu reagiscenu esplusivamente cù l'acqua).
attraversu questu hè l'elementu più "metallicu" (in u chimicu, è micca in u sensu colloquial di a parolla). Cum'è dichjaratu sopra, e proprietà di i so cumposti sò ancu simili à quelli di cumposti di potasio simili.
5. Pollucite hè u solu minerale di cesium (USGS)
Rubidium metallu è u cesiu hè ottenutu da riducendu i so cumposti cù magnesiu o calciu in un vacuum. Perchè sò solu necessarii per pruduce certi tipi di cellule solari (a luce entrante libera facilmente l'elettroni da a so superficia), a produzzione annuale di rubidium è cesium hè di l'ordine di centinaie di kilogrammi. I so cumposti sò ancu micca largamente usati.
Cum'è cù u potasio, unu di i isotopi di rubidium hè radiuattivu. Rb-87 hà una mità di vita di 50 miliardi d'anni, cusì a radiazione hè assai bassa. Stu isotopu hè utilizatu per data i rocci. Cesium ùn hà micca isotopi radiuattivi naturali, ma CS-137 hè unu di i prudutti di fissione di l'uraniu in i reattori nucleari. Hè siparata da i bastoni di carburante spentu perchè stu isotopo hè stata utilizata com'è fonte di g-radiation, per esempiu, per distrughje i tumuri cancerous.
In onore di Francia
6. Scoperta di a lingua francese - Marguerite Perey (1909-75)
Mendeleev avia digià previstu l'esistenza di lithium metal più pesante di u cesium è hà datu un nome di travagliu. I chimichi l'anu cercatu in altri minerali di lithium perchè, cum'è u so parente, deve esse quì. Parechje volte paria ch'ella sia stata scuperta, ancu s'ellu hè ipotetica, ma ùn si hè mai materializatu.
In u principiu di l'anni 87, hè diventatu chjaru chì l'elementu 1914 era radiuattivu. In u 227, i fisici austriachi eranu vicinu à a scuperta. S. Meyer, W. Hess è F. Paneth anu osservatu l'emissione alfa debule da a droga actinium-89 (in più di particeddi beta secreted abundantly). Siccomu u numaru atomicu di l'actiniu hè 87, è l'emissione di una particella alfa hè assuciata cù l'"assignazione" di l'elementu à dui posti in a tavola periodica, un isotopo cù u numeru atomicu 223 è u numeru di massa XNUMX avaristi, in ogni modu, particeddi alfa. energia simile (a gamma di particeddi in l'aria hè misurata proporzionalmente a so energia) manda ancu l'isotopo di protactinium, altri scientisti anu suggeritu a contaminazione di a droga.
Prestu scoppiò a guerra è tuttu era scurdatu. In l'anni 30, l'acceleratori di particeddi sò stati disignati è i primi elementi artificiali sò stati ottinuti, per esempiu, l'astatu longu aspittatu cù u numeru atomicu 85. In u casu di l'elementu 87, u livellu di tecnulugia in quellu tempu ùn permette micca di ottene a quantità necessaria. di materiale per sintesi. U fisicu francese riesce inesperu Margarita Perey, studiente di Marie Skłodowska-Curie (6). Ella ancu, cum'è l'Austriachi un quartu di seculu fà, hà studiatu a decadenza di l'actiniu-227. U prugressu tecnicu hà permessu di ottene una droga pura, è sta volta nimu dubitava ch'ella era stata finalmente identificata. L'investigatore li hà datu un nome francese in onore di a so patria. L'elementu 87 hè statu l'ultimu à esse scupertu in minerali; i successivi sò stati pruduciuti artificialmente.
Frans hè furmatu in un ramu laterale di a serie radiuattiva, in un prucessu cù pocu efficienza è, in più, hè assai curtu. L'isotopo più forte scupertu da a Sra Perey hè Fr-223, cù una mità di a vita di pocu più di 20 minuti (chì significa chì dopu à una ora ferma solu 1/8 di a quantità originale). Hè statu stimatu chì u globu sanu cuntene solu circa 30 grammi di francu (un equilibriu hè stabilitu trà l'isotopo in decadenza è l'isotopo novu furmatu).
Ancu s'è no cumposti franc visibles sò stati ottenuti, i so pruprietà sò studiatu è si trova chì appartene à u gruppu alkaline. Per esempiu, quandu perchlorate hè aghjuntu à una suluzione chì cuntene franc è ioni putassiu, u precipitate sarà radiuattivu, micca a suluzione. Stu cumpurtamentu prova chì FrClO4 leggermente solubile (precipita insieme a KClO4), è e pruprietà di francium sò simili à u potasio.
Francia, cumu saria ellu...
...S'ellu puderia piglià una mostra di questu visibile à l'occhiu nudu ? Di sicuru, dolce, cum'è cera, è forsi cun un tintu d'oru (u cesium sopra hè assai suave è giallu). Il fondrait à 20-25°C et s'évaporerait à environ 650°C (estimation basée sur les données de l'épisode précédent). Inoltre, seria assai reattivu chimicamente. Per quessa, deve esse guardatu senza accessu à l'ossigenu è l'umidità è in cuntenituri chì pruteghjanu da a radiazione. Saria bisognu di affruntà cù l'esperimenti, perchè in uni pochi d'ora ùn ci saria praticamenti micca francese.
Lithium onorariu
Ricurdativi di i pseudohalogens da a serie alogena di l'annu passatu? Quessi sò ioni chì si cumportanu cum'è anioni, cum'è Cl- o nò-. Questi includenu, per esempiu, cianuri CN- e moles SCN-, furmendu sali cù solubilità simili à quella di l'anioni di u gruppu 17.
I Lituani anu ancu un seguitore, chì hè l'ioni ammonium NH. 4 + - un pruduttu di a dissoluzione di l'ammonia in l'acqua (una suluzione alkaline, ancu s'ellu hè più debule chè in u casu di l'idrossidi di metalli alkali) è a so reazione cù l'acidi. U ionu reagisce in modu simili cù metalli alkali più pesanti, è a so affinità più vicinu hè cù u potasio, per esempiu, hè simile in grandezza à u cationu di potasio è spessu rimpiazza K + in i so composti naturali. I metalli di lithium sò troppu reattivi per esse pruduciutu da l'elettrolisi di suluzioni aquosa di sali è idrossidi. Utilizendu un elettrodu di mercuriu, una suluzione di u metale in mercuriu (amalgama) hè ottenuta. L'ioni d'ammoniu hè cusì simile à i metalli alkali chì forma ancu un amalgama.
In u cursu sistematicu di l'analisi L.materiali cù ioni di magnesiu sò scuperti l'ultimi. A ragiuni hè chì i so cloruri, sulfati è sulfuri sò solu solubili, chì significa chì ùn precipitanu micca sottu à l'influenza di reagenti aghjunti prima utilizati per determinà a presenza di metalli più pesanti in a mostra. Ancu i sali d'ammoniu sò ancu assai solubili, sò rilevati à u principiu di l'analisi, postu ch'elli ùn resistenu micca u riscaldamentu è l'evaporazione di suluzione (si decomponenu abbastanza facilmente cù a liberazione di ammonia). A prucedura hè prubabilmente cunnisciuta da tutti: una suluzione di una basa forte (NaOH o KOH) hè aghjuntu à a mostra, chì provoca a liberazione di ammonia.
Sam ammoniaca hè rilevatu da l'odore o da l'applicazione di carta universale umida cù l'acqua à u collu di u provettu. Gas NH3 dissolve in l'acqua è rende a suluzione alkaline è torna a carta blu.
7. Detection of ammonium ion: à a manca a striscia di prova diventa blu sottu l'influenza di l'ammonia liberata, à a diritta - un risultatu pusitivu di a prova di Nessler
Quandu si rileva l'ammonia per l'odore, ricordate di utilizà u nasu in u laboratoriu. Per quessa, ùn appoghjate micca nantu à u vasu di reazzione, dirigenu i vapori cù un muvimentu di fan di a manu versu sè stessu è ùn inalate micca l'aria "pettu pienu", ma lasciate chì l'aroma di u compostu ghjunghje à u vostru nasu.
A solubilità di i sali d'ammoniu hè simile à quella di cumposti di potasio simili, per quessa, pò esse tentatore di preparà perchlorate ammonium NH.4CLO4 è un cumplessu di cobalt (vede l'episodiu precedente per i dettagli). Tuttavia, i metudi presentati ùn sò micca adattati per detectà quantità assai chjuche di ammonia è ioni ammonium in una mostra. In i laboratorii, u reattivu di Nessler hè adupratu per questu scopu, chì precipita o cambia u culore ancu in presenza di tracce di NH.3 (7).
In ogni casu, cunsigliu fermamente di fà sta prova in casa, perchè esige l'usu di composti di mercuriu velenoso.
Aspetta finu à chì site in un laboratoriu prufessiunale sottu a tutela prufessiunale di un mentore. A chimica hè affascinante, ma - per quelli chì ùn a cunnosci micca o sò trascurati - pò esse periculosa.
Vede ancu:
