Litijs un hēlijs ir saistīti. Pārsteigums: uzminiet, kurš ir trešais visbiežāk sastopamais elements Visumā? Cēlgāzu noslēpumi

Litijs

Hēlijs

Hēlijs periodiskajā tabulā ieņem otro vietu pēc ūdeņraža. Hēlija atomu masa ir 4,0026. Tā ir inerta gāze bez krāsas. Tās blīvums ir 0,178 grami litrā. Hēlijs ir grūtāk sašķidrināms par visām zināmajām gāzēm tikai mīnus 268,93 grādu pēc Celsija temperatūrā un praktiski nesacietē. Atdzesēts līdz mīnus 270,98 grādiem pēc Celsija, hēlijs iegūst superfluiditāti. Hēlijs visbiežāk veidojas lielu atomu sabrukšanas rezultātā. Uz Zemes tas ir izplatīts nelielos daudzumos, bet uz Saules, kur notiek intensīva atomu sabrukšana, ir daudz hēlija. Visi šie dati it kā ir pases dati un ir labi zināmi.

Apskatīsim hēlija topoloģijas un vispirms noteiksim tā izmērus. Ņemot vērā, ka hēlija atomu masa četras reizes pārsniedz ūdeņraža masu un ūdeņraža atoms ir 1840 reizes smagāks par elektronu, mēs iegūstam hēlija atoma masu, kas vienāda ar 7360 elektroniem; tātad kopējais ēterisko lodīšu skaits hēlija atomā ir aptuveni 22 000; atoma auklas garums un oriģinālā tora diametrs ir attiecīgi vienādi ar 7360 un 2300 ēteriskām bumbiņām. Lai vizualizētu hēlija atoma oriģinālā tora auklas biezuma un tā diametra attiecību, uz papīra lapas ar pildspalvu uzzīmēsim apli ar diametru 370 milimetri un izsekojam no pildspalvas platums ir viena trešdaļa milimetra; iegūtais aplis sniegs mums norādīto attēlojumu. Viens elektrons (iebūvētās ēteriskās bumbiņas) uz uzzīmētā apļa aizņems tikai 0,15 milimetrus.

Sākotnējā tora savērpšanās gatavā hēlija atoma formā notiek šādi. Vispirms aplis tiek saplacināts ovālā, tad hanteles formā, pēc tam astotnieka formā, un pēc tam astotnieka cilpas izvēršas tā, lai notiek pārklāšanās. Starp citu, lielāku atomu pārklāšanās neveidojas, un tas izskaidrojams ar to, ka auklas garums pie hēlija atoma vēl nav liels un, kad auklas viduspunktiem ir tendence tuvoties, malas ( cilpas) ir spiesti atvērties. Tālāk malas salieksies un sāks saplūst.

Līdz šim hēlija atoma topoloģija, kā mēs redzam, ir līdzīga ūdeņraža izotopa - tritija - atoma topoloģijai, bet, ja tritijam nebija pietiekami daudz spēka, lai aizvērtu malas (nepietika garuma tā vads), tad hēlija cilpas pārvietojas viena virs otras un tādējādi aizveras . Lai pārbaudītu cilpu savienojuma uzticamību, pietiek sekot līdzi to sūkšanas malu atrašanās vietai: iekšējai cilpai tā būs ārpusē, bet ārējai cilpai - no iekšpuses.

Ļoti ērti ir attēlot atomu topoloģiju stiepļu modeļu veidā; lai to izdarītu, pietiek ar vidēji elastīgu, bet pietiekami plastmasas stiepli. Ūdeņraža atoms tiks attēlots kā parasts gredzens. Palielināsim stieples gabala garumu četras reizes (tik reižu hēlija atoms ir smagāks par ūdeņraža atomu), saritināsim gredzenā, pielodēsim galus un demonstrēsim hēlija atoma savīšanas procesu. Griežot, mums pastāvīgi jāatceras, ka lieces rādiuss nedrīkst būt mazāks par gredzena rādiusu, kas ir ūdeņraža atoms; tas it kā ir nosacījums, ko nosaka auklas elastība - toru čaumalas. (Mēs atceramies, ka dabā minimālais rādiuss bija vienāds ar 285 ēteriskām bumbiņām.) Pieņemtais minimālais lieces rādiuss nosaka visu atomu topoloģiju; un vēl viena lieta: vienādu lieces rādiusu sekas būs vienādi sūkšanas cilpu izmēri (savdabīga to standartizācija), un tāpēc tie veido stabilu valenci, kas izpaužas kā spēja savienot dažādus atomus. Ja eņģēm būtu dažādi izmēri, to savienojums būtu problemātisks.



Novedot hēlija atoma stieples modeļa vīšanas procesu līdz galam, mēs atklājam, ka pārklājušās cilpas netiek stumtas viena virs otras, līdz tās apstājas. Precīzāk, viņi labprātāk vērptos vēl tālāk, taču auklas elastība, tas ir, minimālā rādiusa stāvoklis, to neļauj. Un ar katru mēģinājumu cilpas virzīties vēl tālāk, auklas elastība tos atmetīs atpakaļ; atlecot, viņi atkal metīsies uz priekšu, un atkal elastība tos metīs atpakaļ; šajā gadījumā hēlija atoms pēc tam saruks, pēc tam uzziedēs, tas ir, notiek pulsācija. Pulsācija savukārt radīs stāvošu termisko lauku ap atomu un padarīs to pūkainu; tāpēc mēs nonācām pie secinājuma, ka hēlijs ir gāze.

Citas hēlija fizikālās un ķīmiskās īpašības var izskaidrot arī, pamatojoties uz topoloģiju. Par tās inerci liecina, piemēram, tas, ka tā atomiem nav ne atvērtu iesūkšanas cilpu, ne sūkšanas kanālu: tas nemaz nespēj savienoties ar citiem atomiem, tāpēc vienmēr ir atomisks un praktiski nesacietē. Hēlijam nav krāsas, jo tā atomiem nav taisnu “skanīgu” auklu posmu; un superfluiditāte rodas no jebkura viskozitātes trūkuma (atomu salipšanas), noapaļotas formas un atoma maza izmēra.

Tāpat kā ūdeņradis, arī hēlija atomiem nav vienāda izmēra: daži no tiem ir lielāki, citi ir mazāki, un kopumā tie aizņem gandrīz visu svaru telpu no ūdeņraža (tritija) līdz litijam, kas seko hēlijam; mazāk izturīgie hēlija izotopi, protams, jau sen ir sabrukuši, bet var saskaitīt vairāk nekā simts, kas pastāv šobrīd.

Periodiskajā tabulā hēliju labāk novietot nevis pirmā perioda beigās - vienā rindā ar ūdeņradi, bet otrā perioda sākumā pirms litija, jo tā atoms, tāpat kā visa šī perioda atomi, ir viena struktūra (viens glomeruls), savukārt nākamās inertās gāzes, neona, atoms jau izskatās pēc pāra struktūras, kas pēc šīs pazīmes ir līdzīga trešā perioda atomiem.

Litijs periodiskajā tabulā ieņem trešo numuru; tā atommasa ir 6,94; tas pieder pie sārmu metāliem. Litijs ir vieglākais no visiem metāliem: tā blīvums ir 0,53 grami uz kubikcentimetru. Tas ir sudrabaini baltā krāsā ar spilgtu metālisku spīdumu. Litijs ir mīksts un viegli sagriež ar nazi. Gaisā tas ātri aptumšojas, savienojoties ar skābekli. Litija kušanas temperatūra ir 180,5 grādi pēc Celsija. Ir zināmi litija izotopi ar atomsvaru 6 un 7. Pirmo izotopu izmanto, lai iegūtu smago ūdeņraža izotopu tritiju; cits litija izotops tiek izmantots kā dzesēšanas šķidrums kodolreaktoru katlos. Šie ir litija vispārīgie fizikālie un ķīmiskie dati.

Atkal sāksim litija atomu topoloģiju ar izpratni par sākotnējā tora izmēriem. Tagad mēs zinām, ka katram ķīmiskajam elementam, ieskaitot litiju, ir liels skaits izotopu, ko mēra simtos un tūkstošos; tāpēc atomu izmēri tiks norādīti no ... līdz .... Bet ko nozīmē šie ierobežojumi? Vai tos var precīzi noteikt? Vai arī tie ir aptuveni? Un kāda ir izotopu attiecība? Teiksim uzreiz: uz uzdotajiem jautājumiem nav viennozīmīgu atbilžu; katru reizi ir nepieciešams iejaukties noteiktā atomu topoloģijā. Apskatīsim šīs problēmas, izmantojot litija piemēru.

Kā jau atzīmējām, pāreja no protija uz hēliju no topoloģijas viedokļa notiek sistemātiski: palielinoties sākotnējā tora izmēram, pakāpeniski mainās atomu galīgā konfigurācija. Bet atomu fizikālās un jo īpaši ķīmiskās īpašības pārejā no protija uz hēliju mainās vairāk nekā būtiski, diezgan radikāli: no protija universālās pievilcības līdz pilnīgai hēlija inercei. Kur, uz kāda izotopa tas notika?

Šādi īpašību lēcieni ir saistīti ar izotopu lieluma lēcieniem. Liels ūdeņraža atoms (tritijs), kas iegūst hēlija atoma formu, izrādās radioaktīvs, tas ir, trausls. Tas ir saistīts ar faktu, ka tā izliektās cilpu malas nesasniedz viena otru, un var iedomāties, kā tās plīvo, steidzoties pretī. Tie atgādina divu cilvēku rokas, kas atrodas atšķirīgās laivās, bezspēcīgi cenšoties izstiepties un saķerties. Ārējais ēteriskais spiediens tik spēcīgi spiedīs uz atomu plandošo cilpu pultīm, ka tas nenovedīs pie laba; saņemot pat nelielu papildu saspiešanu no sāniem, konsoles nolūzīs - tās neizturēs asu auklas līkumu, un atoms sabruks; tā tas notiek. Tāpēc mēs varam teikt, ka izotopu kritumi tiek novēroti esošo fizikāli ķīmisko pāreju robežās: tur vienkārši nav izotopu.

Līdzīga plaisa pastāv starp hēliju un litiju: ja atoms vairs nav hēlijs, bet vēl nav litijs, tad tas ir trausls, un tas jau sen nav sastopams sauszemes apstākļos. Tāpēc litija izotops ar atommasu seši, tas ir, ar tora auklas garumu 11 ēteriskās lodītes, ir ļoti reti sastopams un, kā teikts, tiek izmantots tritija iegūšanai: to ir viegli salauzt, saīsināt un iegūt. rezultātā ūdeņraža izotops.

Tādējādi mēs, šķiet, esam izlēmuši par mazāko litija atoma izmēru: tie ir 11 saistīti elektroni. Kas attiecas uz tā augšējo robežu, šeit ir neliela aizķeršanās: fakts ir tāds, ka saskaņā ar topoloģiju litija atoms daudz neatšķiras no nākamā berilija atoma atoma (to mēs drīz redzēsim), un tam nav izotopu. nevienam no elementiem nav bojājumu. Tāpēc pagaidām nenorādīsim litija atoma izmēra augšējo robežu.

Sekosim līdzi litija atoma veidošanās procesam. Jaunizveidotā mikrovirpuļa sākotnējam aplim ar iepriekš norādītajiem izmēriem ir tendence pārvērsties ovālā; tikai litijā ovāls ir ļoti garš: apmēram 8 reizes garāks par gala noapaļojuma diametru (nākotnes cilpa); tas ir ļoti iegarens ovāls. Litija atoma recēšanas sākums ir līdzīgs kā lielajiem ūdeņraža atomiem un hēlijam, bet tad notiek novirze: astoņi skaitlis ar pārklāšanos, tas ir, ar cilpu pagriezienu, nenotiek; ovāla garo malu (auklu) turpmāka saplūšana, līdz tās pilnībā saskaras, tiek pavadīta ar vienlaicīgu galu locīšanu viens pret otru.

Kāpēc neveidojas astoņnieks ar pārklāšanos? Pirmkārt, tāpēc, ka ovāls ir ļoti garš, un pat tā pilnīga novirze hanteles līdz auklu saskarsmei vidū neizraisa to spēcīgu saliekšanos; tāpēc galējo cilpu apvērsuma iespēja ir ļoti vāja. Un, otrkārt, ovāla galu lieces sākums zināmā mērā neitralizē pagriezienu. Citiem vārdiem sakot: spēku aktīvais moments, kas tiecas pagriezt gala cilpas, ir ļoti mazs, un pretestības moments pagriezienam ir liels.

Skaidrības labad izmantosim gumijas gredzenus, piemēram, tos, ko izmanto mašīnu blīvējumos. Ja saspraužat maza diametra gredzenu, tas noteikti saritināsies astoņniekā ar pārklāšanos; un, ja izvēlaties liela diametra gredzenu, tad tā saspiešana, līdz auklas pilnībā saskaras, neizraisa gala cilpu pagriezienu. Starp citu: šie gumijas gredzeni ir ļoti ērti arī atomu topoloģijas modelēšanai; ja, protams, ir plašs to klāsts.

Ovāla galu izliekšanos, kā mēs jau zinām, izraisa ētera traucējumi starp tiem: nedaudz attālinājušies no ideāli taisnā stāvokļa, tie jau būs spiesti tuvināties pilnam kontaktam. Tas nozīmē, ka galus nevar saliekt dažādos virzienos. Bet ar lieces virzienu viņiem ir izvēle: vai nu tā, lai gala cilpu sūkšanas malas būtu ārpusē vai iekšpusē. Pirmais variants ir ticamāks, jo moments no auklas rotējošo čaulu atgrūšanas spēkiem no blakus esošā ētera ārējos cilpu punktos būs lielāks nekā iekšējos.

Ovāla tuvojošās malas ļoti drīz saskarsies, auklu loks izplatīsies no centra uz galiem un apstāsies tikai tad, kad galos beidzot izveidosies cilpas ar minimālajiem pieļaujamajiem lieces rādiusiem. Vienlaicīgi notiekošie līkumi un šo cilpu savstarpēja tuvošanās noved pie to virsotņu sadursmes, pēc kuras tiek iedarbinātas to iesūkšanas puses: cilpas, piesūcot, ienirst dziļi; un litija atoma konfigurācijas veidošanās procesu pabeidz fakts, ka pārvietotās cilpas saskaras ar savām virsotnēm pret pārī savienotajām auklām tieši struktūras centrā. Attālināti šī atoma konfigurācija atgādina sirdi vai, precīzāk, ābolu.

Pirmais secinājums liecina par sevi: litija atoms sākas, kad pārī savienoto primāro cilpu virsotnes, kas ir iegremdētas struktūrā, sasniedz auklas atoma vidū. Un pirms tam vēl bija nevis litijs, bet kāds cits elements, kura tagad dabā vairs nav; tā atoms bija ārkārtīgi nestabils, ļoti spēcīgi pulsēja, tāpēc bija pūkains un piederēja gāzēm. Bet paša sākotnējā litija izotopa atoms (mēs to definējām kā sastāvošu no 11 000 piesaistītiem elektroniem) arī izrādās ne pārāk spēcīgs: tā cilpu lieces rādiusi ir ierobežoti, tas ir, elastīgās auklas ir saliektas līdz robežai, un ar jebkuru ārēju ietekmi tie ir gatavi pārsprāgt. Lielākiem atomiem šis vājais punkts tiek novērsts.

Attēlojot litija atoma attēlu, pamatojoties uz topoloģijas rezultātiem, var novērtēt notikušo. Abas primārās cilpas tika aizvērtas un neitralizētas, un arī sekundārās cilpas abās primāro cilpu pusēs tika neitralizētas. Pārī savienotās auklas izveidoja rievu, un šī rieva iet pa visu atoma kontūru - tas ir it kā noslēgts gredzenā, un tā sūkšanas puse izrādījās ārpusē. No tā izriet, ka litija atomi var apvienoties savā starpā un ar citiem atomiem tikai ar to iesūkšanas rievu palīdzību; litija atoms nevar veidot cilpas molekulāro savienojumu.

Stipri izliektas litija atomu iesūkšanas siles var būt savienotas viena ar otru tikai īsos posmos (teorētiski punktos), un tāpēc savā starpā savienoto litija atomu telpiskā struktūra izrādās ļoti irdena un reta; līdz ar to litija zemais blīvums: tas ir gandrīz divas reizes vieglāks par ūdeni.

Litijs - metāls; tā metāliskās īpašības izriet no tā atomu formas īpatnībām. Var teikt arī citādi: tās īpašās litija īpašības, kas izriet no tā atomu īpašajām formām un kas padara to fizikāli un ķīmiski atšķirīgu no citām vielām, sauc par metāliskām; Apskatīsim dažus no tiem:

  • elektrovadītspēja: rodas no tā, ka atomi ir gredzenveida no sapārotām auklām, veidojot sūkšanas siles, atveras uz āru, aptverot atomus pa kontūru un noslēdzoties paši; elektroni, kas iestrēguši šajās rievās, var brīvi pārvietoties pa tām (vēlreiz atgādinām, ka grūtības rodas, atdalot elektronus no atomiem); un tā kā atomi ir savienoti viens ar otru ar vienādām rievām, tad elektroniem ir iespēja pārlēkt no atoma uz atomu, tas ir, pārvietoties pa ķermeni;
  • siltumvadītspēja: elastīgi izliektas atoma auklas veido ārkārtīgi stingru elastīgu struktūru, kas praktiski neabsorbē blakus esošo atomu zemfrekvences lielas amplitūdas (siltuma) triecienus, bet pārraida tos tālāk; un ja nebūtu iespējami traucējumi to kontaktos (dislokācijas) atomu biezumā, tad termiskais vilnis izplatītos ar lielu ātrumu;
  • spožums: ētera gaismas viļņu augstfrekvences zemas amplitūdas triecieni viegli atstarojas no intensīvi izliektajām atomu virknēm un izzūd, ievērojot viļņu atstarošanas likumus; litija atomam nav taisnu auklu posmu, tāpēc tam nav savas “skaņas”, tas ir, tam nav savas krāsas - tāpēc litijs ir sudrabaini balts ar spēcīgu spīdumu uz sekcijām;
  • plastiskums: noapaļotus litija atomus var savienot savā starpā jebkādā veidā; tie var, nesalaužot, apgāzties viens pār otru; un tas izpaužas faktā, ka no litija izgatavots korpuss var mainīt savu formu, nezaudējot savu integritāti, tas ir, būt plastmasa (mīksta); rezultātā litijs tiek sagriezts bez lielām grūtībām ar nazi.

Izmantojot norādīto litija fizisko īpašību piemēru, var precizēt pašu metāla jēdzienu: metāls ir viela, kas sastāv no atomiem ar asi izliektām virvēm, kas veido kontūrveida sūkšanas siles, kas atvērtas uz ārpusi; izteiktu (sārmu) metālu atomiem nav atvērtu sūkšanas cilpu un taisnu vai gludi izliektu auklas posmu. Tāpēc litijs normālos apstākļos nevar apvienoties ar ūdeņradi, jo ūdeņraža atoms ir cilpa. To savienojums var būt tikai hipotētisks: dziļā aukstumā, ūdeņradim sastingstot, tā molekulas var apvienoties ar litija atomiem; bet viss liecina, ka to sakausējums būtu mīksts kā pats litijs.

Tajā pašā laikā mēs precizējam plastiskuma jēdzienu: metālu plastiskumu nosaka tas, ka to noapaļotie atomi var apgāzties viens pār otru, mainot relatīvo stāvokli, bet nezaudējot kontaktus vienam ar otru.

Berilijs periodiskajā tabulā ieņem ceturto vietu. Tā atommasa ir 9,012. Tas ir gaiši pelēks metāls ar blīvumu 1,848 grami uz kubikcentimetru un kušanas temperatūru 1284 grādi pēc Celsija; tas ir grūti un tajā pašā laikā trausls. Konstrukciju materiāli uz berilija bāzes ir gan viegli, gan izturīgi, gan izturīgi pret augstām temperatūrām. Berilija sakausējumi, kas ir 1,5 reizes vieglāki par alumīniju, tomēr ir stiprāki par daudziem īpašiem tēraudiem. Tie saglabā savu spēku līdz 700 ... 800 grādiem pēc Celsija. Berilijs ir izturīgs pret starojumu.

Pēc fizikālajām īpašībām, kā redzams, berilijs ļoti atšķiras no litija, taču atomu topoloģijas ziņā tos gandrīz nevar atšķirt; vienīgā atšķirība ir tā, ka berilija atoms ir it kā “piešūts ar malu”: ja litija atoms atgādina stingru skolnieka uzvalku pieaugušajam, tad berilija atoms, gluži pretēji, ir ietilpīgs uzvalks pieaugušais uz bērna figūras. Berilija atoma auklas pārmērīgais garums ar tādu pašu konfigurāciju ar litiju veido maigāku kontūru ar lieces rādiusiem, kas pārsniedz minimālos kritiskos. Šāda izliekuma “rezerve” berilija atomiem ļauj tos deformēt līdz kvēldiega lieces robežai.

Litija un berilija atomu topoloģiskā līdzība liecina, ka starp tiem nav skaidras robežas; un nav iespējams pateikt, kurš ir lielākais litija atoms un kurš ir mazākais berilija atoms. Koncentrējoties tikai uz tabulas atomu svaru (un tas ir visu vērtību vidējais rādītājs), mēs varam pieņemt, ka vidēja izmēra berilija atoma aukla sastāv no aptuveni 16 500 saistītiem elektroniem. Berilija izotopu atomu izmēra augšējā robeža balstās uz nākamā elementa - bora - atoma minimālo izmēru, kura konfigurācija krasi atšķiras.

Berilija atomu auklu izliekuma robeža pirmām kārtām ietekmē to savienojumu savā starpā metāla sacietēšanas brīdī: tie atrodas viens otram blakus nevis ar īsiem (punktotiem) posmiem, kā litijā, bet ar garām robežām; atomu kontūras it kā pielāgojas viena otrai, maksimāli deformējoties un pielīpoties viena otrai; tāpēc šie savienojumi ir ļoti spēcīgi. Berilija atomi stiprina arī savienojumus ar citu metālu atomiem, tas ir, sakausējumos, kuros beriliju izmanto kā piedevu smagajiem metāliem: aizpildot tukšumus un ar savām elastīgajām rievām pielīp pie parastā metāla atomiem, berilija atomiem. turiet tos kopā kā līmi, padarot sakausējumu ļoti izturīgu. No tā izriet, ka metālu stiprību nosaka atomu iesūkšanas teknes salipušo posmu garumi: Jo garākas šīs sekcijas, jo stiprāks ir metāls. Metālu iznīcināšana vienmēr notiek gar virsmu ar īsākajām lipīgajām daļām.

Berilija atomu auklu lieces rādiusu robeža ļauj tos deformēt, nemainot savienojumus starp tiem; rezultātā viss ķermenis ir deformēts; tā ir elastīga deformācija. Tā ir elastīga, jo jebkurā sākotnējā stāvoklī atomiem ir vismazāk nospriegotas formas, un deformējoties tie ir spiesti paciest zināmas “neērtības”; un, tiklīdz deformējošais spēks pazūd, atomi atgriežas sākotnējā, mazāk stresa stāvoklī. Sekojoši, metāla elastību nosaka tā atomu auklu pārmērīgais garums, kas ļauj tos deformēt, nemainot savstarpējās savienojuma zonas.

Berilija elastība ir saistīta ar tā karstumizturību; tas izpaužas apstāklī, ka atomu termiskās kustības var notikt elastīgo deformāciju robežās, kas neizraisa izmaiņas atomu savienojumos savā starpā; tātad kopumā tiek noteikta metāla karstumizturība, kā arī elastība, tā atomu virvju liekie garumi. Metāla stiprības samazināšanās pie lielas karsēšanas ir izskaidrojama ar to, ka tā atomu termiskās kustības samazina to savienojumu laukumus vienam ar otru; un, kad šīs zonas pilnībā izzūd, metāls kūst.

Berilija elastību papildina tā trauslums. Trauslumu vispārīgā gadījumā var uzskatīt par plastiskuma pretstatu: ja plastiskums izpaužas atomu spējā mainīt savstarpējās pozīcijas, saglabājot savienojošās zonas, tad trauslums izpaužas, pirmkārt, tajā, ka atomi nav. ir tāda iespēja. Jebkura trausla materiāla atomu savstarpēja pārvietošanās var notikt tikai tad, kad to saites ir pilnībā pārrautas; šiem atomiem nav citu savienojumu variantu. Elastīgajos materiālos (metālos) trauslumu raksturo arī tas, ka tas ir it kā lecīgs: plaisa, kas radusies pārmērīgu spriegumu rezultātā, zibens ātrumā izplatās pa visu korpusa šķērsgriezumu. Salīdzinājumam: ķieģelis zem āmura sitieniem var sabrukt (tas ir arī trauslums), bet nesadalīties. Berilija "lecošais" trauslums ir izskaidrojams ar to, ka tā atomi nav vislabākajā veidā savstarpēji saistīti, un tie visi ir noslogoti; un, tiklīdz tiek pārtraukta viena saite, robežatomi strauji sāk "taisnoties", kaitējot savienojumiem ar saviem kaimiņiem; arī pēdējo saites sāks plīst; un šim procesam būs ķēdes raksturs. Sekojoši, elastīgo metālu trauslums ir atkarīgs no savstarpēji savienoto atomu deformācijas pakāpes un no nespējas mainīt saites starp tiem.

Berilija starojuma pretestība ir izskaidrojama ar to pašu atomu lieluma rezervi: berilija atoma vads spēj atsperties spēcīga starojuma ietekmē, nesasniedzot savu kritisko izliekumu, un tādējādi palikt neskarts.

Un berilija gaiši pelēko krāsu un spilgta metāliska spīduma, piemēram, litija, neesamību var izskaidrot tādā pašā veidā: ētera gaismas viļņi, kas krīt uz berilija virsmas atomu necietām virknēm, tie tiek absorbēti, un tikai daļa no viļņiem tiek atspoguļoti un rada izkliedētu gaismu.

Berilija blīvums ir gandrīz četras reizes lielāks nekā litijam tikai tāpēc, ka tā atomu auklu blīvums ir lielāks: tie ir savienoti viens ar otru nevis punktos, bet garos posmos. Tajā pašā laikā berilijs savā nepārtrauktajā masā ir diezgan irdena viela: tas ir tikai divas reizes blīvāks par ūdeni.

MASKAVA, 6. februāris — RIA Novosti. Krievijas un ārvalstu ķīmiķi paziņo par divu stabilāko "ksenofobiskākā" elementa - hēlija - savienojumu pastāvēšanas iespējamību un eksperimentāli apstiprināja viena no tiem - nātrija hēlīda - esamību, teikts žurnālā Nature Chemistry publicētajā rakstā.

"Šis pētījums parāda, kā pilnīgi negaidītas parādības var atklāt, izmantojot vismodernākās teorētiskās un eksperimentālās metodes. Mūsu darbs vēlreiz parāda, cik maz mēs šodien zinām par ekstrēmu apstākļu ietekmi uz ķīmiju un šādu parādību lomu procesos planētu iekšienē. jāpaskaidro,” saka Artjoms Oganovs, Skoltech un Maskavas Phystech profesors Dolgoprudnijā.

Cēlgāzu noslēpumi

Visuma primārā matērija, kas radās vairākus simtus miljonu gadu pēc Lielā sprādziena, sastāvēja tikai no trim elementiem - ūdeņraža, hēlija un neliela daudzuma litija. Hēlijs joprojām ir trešais visbiežāk sastopamais elements Visumā, taču uz Zemes tas ir ārkārtīgi reti sastopams, un hēlija rezerves uz planētas pastāvīgi samazinās, jo tas izplūst kosmosā.

Hēlija un citu periodiskās tabulas astotās grupas elementu, ko zinātnieki sauc par "cēlgāzēm", atšķirīgā iezīme ir tā, ka tie ir ārkārtīgi nelabprāt - ksenona un citu smago elementu gadījumā - vai principā, tāpat kā neons, nespēj iesaistīties ķīmiskās reakcijās. Ir tikai daži desmiti ksenona un kriptona savienojumu ar fluoru, skābekli un citiem spēcīgiem oksidētājiem, nulle neona savienojumu un viens hēlija savienojums, kas eksperimentāli atklāti 1925. gadā.

Šis savienojums, protona un hēlija savienojums, nav īsts ķīmisks savienojums šī vārda tiešā nozīmē - hēlijs šajā gadījumā nepiedalās ķīmisko saišu veidošanā, lai gan tas ietekmē ūdeņraža atomu uzvedību elektrons. Kā iepriekš pieņēmuši ķīmiķi, šīs vielas "molekulām" vajadzēja atrast starpzvaigžņu vidē, taču pēdējo 90 gadu laikā astronomi tās nav atklājuši. Iespējamais iemesls tam ir tas, ka šis jons ir ļoti nestabils un tiek iznīcināts, nonākot saskarē ar gandrīz jebkuru citu molekulu.

Artjoms Oganovs un viņa komanda domāja, vai hēlija savienojumi varētu pastāvēt eksotiskos apstākļos, par kuriem sauszemes ķīmiķi reti domā - īpaši augstā spiedienā un temperatūrā. Oganovs un viņa kolēģi jau ilgu laiku ir pētījuši šādu "eksotisku" ķīmiju un pat izstrādājuši īpašu algoritmu, lai meklētu vielas, kas pastāv šādos apstākļos. Ar viņa palīdzību viņi atklāja, ka gāzes milžu un dažu citu planētu dzīlēs var pastāvēt eksotiskā ortokarbonskābe, parastā galda sāls "neiespējamie" varianti un virkne citu savienojumu, kas "pārkāpj" klasiskās ķīmijas likumus.

Izmantojot to pašu sistēmu, USPEX, Krievijas un ārvalstu zinātnieki atklāja, ka pie īpaši augsta spiediena, kas pārsniedz atmosfēras spiedienu 150 tūkstošus un miljonu reižu, vienlaikus ir divi stabili hēlija savienojumi - nātrija hēlīds un nātrija oksigelīds. Pirmais savienojums sastāv no diviem nātrija atomiem un viena hēlija atoma, bet otrais sastāv no skābekļa, hēlija un diviem nātrija atomiem.

Ļoti augsts spiediens lika sāls "pārkāpt" ķīmijas noteikumusAmerikāņu-krievu un Eiropas ķīmiķi parasto galda sāli ir pārvērtuši ķīmiski "neiespējamā" savienojumā, kura molekulas ir sakārtotas eksotiskās struktūrās ar dažādu nātrija un hlora atomu skaitu.

Atoms uz dimanta laktas

Abus spiedienus var viegli iegūt, izmantojot modernas dimanta laktas, ko Oganova kolēģi veica cita krieva Aleksandra Gončarova no Vašingtonas ģeofizikālās laboratorijas vadībā. Kā parādīja viņa eksperimenti, nātrija gelīds veidojas pie aptuveni 1,1 miljona atmosfēru spiediena un saglabājas stabils līdz vismaz 10 miljoniem atmosfēru.

Interesanti, ka nātrija hēlīds pēc struktūras un īpašībām ir līdzīgs fluora sāļiem, kas ir hēlija "kaimiņš" periodiskajā tabulā. Katru hēlija atomu šajā "sālī" ieskauj astoņi nātrija atomi, līdzīgi kā kalcija fluorīda vai jebkura cita fluorūdeņražskābes sāls struktūra. Na2He esošie elektroni tiek "pievilkti" pie atomiem tik spēcīgi, ka šis savienojums atšķirībā no nātrija ir izolators. Zinātnieki šādas struktūras sauc par jonu kristāliem, jo ​​elektroni tajos ieņem negatīvi lādētu jonu lomu un vietu.

MIPT: Neptūna un Urāna zarnas var saturēt "Hitlera skābi"Ķīmiķi no Maskavas Fizikas un tehnoloģiju institūta un Skoltech liek domāt, ka Urāna un Neptūna dziļumos var būt eksotiskas vielas slānis - ortokarbonskābe, tā sauktā "Hitlera skābe".

"Mūsu atklātais savienojums ir ļoti neparasts: lai gan hēlija atomi tieši nepiedalās ķīmiskajā saitē, to klātbūtne būtiski maina ķīmisko mijiedarbību starp nātrija atomiem, veicinot spēcīgu valences elektronu lokalizāciju, kas padara iegūto materiālu par izolatoru." skaidro Sjao Dongs no Nankanas universitātes Tjandzjinā (Ķīna).

Vēl viens savienojums, Na2HeO, izrādījās stabils spiediena diapazonā no 0,15 līdz 1,1 miljonam atmosfēru. Viela arī ir jonu kristāls un pēc uzbūves līdzīga Na2He, tikai negatīvi lādēto jonu lomu tajos spēlē nevis elektroni, bet skābekļa atomi.

Interesanti, ka visi pārējie sārmu metāli, kuriem ir augstāka reaktivitāte, daudz retāk veido savienojumus ar hēliju, ja spiediens pārsniedz atmosfēras spiedienu ne vairāk kā 10 miljonus reižu.

Krievu zinātnieki modelēja eksoplanetu-superzemju interjeruMaskavas Fizikas un tehnoloģiju institūta speciālistu grupa mēģināja noskaidrot, kuri savienojumi augstā spiedienā var veidot silīciju, skābekli un magniju. Zinātnieki apgalvo, ka šie elementi ir Zemes un sauszemes planētu ķīmijas pamatā.

Oganovs un viņa kolēģi to skaidro ar faktu, ka orbītas, pa kurām pārvietojas elektroni kālija, rubīdija un cēzija atomos, manāmi mainās, palielinoties spiedienam, kas nenotiek ar nātriju, vēl neskaidru iemeslu dēļ. Zinātnieki uzskata, ka nātrija gelīds un citas līdzīgas vielas ir atrodamas dažu planētu, balto punduru un citu zvaigžņu kodolos.

Zinātniekiem izdevās iegūt un reģistrēt litija-hēlija molekulu LiHe. Tā ir viena no trauslākajām zināmajām molekulām. Un tā izmērs ir vairāk nekā desmit reizes lielāks nekā ūdens molekulu izmērs.

Kā zināms, neitrālie atomi un molekulas savā starpā var veidot vairāk vai mazāk stabilas saites trīs veidos. Pirmkārt, ar kovalento saišu palīdzību, kad diviem atomiem ir viens vai vairāki kopīgi elektronu pāri. Kovalentās saites ir spēcīgākās no trim. To pārrāvuma raksturīgā enerģija parasti ir vienāda ar vairākiem elektronvoltiem.

Ievērojami vājākas kovalentās ūdeņraža saites. Tā ir pievilcība, kas rodas starp saistīto ūdeņraža atomu un citas molekulas elektronnegatīvu atomu (parasti šāds atoms ir skābeklis vai slāpeklis, retāk fluors). Neskatoties uz to, ka ūdeņraža saišu enerģija ir simtiem reižu mazāka nekā kovalentajām saitēm, tieši tās lielā mērā nosaka ūdens fizikālās īpašības, kā arī tām ir izšķiroša nozīme organiskajā pasaulē.

Visbeidzot, vājākā ir tā sauktā van der Vāla mijiedarbība. Dažreiz to sauc arī par izkliedētu. Tas rodas divu atomu vai molekulu dipola-dipola mijiedarbības rezultātā. Šajā gadījumā dipoli var būt vai nu raksturīgi molekulām (piemēram, ūdenim ir dipola moments), vai arī tie var būt inducēti mijiedarbības rezultātā.

Van der Vāla saites raksturīgā enerģija ir kelvinu vienības (iepriekš minētais elektronu volts atbilst aptuveni 10 000 kelvinu). Vājākais no van der Waals ir savienojums starp diviem inducētiem dipoliem. Ja ir divi nepolāri atomi, tad termiskās kustības rezultātā katram no tiem ir noteikts nejauši svārstošs dipola moments (elektronu apvalks it kā nedaudz trīc attiecībā pret kodolu). Šiem momentiem, mijiedarbojoties vienam ar otru, pārsvarā ir tāda orientācija, ka divi atomi sāk piesaistīties.


Visinertākais no visiem atomiem ir hēlijs. Tas neieslēdz kovalentās saites ne ar vienu citu atomu. Tajā pašā laikā tā polarizējamības vērtība ir ļoti maza, tas ir, tai ir grūti veidot izkliedētas saites. Tomēr ir viens svarīgs apstāklis. Hēlija atomā esošie elektroni ir tik stipri saistīti ar kodolu, ka to var pietuvināt ļoti tuvu citiem atomiem, nebaidoties no atgrūdošiem spēkiem - līdz attālumam, kas atbilst šī atoma rādiusa kārtai. Izkliedētie spēki aug ļoti ātri, samazinoties attālumam starp atomiem - apgriezti proporcionāli attāluma sestajam pakāpēm!

No tā radās ideja: ja jūs pietuvināsiet divus hēlija atomus viens otram, tad starp tiem tomēr izveidosies trausla van der Vāla saite. Tas patiešām tika realizēts 90. gadu vidū, lai gan tas prasīja ievērojamas pūles. Šādas saites enerģija ir tikai 1 mK, un He2 molekula ir konstatēta nelielos daudzumos pārdzesētās hēlija strūklās.

Tajā pašā laikā He2 molekulas īpašības daudzējādā ziņā ir unikālas un neparastas. Tā, piemēram, tā izmērs ir... apmēram 5 nm! Salīdzinājumam, ūdens molekulas izmērs ir aptuveni 0,1 nm. Tajā pašā laikā hēlija molekulas minimālā potenciālā enerģija nokrīt daudz mazākā attālumā - apmēram 0,2 nm -, tomēr lielāko daļu laika - apmēram 80% - hēlija atomi molekulā pavada tuneļa režīmā, tas ir, reģions, kurā tie atrodas klasiskās mehānikas ietvaros, nevarēja.


Nākamais lielākais atoms aiz hēlija ir litijs, tāpēc pēc hēlija molekulas iegūšanas kļuva dabiski pētīt iespēju fiksēt savienojumu starp hēliju un litiju. Un tagad, beidzot, zinātniekiem izdevās to izdarīt. Litija-hēlija LiHe molekulai ir lielāka saistīšanās enerģija nekā hēlijam - 34 ± 36 mK, un attālums starp atomiem, gluži pretēji, ir mazāks - aptuveni 2,9 nm. Tomēr pat šajā molekulā atomi lielākoties atrodas klasiski aizliegtajos stāvokļos zem enerģijas barjeras. Interesanti, ka LiHe molekulas potenciāls ir tik mazs, ka tas var pastāvēt tikai vienā vibrācijas enerģijas stāvoklī, kas patiesībā ir dubultā šķelšanās 7Li atoma griešanās dēļ. Tās rotācijas konstante ir tik liela (apmēram 40 mK), ka rotācijas spektra ierosme noved pie molekulas iznīcināšanas.

Brets Esrijs / Kanzasas štata universitāte


Pagaidām iegūtie rezultāti ir interesanti tikai no fundamentālā viedokļa. Taču tie jau interesē radniecīgās zinātnes jomas. Tādējādi daudzu daļiņu hēlija kopas var kļūt par instrumentu Kazimira vakuuma aizkavēšanās seku pētīšanai. Hēlija un hēlija mijiedarbības izpēte ir svarīga arī kvantu ķīmijai, kas varētu pārbaudīt savus modeļus šajā sistēmā. Un, protams, nav šaubu, ka zinātnieki nāks klajā ar citiem interesantiem un svarīgiem pielietojumiem tādiem ekstravagantiem objektiem kā He2 un LiHe molekulas.

Krievijas un ārvalstu ķīmiķi paziņo par divu stabilāko "ksenofobiskākā" elementa - hēlija - savienojumu pastāvēšanas iespējamību un eksperimentāli apstiprināja viena no tiem - nātrija hēlīda - esamību, teikts žurnālā Nature Chemistry publicētajā rakstā.

"Šis pētījums parāda, kā pilnīgi negaidītas parādības var atklāt, izmantojot vismodernākās teorētiskās un eksperimentālās metodes. Mūsu darbs vēlreiz parāda, cik maz mēs šodien zinām par ekstrēmu apstākļu ietekmi uz ķīmiju un šādu parādību lomu procesos planētu iekšienē. jāpaskaidro,” saka Artjoms Oganovs, Skoltech un Maskavas Phystech profesors Dolgoprudnijā.

Cēlgāzu noslēpumi

Visuma primārā matērija, kas radās vairākus simtus miljonu gadu pēc Lielā sprādziena, sastāvēja tikai no trim elementiem - ūdeņraža, hēlija un neliela daudzuma litija. Hēlijs joprojām ir trešais visbiežāk sastopamais elements Visumā, taču uz Zemes tas ir ārkārtīgi reti sastopams, un hēlija rezerves uz planētas pastāvīgi samazinās, jo tas izplūst kosmosā.

Hēlija un citu periodiskās tabulas astotās grupas elementu, ko zinātnieki sauc par "cēlgāzēm", atšķirīgā iezīme ir tā, ka tie ir ārkārtīgi nelabprāt - ksenona un citu smago elementu gadījumā - vai principā, tāpat kā neons, nespēj iesaistīties ķīmiskās reakcijās. Ir tikai daži desmiti ksenona un kriptona savienojumu ar fluoru, skābekli un citiem spēcīgiem oksidētājiem, nulle neona savienojumu un viens hēlija savienojums, kas eksperimentāli atklāti 1925. gadā.

Šis savienojums, protona un hēlija savienojums, nav īsts ķīmisks savienojums šī vārda tiešā nozīmē - hēlijs šajā gadījumā nepiedalās ķīmisko saišu veidošanā, lai gan tas ietekmē ūdeņraža atomu uzvedību elektrons. Kā iepriekš pieņēmuši ķīmiķi, šīs vielas "molekulām" vajadzēja atrast starpzvaigžņu vidē, taču pēdējo 90 gadu laikā astronomi tās nav atklājuši. Iespējamais iemesls tam ir tas, ka šis jons ir ļoti nestabils un tiek iznīcināts, nonākot saskarē ar gandrīz jebkuru citu molekulu.

Artjoms Oganovs un viņa komanda domāja, vai hēlija savienojumi varētu pastāvēt eksotiskos apstākļos, par kuriem sauszemes ķīmiķi reti domā - īpaši augstā spiedienā un temperatūrā. Oganovs un viņa kolēģi jau ilgu laiku ir pētījuši šādu "eksotisku" ķīmiju un pat izstrādājuši īpašu algoritmu, lai meklētu vielas, kas pastāv šādos apstākļos. Ar viņa palīdzību viņi atklāja, ka gāzes milžu un dažu citu planētu dzīlēs var pastāvēt eksotiskā ortokarbonskābe, parastā galda sāls "neiespējamie" varianti un virkne citu savienojumu, kas "pārkāpj" klasiskās ķīmijas likumus.

Izmantojot to pašu sistēmu, USPEX, Krievijas un ārvalstu zinātnieki atklāja, ka pie īpaši augsta spiediena, kas pārsniedz atmosfēras spiedienu 150 tūkstošus un miljonu reižu, vienlaikus ir divi stabili hēlija savienojumi - nātrija oksigelīds un nātrija hēlīds. Pirmais savienojums sastāv no diviem nātrija atomiem un viena hēlija atoma, bet otrais sastāv no skābekļa, hēlija un diviem nātrija atomiem.

Atoms uz dimanta laktas

Abus spiedienus var viegli iegūt, izmantojot modernas dimanta laktas, ko Oganova kolēģi veica cita krieva Aleksandra Gončarova no Vašingtonas ģeofizikālās laboratorijas vadībā. Kā parādīja viņa eksperimenti, nātrija gelīds veidojas pie aptuveni 1,1 miljona atmosfēru spiediena un saglabājas stabils līdz vismaz 10 miljoniem atmosfēru.

Interesanti, ka nātrija hēlīds pēc struktūras un īpašībām ir līdzīgs fluora sāļiem, kas ir hēlija "kaimiņš" periodiskajā tabulā. Katru hēlija atomu šajā "sālī" ieskauj astoņi nātrija atomi, līdzīgi kā kalcija fluorīda vai jebkura cita fluorūdeņražskābes sāls struktūra. Na2He esošie elektroni tiek "pievilkti" pie atomiem tik spēcīgi, ka šis savienojums atšķirībā no nātrija ir izolators. Zinātnieki šādas struktūras sauc par jonu kristāliem, jo ​​elektroni tajos ieņem negatīvi lādētu jonu lomu un vietu.

"Mūsu atklātais savienojums ir ļoti neparasts: lai gan hēlija atomi tieši nepiedalās ķīmiskajā saitē, to klātbūtne būtiski maina ķīmisko mijiedarbību starp nātrija atomiem, veicinot spēcīgu valences elektronu lokalizāciju, kas padara iegūto materiālu par izolatoru." skaidro Sjao Dongs no Nankanas universitātes Tjandzjinā (Ķīna).

Vēl viens savienojums, Na2HeO, izrādījās stabils spiediena diapazonā no 0,15 līdz 1,1 miljonam atmosfēru. Viela arī ir jonu kristāls un pēc uzbūves līdzīga Na2He, tikai negatīvi lādēto jonu lomu tajos spēlē nevis elektroni, bet skābekļa atomi.

Interesanti, ka visi pārējie sārmu metāli, kuriem ir augstāka reaktivitāte, daudz retāk veido savienojumus ar hēliju, ja spiediens pārsniedz atmosfēras spiedienu ne vairāk kā 10 miljonus reižu.

Oganovs un viņa kolēģi to skaidro ar faktu, ka orbītas, pa kurām pārvietojas elektroni kālija, rubīdija un cēzija atomos, manāmi mainās, palielinoties spiedienam, kas nenotiek ar nātriju, vēl neskaidru iemeslu dēļ. Zinātnieki uzskata, ka nātrija gelīds un citas līdzīgas vielas ir atrodamas dažu planētu, balto punduru un citu zvaigžņu kodolos.

Es ceru, ka visi ir apmeklējuši zoodārzu vismaz vienu reizi. Jūs staigājat un apbrīnojat dzīvniekus, kas sēž būros. Tagad arī dosimies ceļojumā pa apbrīnojamo "zooloģisko dārzu", tikai kamerās būs nevis dzīvnieki, bet dažādi atomi. Šis "zoodārzs" nes tā izveidotāja Dmitrija Ivanoviča Mendeļejeva vārdu, un to sauc par "ķīmisko elementu periodisko tabulu" vai vienkārši "Mendeļejeva tabulu".

Īstā zoodārzā būrī var dzīvot uzreiz vairāki dzīvnieki ar vienādu nosaukumu, piemēram, vienā būrī tiek ievietota trušu ģimene, otrā - lapsu ģimene. Un mūsu "zoodārzā" šūnā "sēdošie" atomi-radinieki, zinātniskā veidā - izotopi. Kādi atomi tiek uzskatīti par radiniekiem? Fiziķi ir noskaidrojuši, ka jebkurš atoms sastāv no kodola un elektronu apvalka. Savukārt atoma kodols sastāv no protoniem un neitroniem. Tātad "radinieku" atomu kodoli satur vienādu skaitu protonu un atšķirīgu neitronu skaitu.

Šobrīd tabulā pēdējais ir livermorijs, kas ierakstīts šūnā ar numuru 116. Tik daudz elementu, un katram savs stāsts. Nosaukumos ir daudz interesantu lietu. Parasti elementa nosaukumu deva zinātnieks, kurš to atklāja, un tikai kopš 20. gadsimta sākuma nosaukumus ir piešķīrusi Starptautiskā fundamentālās un lietišķās ķīmijas asociācija.

Daudzi elementi ir nosaukti seno grieķu dievu un mītu varoņu, izcilu zinātnieku vārdā. Ir ģeogrāfiski nosaukumi, tostarp tie, kas saistīti ar Krieviju.

Ir leģenda, ka Mendeļejevam paveicās - viņš tikai sapņoja par galdu. Var būt. Bet izcilais franču zinātnieks Blēzs Paskāls reiz atzīmēja, ka tikai sagatavoti prāti veic nejaušus atklājumus. Un kam bija prāts sagatavots tikšanās ar periodisko tabulu, tas bija Dmitrijs Ivanovičs, jo viņš daudzus gadus bija strādājis pie šīs problēmas.

Tagad dodamies ceļā!

Ūdeņradis (H)

Ūdeņradis “dzīvo” mūsu zoodārza šūnā numur 1. Tā to sauca izcilais zinātnieks Antuāns Lavuazjē. Viņš deva šim elementam nosaukumu ūdeņradis(no grieķu ὕδωρ - “ūdens” un saknes -γεν- “dzemdēt”), kas nozīmē “dzemdēt ūdeni”. Krievu fiziķis un ķīmiķis Mihails Fedorovičs Solovjovs šo nosaukumu pārtulkoja krievu valodā - ūdeņradis. Ūdeņradis tiek apzīmēts ar burtu H, tas ir vienīgais elements, kura izotopiem ir savi nosaukumi: 1 H - protijs, 2 H - deitērijs, 3 H - tritijs, 4 H - kvadijs, 5 H - pentijs, 6 H - heksijs un 7 H - septijs ( augšējais indekss apzīmē kopējo protonu un neitronu skaitu atoma kodolā).

Gandrīz viss mūsu Visums sastāv no ūdeņraža – tas veido 88,6% no visiem atomiem. Kad mēs novērojam Sauli debesīs, mēs redzam milzīgu ūdeņraža bumbu.

Ūdeņradis ir vieglākā gāze, un, šķiet, viņiem ir izdevīgi pildīt balonus, taču tas ir sprādzienbīstams, un viņi labprātāk ar to nejaucas, pat kaitējot nestspējai.

Hēlijs (Viņš)

2. šūna satur hēliju cēlgāzi. Hēlijs savu nosaukumu ieguvis no grieķu Saules nosaukuma – Ἥλιος (Helios), jo tas pirmo reizi tika atklāts uz Saules. Kā tas darbojās?

Pat Īzaks Ņūtons uzzināja, ka gaisma, ko mēs redzam, sastāv no atsevišķām dažādu krāsu līnijām. 19. gadsimta vidū zinātnieki noteica, ka katrai vielai ir savs šādu līniju kopums, tāpat kā katram cilvēkam ir savi pirkstu nospiedumi. Tātad Saules staros tika atrasta spilgti dzeltena līnija, kas nepieder nevienam no iepriekš zināmajiem ķīmiskajiem elementiem. Un tikai trīs gadu desmitus vēlāk uz Zemes tika atrasts hēlijs.

Hēlijs ir inerta gāze. Cits nosaukums ir cēlgāzes. Šādas gāzes nedeg, tāpēc labprātāk ar tām pilda balonus, lai gan hēlijs ir 2 reizes smagāks par ūdeņradi, kas samazina nestspēju.

Hēlijs ir rekordists. Tas pāriet no gāzveida uz šķidru stāvokli, kad visi elementi jau sen ir bijuši cieti: -268,93 ° C temperatūrā un normālā spiedienā vispār nepāriet cietā stāvoklī. Tikai 25 atmosfēru spiedienā un -272,2 ° C temperatūrā hēlijs kļūst ciets.

Litijs (Li)

Šūnu ar numuru 3 aizņem litijs. Litijs savu nosaukumu ieguvis no grieķu vārda λίθος (akmens), jo sākotnēji tas tika atrasts minerālos.

Ir tā sauktais dzelzs koks, kas grimst ūdenī, un ir īpaši viegls metāls litijs – gluži otrādi, tas ūdenī negrimst. Un ne tikai ūdenī - arī jebkurā citā šķidrumā. Litija blīvums ir gandrīz 2 reizes mazāks nekā ūdens blīvums. Tas nemaz neizskatās pēc metāla - tas ir pārāk mīksts. Jā, un viņš ilgu laiku nevarēja peldēt - litijs ūdenī izšķīst ar šņākšanu.

Nelielas litija piedevas palielina alumīnija izturību un elastību, kas ir ļoti svarīgi aviācijā un raķešu zinātnē. Litija peroksīdam reaģējot ar oglekļa dioksīdu, izdalās skābeklis, ko izmanto gaisa attīrīšanai izolētās telpās, piemēram, uz zemūdenēm vai kosmosa kuģiem.

Berilijs (Be)

Šūnā numurs 4 ir berilijs. Nosaukums cēlies no minerāla berila - berilija metāla ražošanas izejvielas. Pats Berils tika nosaukts Indijas pilsētas Belūras vārdā, kuras apkaimē tas ir iegūts kopš seniem laikiem. Kam viņš tad bija vajadzīgs?

Atcerieties Smaragda pilsētas burvi - Lielo un Briesmīgo Gudvinu. Viņš piespieda visus valkāt zaļas brilles, lai viņa pilsēta izskatītos "smaragda" un tāpēc ļoti bagāta. Tātad, smaragds ir viena no berila šķirnēm, daži smaragdi tiek vērtēti vairāk nekā dimants. Tātad senos laikos viņi zināja, kāpēc jāveido berila atradnes.

1896. gada piecu sējumu enciklopēdijā "Visums un cilvēce" izdevumā par beriliju teikts: "Tam nav praktiska pielietojuma." Un pagāja daudz vairāk laika, pirms cilvēki ieraudzīja tās apbrīnojamās īpašības. Piemēram, berilijs ir veicinājis kodolfizikas attīstību. Pēc tā apstarošanas ar hēlija kodoliem zinātnieki atklāja tik svarīgu elementārdaļiņu kā neitronu.

Patiesi unikāls ir berilija sakausējums ar varu – berilija bronzu. Ja lielākā daļa metālu laika gaitā “noveco”, zaudē spēku, tad berilija bronza, gluži pretēji, laika gaitā “kļūst jaunāka”, tās stiprums palielinās. Atsperes no tā praktiski nenolietojas.

Bors (V)

Bors ieņem šūnu numuru 5. Nav jādomā, ka šis elements tika nosaukts Dānijas futbola kluba "Akademisk" vārtsarga Nīla Bora, vēlāk izcilā fiziķa, vārdā. Nē, elements savu nosaukumu ieguvis no persiešu vārda "burakh" vai no arābu vārda "burak" (balts), kas apzīmēja bora savienojumu - boraks. Bet es dodu priekšroku versijai, ka “bietes” nav arābu, bet gan tīri ukraiņu vārds, krievu valodā - “bietes”.

Bors ir ļoti izturīgs materiāls, tam ir visaugstākā stiepes izturība. Ja bora un slāpekļa savienojumu karsē līdz 1350 ° C temperatūrai pie 65 tūkstošu atmosfēru spiediena (tas tagad ir tehniski sasniedzams), tad var iegūt kristālus, kas var saskrāpēt dimantu. Abrazīvie materiāli, kas izgatavoti uz bora savienojumu bāzes, nav zemāki par dimanta materiāliem un tajā pašā laikā ir daudz lētāki par tiem.

Boru parasti ievada krāsaino un melno metālu sakausējumos, lai uzlabotu to īpašības. Bora un ūdeņraža kombinācijas - borāni - ir lieliska raķešu degviela, gandrīz divas reizes efektīvāka nekā tradicionālā. Boram lauksaimniecībā ir darbs: boru pievieno mēslošanas līdzekļiem, jo ​​līdz ar tā trūkumu augsnē daudzu kultūraugu raža manāmi samazinās.

Māksliniece Anna Gorlača

Notiek ielāde...Notiek ielāde...