Таллий
Хатчинсонит (TlPbAs5S9)
| Оглавление | Видео опыты по химии | На главную страницу |
|
Химия и Химики № 1 2012 Предварительный вариант |
Открытие элементов и происхождение их названий Фигуровский Н.А. |
|
Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter
После того как с помощью спектроскопа были открыты рубидий и цезий, этот метод нашел широкое применение в химических исследованиях. Им пользовался и английский ученый Kрукс, открывший в 1863 г. таллий. За 10 лет до своего открытия Крукс проводил работу по извлечению селена из пыли, образующейся в камерах сернокислотного завода в Тильпероде (Германия). В отходах после операций по извлечению селена Крукс подозревал наличие теллура, но работа по каким-то причинам была отложена, и отходы долгое время сохранялись в лаборатории. Когда в 1861 г. в распоряжении Крукса оказался спектроскоп, он решил воспользоваться им, чтобы сразу же установить, содержится ли в отходах теллур. Внеся пробу в пламя горелки и ожидая увидеть линии теллура, Крукс с изумлением увидел ярко-зеленую линию, никогда им не наблюдавшуюся при спектроскопических исследованиях. Линия эта, однако, быстро исчезала (из-за летучести соединения), но появлялась вновь с каждой свежей пробой. Многократно повторив опыт и систематически обследовав спектры элементов, содержащихся в отходах (сурьмы, мышьяка, осмия, селена и теллура), Крукс убедился, что он имеет дело с неизвестным еще элементом. Так как Крукс не располагал большим запасом отходов, ему удалось выделить лишь очень малое количество элемента, которому он дал название таллий от греч. - молодая зеленая ветвь. Почти одновременно с Круксом новый элемент открыл французский химик Лами. Характерно, что открытие было сделано тем же путем (спектроскопически) и на том же материале (камерный шлам сернокислотного производства в Лоосе). Лами получил 14 г металлического таллия и подробно описал его свойства, но его сообщение опоздало на несколько месяцев и приоритет открытия остался за Круксом. |
|
Таллий |
|
Хатчинсонит (TlPbAs5S9) |
|
Свинец (англ. Lead, франц. Plomb, нем. Blei) известен с III-II тысячелетия до н. э. в Месопотамии, Египте и других древних странах, где из него изготовляли большие кирпичи (чушки), статуи богов и царей, печати и различные предметы быта. Из свинца делали бронзу, а также таблички для письма острым твердым предметом. В более позднее время римляне стали изготовлять из свинца трубы для водопроводов. В древности свинец сопоставлялся с планетой Сатурн и часто именовался сатурном. В средние века благодаря своему тяжелому весу свинец играл особую роль в алхимических операциях, ему приписывали способность легко превращаться в золото. Вплоть до XVII в. свинец нередко путали с оловом. На древнеславянских языках он именовался оловом; это название сохранилось в современном чешском языке (Olovo). Древнегреческое название свинца, вероятно, связано с какой-либо местностью. Некоторые филологи сопоставляют греческое название с латинским Plumbum и утверждают, что последнее слово образовалось из mlumbum. Другие указывают, что оба эти названия произошли от санскритского bahu-mala (очень грязный); в XVII в. различали Plumbum album (белый свинец, т. е. олово) и Plumbum nigrum (черный свинец). В алхимической литературе свинец имел множество названий, часть которых принадлежала к тайным. Греческое название алхимики иногда переводили как plumbago - свинцовая руда. Немецкое Blei обычно производят не от лат. Plumbum, несмотря на явное созвучие, а от древнегерманского blio (bliw) и связанного с ним литовского bleivas (свет, ясный), но это мало достоверно. С названием Blei связано англ. Lead и датское Lood. Неясно происхождение русского слова свинец (литовск. scwinas). Автор этих строк в свое время предложил связывать это название со словом вино, так как у древних римлян (и на Кавказе) вино хранили в свинцовых сосудах, придававших ему своеобразный вкус; этот вкус ценили столь высоко, что не обращали внимания на возможность отравления ядовитыми веществами. |
Свинец |
Водопроводная труба из свинца в Риме |
Планета Сатурн |
|
История висмута (англ. Bismuth, франц. Bismuth, нем. Wismut) сложна, так как вплоть до XVIII в. этот металл путали со свинцом, оловом и сурьмой. Как своеобразный металл, а также в виде солей, висмут был известен в Центральной Европе с XV в. под разными названиями. Он упоминается у многих авторов книг XV-XVII вв., в частности, у Валентина и Парацельса; его производство описано Агриколой. Липпман в своей книге "Geschichte des Wismuts zwischen 1460 und 1800" (1930) приводит 21 название металла, встречающееся в литературе XV-XVII вв. В "Алхимическом словаре" Руланда (1612) висмут (Bisematum) объясняется как "всякий легчайший, бледнейший и дешевейший свинец", в другом месте "Словаря" говорится о белом висмуте, как синониме альбедо (albedo - белое), белом марказите (под которым, однако, понимали не минерал FeS2, а некоторые металлические руды), свинцовой золе (Plumbum cinereum) и др. В XVI и XVII вв. висмут широко применялся в сплавах (в частности, в типографском сплаве), а его соли - в медицине и косметике, но лишь в XVIII в. Потт и Бергман установили его различия от других металлов и предложили считать висмут простым телом. Происхождение названия висмута неясно. По мнению Липпмана, наиболее вероятно, что оно произошло от горняцких слов wis и mat (искаженно weisse masse и weisse materia), т. е. белая масса, белая материя. В русской научной литературе сведения о висмуте имеются у Ломоносова в его "Первых основаниях металлургии". В "Словаре химическом" Кадета, изданном Севергиным в 1810 г., висмут и некоторые его соединения описаны довольно подробно и приведены многие синонимы названия: демогоргон (Demogorgon), глаура (Glaure), нимфа (Nimphe), стекловатое (хрупкое) олово (Etain de glace), серое олово (Etain gris). В начале XIX в. висмут в России называли иногда визмутом и бисмутом. |
Висмут |
Висмут с тонкой пленкой оксида |
|
В 1898 г., исследуя урановую смолку из Богемии, содержащую до 75% урана, Кюри-Склодовская заметила, что смолка обладает значительно более высокой радиоактивностью, чем чистые препараты урана, выделенные из той же смолки. Это позволило предположить, что в минерале содержится один или несколько новых элементов высокой радиоактивности. В июле того же года Кюри-Склодовская сделала полный анализ урановой смолки, тщательно контролируя радиоактивность каждого выделенного из нее продукта. Анализ оказался очень сложным, так как в минерале содержалось несколько элементов. Повышенную радиоактивность имели две фракции; одна из них содержала соли висмута, другая - соли бария. Из висмутовой фракции был выделен продукт, активность которого в 400 раз превышала активность урана. Кюри-Склодовская пришла к естественному выводу, что столь высокая активность обусловлена присутствием солей какого-то доселе неизвестного металла. Она назвала его полонием (Polonium) в честь своей родины Польши (лат. Polonia - Польша). Однако несколько лет после этого открытия существование полония считалось спорным. В 1902 г. Марквальд проверил анализ урановой смолки на большом количестве минерала (около 2 тонн). Он выделил висмутовую фракцию, обнаружил в ней "новый" элемент и назвал его радиотеллуром (Radiotellurium), так как, будучи сильно радиоактивным, по другим свойствам металл был похож на теллур. Как определил Марквальд, выделенная им соль радиотеллура в миллион раз активнее урана и в 1000 раз активнее полония. Элемент имеет атомный вес 212 и плотность 9,3. Менделеев в свое время предсказал существование элемента с такими свойствами и по его предполагаемому положению в периодической системе назвал элемент дви-теллуром. Кроме того, выводы Марквальда были подтверждены несколькими исследователями. Однако вскоре Резерфорд установил, что радиотеллур является одним из продуктов радиоактивного распада ряда урана, и назвал элемент Rа-F (Radium-F). Только через несколько лет стало очевидным, что полоний, радиотеллур и радий-F представляют собой один и тот же элемент, обладающий α- и γ-излучением и периодом полураспада около 140 дней. В результате этого было признано, что приоритет открытия нового элемента принадлежит польской ученой, и оставлено название, предложенное ею. |
Полоний (тонкая пленка) |
Мария Склодовская-Кюри |
|
Астат (франц. Astate, англ. Astatine, нем. Astat) - элемент подгруппы галогенов VII группы периодической системы. До своего открытия он был известен под именем, данным Менделеевым - эка-иод (Eka-Iodum). Было очевидно, что элемент 85 должен обладать интересными промежуточными свойствами: с одной стороны, активностью галогенов, с другой - металлическими свойствами. Поэтому с конца XIX в. велись интенсивные поиски этого элемента в различных минералах. Несколько раз появлялись сообщения об его открытии, но эти сообщения не подтверждались. Авторы мнимых открытий давали элементу 85 разные названия: дакин (Dacinum - от названия древней страны даков, соплеменников готов, в средней Европе), гельвеций (Helvetium - от старинного названия Швейцарии, Гельвеция), англогельвеций (Anglohelvetium), лептин (от греч. - слабый, шаткий, обездоленный) и др. В 1931 г. Аллисон с сотрудниками Политехнического института штата Алабама в США сообщил, что ему удалось обнаружить в растворе, извлеченном из монацитного песка с помощью магнетооптических методов, следы элемента 85, которому он дал название алабамий (Alabamium); под этим названием элемент 85 фигурировал в учебниках и справочниках до 1947 г. Реально, однако, один из изотопов элемента 85 (астат-211) был получен лишь в 1940 г. Корсоном, Маккензи и Сегре в циклотроне, где производилась бомбардировка висмута быстрыми α-частицами. Период полураспада этого изотопа оказался всего 7,2 часа. Вскоре (1942-1943) было установлено, что изотопы элемента 85 образуются во всех трех рядах радиоактивного распада. Элемент 85 получил свое название астат (Astatium) в 1947 г. в статье авторов открытия (Nature, 159, 24, 1947). Название произведено от греч. - неустойчивый, шаткий, так как все изотопы астата оказались короткоживущими. До недавнего времени в русской литературе элемент 85 называли астатин, что нельзя признать правильным, имея в виду слово, от которого образовано название. |
Уранинит (настуран, урановая смолка). Астат-218 входит в радиоактивный ряд урана-238. Следы астата содержатся в минералах урана |
Эмилио Сегре |
|
Изучая ионизацию воздуха радиоактивными веществами, супруги Кюри заметили, что различные тела, находящиеся вблизи радиоактивного источника, приобретают радиоактивные свойства, которые сохраняются некоторое время после удаления радиоактивного препарата. Мария Кюри-Склодовская назвала это явление индуцированной активностью. Другие исследователи и, прежде всего Резерфорд, пытались в 1899-1900 гг. объяснить это явление тем, что радиоактивное тело образует некоторое радиоактивное истечение, или эманацию (от лат. emanare - истекать и emanatio - истечение), пропитывающие окружающие тела. Как оказалось, это явление свойственно не только препаратам радия, но и препаратам тория и актиния, хотя период индуцированной активности в последних случаях меньше, чем в случае радия. Обнаружилось также, что эманация способна вызывать фосфоресценцию некоторых веществ, например осадка сернистого цинка. Менделеев описал этот опыт, продемонстрированный ему супругами Кюри, весной 1902 г. Вскоре Резерфорду и Содди удалось доказать, что эманация - это газообразное вещество, которое подчиняется закону Бойля и при охлаждении переходит в жидкое состояние, а исследование ее химических свойств показало, что эманация представляет собой инертный газ с атомным весом 222 (установленным позднее). Название эманация (Emanation) предложено Резерфордом, обнаружившим, что ее образование из радия сопровождается выделением гелия. Позднее это название было изменено на "эманация радия (Radium Emanation - Rа-Em)" с тем, чтобы отличать ее от эманаций тория и актиния, которые в дальнейшем оказались изотопами эманации радия. В 1911 г. Рамзай, определивший атомный вес эманации радия, дал ей новое название "нитон (Niton)" от лат. nitens - блестящий, светящийся; этим названием он, очевидно, желал подчеркнуть свойство газа вызывать фосфоресценцию некоторых веществ. Позже, однако, было принято более точное название радон (Radon) - производное от слова "радий". Эманации тория и актиния (изотопы радона) стали именовать тороном (Thoron) и актиноном (Actinon). |
Свечение радона |
Несмотря на свою радиоактивность, радон нашел применение в медицине. Так, радоновые ванны используют при лечении в различных санаториях уже много лет. |
|
Франций - один из четырех элементов периодической системы элементов Менделеева, которые были открыты "в последнюю очередь". Действительно, к 1925 г. заполнились все клетки таблицы элементов, за исключением 43, 61, 85 и 87. Многочисленные попытки открыть эти недостающие элементы долгое время оставались безуспешными. Элемент 87 (эка-цезий Менделеева) искали главным образом в цезиевых минералах, надеясь обнаружить его в качестве спутника цезия. В 1929 г. Аллисон и Мэрфи сообщили об открытии ими эка-цезия в минерале лепидолит; они назвали новый элемент виргинием в честь штата США - родины Аллисона. В 1939 г. Хулубей обнаружил элемент 87 в поллуксе и наименовал его молдавий. Другие авторы также выступали с сообщениями об открытии эка-цезия 87, и коллекция его названий обогатилась алкалинием и руссием. Однако все эти открытия были ошибочными. В 1939 г. Перей из института Кюри в Париже занималась очисткой препарата актиния (Ас-227) от разнообразных продуктов радиоактивного распада. Проводя тщательно контролируемые операции, она обнаружила β-излучение, которое не могло принадлежать ни одному из известных в то время изотопов актиниевого ряда распада. Однако более глубокое изучение распада актиния показало, что распад происходит не только по основной цепи Ас-RаАс-АсХ, но и по боковой Ас-АсК-АсХ с образованием неизвестного изотопа с периодом полураспада 21 мин. Изотоп получил временное обозначение АсК. Когда его подвергли химическому исследованию, оказалось, что его свойства соответствуют свойствам эка-цезия. После второй мировой войны, прервавшей работу Перей, ее выводы были полностью подтверждены. В 1946 г. Перей предложила назвать элемент 87 францием в честь ее родины, а обозначение АсК осталось за соответствующим изотопом в ряду радиоактивного распада актиния. Некоторое время считалось, что франций образуется только при α-распаде актиния. Однако после того как был открыт нептуний и изучен ряд его радиоактивного распада, было доказано образование изотопа франция-221 с периодом полураспада 5 мин. при α-распаде изотопа актиния-225. Франций, как и астат, весьма редкий элемент; первоначально он имел символ не Fr, а Fa. |
Схема распада Ac-227 |
Маргарита Перей |
|
Вскоре после открытия Беккерелем урановых лучей (1896) супруги Кюри начали исследования воздуха, ионизированного солями урана. Первым результатом их работы явилось установление того факта, что интенсивность уранового излучения пропорциональна количеству урана и не зависит ни от природы его соединения, ни от температуры, ни от освещенности. Иными словами, урановое излучение является свойством атомов урана. Вскоре нашли, что подобно урану воздух ионизируют и соединения тория. Супруги Кюри назвали излучающие свойства атомов некоторых элементов радиоактивностью. Несколько позже супруги Кюри обнаружили, что некоторые образцы урановых минералов, например урановая смолка, имеют значительно большую радиоактивность, чем это можно было ожидать, судя по количеству содержащегося в них урана. В апреле 1898 г. они сообщили Парижской академии наук о своем объяснении этой аномалии: в подобных минералах содержатся очень небольшие количества особого элемента высокой радиоактивности. В связи с этим предположением была начата работа по химическому разделению урановой смолки. Повышенную радиоактивность обнаружили, как упоминалось раньше, фракции, содержащие соли висмута или соли бария, и, таким образом, речь шла не об одном, а о двух неизвестных элементах. После открытия полония супруги Кюри продолжали исследования бариевой фракции и 26 декабря 1898 г. сообщили, что различные основания заставляют их "уверенно говорить, что радиоактивное вещество содержит новый элемент, которому мы желаем дать название радий (Radium)". Слово радий происходит от лат. radius (луч). Чтобы выделить чистый препарат нового элемента, супругам Кюри пришлось провести oгромную работу по переработке около 1000 кг остатков урановой смолки, полученной из Богемии. В 1902 г. они выделили 0,1 г чистого препарата радия и определили его атомный вес - 225; по химическим свойствам радий оказался аналогом бария. В 1910 г. Мария Кюри-Склодовская и Добьерн получили металлический радий. |
Радий |
Белый люминофор, содержащий радий, обеспечивает подсветку циферблата и стрелок часов. |
|
< Содержание >
< Часть 1 >
< Часть 2 >
< Часть 3 >
< Часть 4 >
< Часть 5 > < Часть 6 > < Часть 7 > < Часть 8 > < Часть 9 > < Часть 10 > < Часть 11 > |