L'aristocrazia elementale

Ogni fila di a tavola periodica finisce à a fine. Un pocu più di centu anni fà, a so esistenza ùn era mancu suppostu. Allora maraviglianu u mondu cù e so proprietà chimiche, o megliu a so assenza. Ancu più tardi, sò diventati una cunsequenza logica di e lege di a natura. gasi nobili.

À u tempu, "andò in azzione", è in a seconda mità di u seculu passatu cuminciaru à esse assuciati cù elementi menu nobili. Cuminciamu a storia di l'alta sucità elementari cusì:

Tempi fà ...

… Ci era un signore.

Lord Henry Cavendish (1731-1810) in un vechju sketch.

Henry Cavendish appartene à a più alta aristocrazia britannica, ma era interessatu à amparà i sicreti di a natura. In u 1766, hà scupertu l'idrogenu, è diciannove anni dopu hà realizatu un esperimentu in u quale hà sappiutu truvà un altru elementu. Vuliu sapè se l'aria cuntene altri cumpunenti oltri l'ossigenu è u nitrogenu digià cunnisciutu. Ripiene un tubu di vetru curvatu cù l'aria, immerse i so estremità in vasi di mercuriu è passò scarichi elettrici trà elli. I scintille anu causatu chì u nitrogenu cumminà cù l'ossigenu, è i cumposti acidi risultanti sò stati assorbiti da a suluzione alkali. In l'absenza di l'ossigenu, Cavendish l'hà alimentatu in u tubu è cuntinuò l'esperimentu finu à chì tuttu u nitrogenu hè stata eliminata. L'esperimentu durò parechje simane, durante quale u voluminu di gasu in a pipa era constantemente diminuite. Una volta chì u nitrogenu hè statu esauritu, Cavendish hà eliminatu l'ossigenu è hà trovu chì a bolla esisteva sempre, chì hà stimatu esse. ¹/₁₂₀ volume d'aria iniziale. U Signore ùn hà micca dumandatu nantu à a natura di i residui, cunsiderendu l'effettu per esse un errore di sperienza. Oghje sapemu chì era assai vicinu à l'apertura argonu, ma pigliò più di un seculu per compie l'esperimentu.

misteru solare

L'eclissi solari anu sempre attrattu l'attenzione di e persone cumuni è di i scientisti. U 18 d'aostu di u 1868, l'astrònomu chì anu osservatu stu fenomenu anu utilizatu prima un spettroscopiu (cuncepitu menu di deci anni fà) per studià e prominenza solare, chjaramente visibili cù un discu scuru. Francese Pierre Janssen in questu modu hà dimustratu chì a corona sulari hè custituita principalmente di l'idrogenu è altri elementi di a terra. Ma u ghjornu dopu, osservendu di novu u Sole, hà nutatu una linea spettrale micca descrizzione prima situata vicinu à a caratteristica linea gialla di sodiu. Janssen ùn era micca capaci di attribuisce à alcun elementu cunnisciutu à l'epica. A listessa osservazione hè stata fatta da un astronomu inglese Norman Locker. I scientisti anu avanzatu diverse ipotesi nantu à u misteriosu cumpunente di a nostra stella. Lockyer l'hà chjamatu laser d'alta energia, in nome di u diu grecu di u sole - Helios. In ogni casu, a maiò parte di i scientisti anu cridutu chì a linea gialla chì anu vistu era parti di u spettru di l'idrogenu à a temperatura estremamente alta di a stella. In u 1881, un fisicu è meteorologu talianu Luigi Palmieri hà studiatu i gasi vulcanici di u Vesuviu cù un spettroscopiu. In u so spettru, truvò una banda gialla attribuita à l'helium. In ogni casu, Palmieri hà descrittu vagamente i risultati di i so esperimenti, è altri scientisti ùn anu micca cunfirmatu. Sapemu avà chì l'heliu si trova in i gasi vulcanici, è l'Italia pò esse statu u primu à osservà u spettru di l'heliu terrestre.

Illustrazione da u 1901 chì mostra l'apparechju per l'esperimentu Cavendish

Apertura in u terzu decimale

À u principiu di l'ultima dicada di u XXu seculu, u fisicu inglese Lord Rayleigh (John William Strutt) hà decisu di determinà accuratamente a densità di diversi gasi, chì hà ancu permessu di determinà accuratamente a massa atomica di i so elementi. Rayleigh era un sperimentatore diligente, cusì hà ottenutu gasi da una larga varietà di fonti per detectà impurità chì falsificà i risultati. Riiscì à riduce l'errore di determinazione à centesimi di un percentu, chì à quellu tempu era assai chjucu. I gasi analizati anu dimustratu u rispettu di a densità determinata in l'errore di misurazione. Questu ùn hà micca surprisatu à nimu, postu chì a cumpusizioni di cumposti chimichi ùn dipende micca di a so origine. L'eccezzioni era nitrogenu - solu hà avutu una densità sfarente secondu u metudu di pruduzzione. Azotu atmosferica (ottenutu da l'aria dopu a separazione di l'ossigenu, u vapore d'acqua è l'anidride carbonica) hè sempre statu più pesante chè chimica (ottenutu da a descomposizione di i so cumposti). A diferenza, curiosamente, era custante è ammontava à circa 0,1%. Rayleigh, incapaci di spiegà stu fenominu, si vultò à altri scientisti.

Aiutu offertu da un chimicu Guglielmu Ramsay. I dui scientisti cuncludi chì l'unica spiegazione era a prisenza di una mistura di un gasu più pesante in u nitrogenu acquistatu da l'aria. Quandu anu ghjuntu à a descrizzione di l'esperimentu Cavendish, anu sentitu ch'elli eranu nantu à a strada bona. Ripitevanu l'esperimentu, sta volta cù l'equipaggiu mudernu, è prestu avianu una mostra di un gasu scunnisciutu in u so pussessu. L'analisi spettroscòpica hà dimustratu chì esiste separatamente da sustanzi cunnisciuti, è altri studii anu dimustratu chì esiste cum'è atomi separati. Finu a ora, tali gasi ùn sò micca cunnisciuti (avemu O₂N₂, H₂), cusì significava ancu l'apertura di un novu elementu. Rayleigh è Ramsay anu pruvatu à fà ellu argonu (Grecu = pigro) per reagisce cù altre sustanzi, ma inutili. Per determinà a temperatura di a so cundensazione, anu vultatu à l'unica persona in u mondu in quellu tempu chì avia l'apparechju adattatu. Hè statu Karol Olszewski, prufessore di chimica à l'Università Jagiellona. Olshevsky liquefied and solidified argon, è hà ancu determinatu i so altri parametri fisichi.

U rapportu di Rayleigh è Ramsay in l'aostu di u 1894 hà causatu una grande risonanza. I scientisti ùn pudianu crede chì generazioni di circadori anu trascuratu u 1% cumpunente di l'aria, chì hè presente nantu à a Terra in una quantità assai più grande chì, per esempiu, l'argentu. Testi da altri anu cunfirmatu l'esistenza di l'argon. A scuperta era giustamente cunzidiratu un grande successu è un triunfu di esperimentu attentu (si dicia chì u novu elementu era ammucciatu in u terzu decimale). Tuttavia, nimu s'aspittava chì ci saria ...

... Una famiglia sana di gasi.

Gruppu Helium (numeru atomicu in cima, massa atomica in fondu).

Ancu prima chì l'atmosfera era stata analizata currettamente, un annu dopu, Ramsay s'interessava à un articulu di ghjurnale di geologia chì informava a liberazione di gas da i minerali di uraniu quandu espunutu à l'acidu. Ramsay hà pruvatu di novu, esaminò u gasu resultanti cù un spettroscopiu è hà vistu linee spettrali micca familiari. Cunsulta cù William Crookes, un specialista in spettroscopia, hà purtatu à a cunclusione chì hè statu longu cercatu nantu à a Terra laser d'alta energia. Avà sapemu chì questu hè unu di i prudutti di decadenza di uraniu è toriu, cuntenuti in i minerali di elementi radiuattivi naturali. Ramsay hà dumandatu di novu à Olszewski per liquefà u novu gasu. In ogni casu, sta volta l'equipaggiu ùn era micca capaci di ottene una temperatura abbastanza bassa, è l'heliu liquidu ùn hè micca ottenutu finu à u 1908.

L'heliu hè ancu un gasu monoatomicu è inattivu, cum'è l'argon. I pruprietà di i dui elementi ùn sò micca intruduce in alcuna famiglia di a tavola periodica è hè statu decisu di creà un gruppu separatu per elli. [helowce_uklad] Ramsay hè ghjuntu à a cunclusione chì ci sò lacune in questu, è inseme cù u so cullegu Morrisem Traversem hà iniziatu più ricerca. Per distillà l'aria liquida, i chimichi anu scupertu trè gasi più in u 1898: neon (gr. = novu), criptonu (gr. = skryty) i xenon (grecu = straneru). Tutti, cù l'helium, sò prisenti in l'aria in quantità minima, assai menu di l'argon. A passività chimica di i novi elementi hà incitatu i circadori à dà un nome cumunu. gasi nobili. 

Dopu à i tentativi falluti di separà da l'aria, un altru eliu hè statu scupertu cum'è un pruduttu di trasfurmazioni radiuattivu. In u 1900 Frederick Dorn Oraz André-Louis Debirn anu nutatu a liberazione di gas (emanazione, cum'è dicenu allora) da u radiu, chì chjamanu radon. Hè statu prestu nutatu chì l'emanazioni emettenu ancu thorium è actinium (thoron è actinon). Ramsay è Frederick Soddy dimustratu ch'elli sò un elementu è sò u prossimu gas nobili chì anu chjamatu niton (Latin = brilla perchè i campioni di gas brillanu in u bughju). In u 1923, u nitonu diventò infine radon, chjamatu dopu à l'isotopo più longevu.

L'ultima di l'installazione di l'heliu chì chjude a vera table periodica hè stata ottenuta in u 2006 in u laboratoriu nucleare russu in Dubna. U nome, appruvatu solu dece anni dopu, Oganesson, in onore di u fisicu nucleari russu Yuri Oganesyan. L'unicu ciò chì hè cunnisciutu di u novu elementu hè chì hè u più pesante cunnisciutu finu à avà è chì solu uni pochi di nuclei sò stati pruduciutu chì anu campatu per menu di un millisecondu.

Misalliance chimiche

A credenza in a passività chimica di l'heliu hà colapsatu in u 1962 quandu Neil Bartlett hà ottenutu un compostu di a formula Xe [PtF₆]. A chimica di i cumposti di xenon oghje hè abbastanza larga: fluoruri, ossidi è ancu sali acidi di questu elementu sò cunnisciuti. Inoltre, sò cumposti permanenti in cundizioni normali. Krypton hè più liggeru chì u xenon, forma parechji fluoruri, cum'è u radon più pesante (a radiuattività di l'ultimi rende a ricerca assai più difficiuli). Per d 'altra banda, i trè più ligeri - eliu, neon è argon - ùn anu micca composti permanenti.

Cumposti chimichi di gasi nobili cù partenarii menu nobili ponu esse paragunati à misalliances antichi. Oghje, stu cuncettu ùn hè più validu, è ùn deve esse stupitu chì ...

Elicotteri, da manca à diritta: Lord Rayleigh (John William Strutt, 1842-1919), Sir William Ramsay (1852-1916) è Morris Travers (1872-1961); Ritrattu da a cullezzione di University College London.

... aristocratici travaglianu.

L'heliu hè ottenutu da a separazione di l'aria licu in i pianti di nitrogenu è ossigenu. Per d 'altra banda, a fonte di l'heliu hè principarmenti u gasu naturali, in quale hè finu à un pocu per centu di u voluminu (in Europa, a più grande pianta di produzzione d'heliu opera in Superatu, in Voivodato di Grande Pulonia). A so prima occupazione era di brillà in tubi luminosi. Oghje, a publicità neon hè sempre piacevule à l'ochju, ma i materiali di l'helium sò ancu a basa di certi tipi di laser, cum'è u laser argon chì avemu da scuntrà à u dentista o esteticista.

Rendu d'artista di a Sonda Ion Xenon Dawn vicinu à l'astéroïde Ceres.

A passività chimica di l'installazione di l'heliu hè aduprata per creà una atmosfera chì prutegge contra l'ossidazione, per esempiu, quandu si saldanu metalli o imballaggi alimentari ermetici. I lampi d'heliu operanu à una temperatura più altu (vale à dì, brillanu più brillanti) è utilizanu l'electricità più efficaci. Di solitu l'argon hè usatu mischju cù nitrogenu, ma criptone è xenon dà ancu risultati megliu. L'ultimu usu di xenon hè cum'è un materiale di propulsione in propulsione di cohettu ionicu, chì hè più efficau di a propulsione di propulsore chimicu. L'heliu più ligeru hè chinu di palloncini di u tempu è palloncini per i zitelli. In una mistura cù l'ossigenu, l'heliu hè utilizatu da i subacquei per travaglià à grande prufundità, chì aiuta à evità a malatia di descompressione. L'applicazione più impurtante di l'heliu hè di ottene e basse temperature necessarie per u funziunamentu di i superconduttori.

A mistura d'ossigenu-heliu assicura una immersione sicura.