金属图案第 3 部分 - 其他一切

在现代经济中越来越多地使用锂以及工业和生活世界中最重要的元素钠和钾之后，剩下的碱性元素的时代已经到来。 摆在我们面前的是铷、铯和法郎。

最后三种元素彼此非常相似，同时与钾具有相似的性质，并与它一起形成一个称为钾的亚群。 由于您几乎可以肯定无法用铷和铯进行任何实验，因此您必须满足于它们的反应与钾相似并且它们的化合物与其化合物具有相同溶解度的信息。

1. 光谱学之父：左边是 Robert Wilhelm Bunsen (1811-99)，右边是 Gustav Robert Kirchhoff (1824-87)

光谱学的早期进展

用某些元素的化合物给火焰着色的现象早在烟花释放到游离态之前就已为人所知并用于制造烟花。 十九世纪初，科学家们研究了出现在太阳光中并由加热的化合物发出的光谱线。 1859 年，两位德国物理学家—— 罗伯特·本森 i 古斯塔夫·基尔霍夫 - 建造了一个用于测试发射光的装置 (1)。 第一台分光镜的设计很简单：它由一个将光分成光谱线的棱镜和 带镜头的目镜 为他们的观察（2）。 光谱仪在化学分析中的作用立即引起了人们的注意：物质在火焰的高温下分解成原子，而这些原子发出的只有它们自己特有的线条。

2. G. Kirchhoff 在光谱仪上

3. 金属铯 (http://images-of-elements.com)

本生和基尔霍夫开始了他们的研究，一年后从涂尔干的一个泉水中蒸发了 44 吨矿泉水。 沉积物光谱中出现的线条不能归因于当时已知的任何元素。 本生（他也是一名化学家）从沉积物中分离出一种新元素的氯化物，并为其中所含的金属命名。 经济特区 基于其光谱中的强蓝线（拉丁语=蓝色）（3）。

几个月后，已经在 1861 年，科学家们更详细地检查了盐沉积物的光谱，并发现其中存在另一种元素。 他们能够分离出它的氯化物并确定它的原子质量。 由于光谱中的红线清晰可见，因此将这种新型锂金属命名为 鲁比德 （来自拉丁语 = 深红色）（4）。 通过光谱分析发现两种元素使化学家和物理学家信服。 在随后的几年里，光谱学成为主要的研究工具之一，发现如聚宝盆般如雨后春笋般落下。

4. 金属铷 (http://images-of-elements.com)

鲁比德 它不形成自己的矿物质，铯只是一（5）种。 两种元素。 地球表层含有 0,029% 的铷（元素丰度列表中的第 17 位）和 0,0007% 的铯（第 39 位）。 它们不是生物元素，但一些植物选择性地储存铷，例如烟草和甜菜。 从物理化学的角度来看，这两种金属都是“类固醇上的钾”：更柔软、更易熔，甚至更具反应性（例如，它们在空气中自燃，甚至与水发生反应并发生爆炸）。

通过 它是最“金属”的元素（在化学中，不是通俗意义上的）。 如上所述，它们的化合物的性质也与类似的钾化合物相似。

5 铯榴石是唯一的铯矿物 (USGS)

金属铷 铯是通过在真空中用镁或钙还原它们的化合物而获得的。 由于它们只需要生产某些类型的光伏电池（入射光很容易从其表面发射电子），因此铷和铯的年产量在数百公斤左右。 它们的化合物也没有被广泛使用。

与钾一样， 铷的同位素之一是放射性的. Rb-87的半衰期为50亿年，所以辐射非常低。 这种同位素用于测定岩石的年代。 铯没有天然存在的放射性同位素，但 CS-137的 是核反应堆中铀的裂变产物之一。 它与乏燃料棒分离，因为这种同位素被用作 g 辐射源，例如，用于破坏癌性肿瘤。

为了纪念法国

6.法语的发现者——玛格丽特佩雷（1909-75）

门捷列夫已经预见到比铯更重的锂金属的存在，并给它起了一个临时名称。 化学家已经在其他锂矿物中寻找它，因为和它们的亲戚一样，它应该在那里。 好几次它似乎被发现了，虽然是假设性的，但从未实现。

在 87 年代初期，很明显元素 1914 具有放射性。 227 年，奥地利物理学家接近发现。 S. Meyer、W. Hess 和 F. Panet 观察到锕 89 制剂的微弱 α 发射（除了大量分泌的 β 粒子）。 由于锕的原子序数为 87，而 α 粒子的发射是由于元素“还原”到元素周期表中的两个位置，因此原子序数为 223、质量数为 XNUMX 的同位素应该是 α 粒子然而，类似的能量（空气中粒子的范围与它们的能量成比例地测量）也会发出镤同位素，其他科学家认为该药物受到污染。

战争很快爆发，一切都被遗忘了。 30 年代，设计了粒子加速器并获得了第一批人造元素，例如期待已久的原子序数为 85 的 astatium。就元素 87 而言，当时的技术水平无法获得必要数量的合成材料。 法国物理学家意外成功 玛格丽特佩雷, Maria Sklodowska-Curie (6) 的学生。 她和 227 年前的奥地利人一样，研究了锕 XNUMX 的衰变。 科技进步让获得纯正制剂成为可能，这一次没有人怀疑他终于被认出来了。 探险家给他起了名字 法国人 为了纪念他们的祖国。 87 号元素是最后在矿物中发现的，后来的都是人工获得的。

弗兰斯 它是在放射性系列的侧支中形成的，过程效率低，而且寿命很短。 Perey 夫人发现的最强同位素 Fr-223 的半衰期刚刚超过 20 分钟（意味着一小时后只剩下原始量的 1/8）。 据计算，整个地球仅含有大约 30 克法郎（在衰变同位素和新形成的同位素之间建立了平衡）。

虽然没有得到法郎化合物的可见部分，但对其性质进行了研究，发现它属于碱性基团。 例如，当将高氯酸盐添加到含有法郎和钾离子的溶液中时，沉淀物将具有放射性，而不是溶液。 这种行为证明了 FrClO₄ 微溶（与 KClO 沉淀₄)，钫的性质与钾的性质相似。

法国，他怎么会……

......如果我能得到一个肉眼可见的样本？ 当然，像蜡一样柔软，也许带有金色（上面的铯非常柔软，呈淡黄色）。 它会在 20-25°C 融化并在 650°C 左右蒸发（根据上一集的数据估算）。 此外，它具有很强的化学活性。 因此，应将其存放在没有氧气和水分的环境中，并应存放在防辐射的容器中。 有必要快点进行实验，因为再过几个小时就几乎没有法语了。

荣誉锂

还记得去年卤素循环中的伪卤素吗？ 这些离子的行为类似于 Cl 等阴离子^– 或者没有^–. 这些包括，例如，氰化物 CN^– 和 SCN 痣^–，形成溶解度与第 17 族阴离子相似的盐。

立陶宛人还有一个追随者，就是铵离子NH。 ₄ ⁺ - 氨水溶解（溶液呈碱性，但弱于碱金属氢氧化物）并与酸反应的产物。 该离子类似地与较重的碱金属发生反应，其最密切的关系是与钾的关系，例如，它与钾阳离子的大小相似，并且经常取代其天然化合物中的 K+。 锂金属的反应性太强，无法通过电解盐和氢氧化物的水溶液获得。 使用汞电极，获得金属汞溶液（汞齐）。 铵离子与碱金属非常相似，因此它也形成汞齐。

在系统的分析过程中 L.镁离子材料 是最后一个被发现的。 原因是它们的氯化物、硫酸盐和硫化物具有良好的溶解性，这意味着它们不会在先前添加的用于确定样品中是否存在较重金属的试剂的作用下沉淀。 尽管铵盐也是高度可溶的，但它们在分析的一开始就被检测到，因为它们不能承受溶液的加热和蒸发（它们很容易随着氨的释放而分解）。 这个过程可能每个人都知道：将强碱（NaOH 或 KOH）溶液添加到样品中，这会导致氨的释放。

山姆 氨 它是通过气味或将一张用水润湿的通用纸贴在试管颈部来检测的。 氨气₃ 溶于水使溶液呈碱性并使纸变蓝。

7、铵离子检测：左图为试纸条在释放氨的作用下呈蓝色，右图为纳氏试验阳性结果

如果通过气味检测到氨，请记住实验室使用鼻子的规则。 因此，不要靠在反应容器上，用手扇动将蒸气引向自己，不要“满胸”地吸入空气，而是让化合物的香气自行到达鼻子。

铵盐的溶解度与类似的钾化合物相似，因此制备高氯酸铵可能很诱人。₄CLO₄ 以及与钴的复合化合物（详见上一集）。 然而，所提出的方法不适用于检测样品中极少量的氨和铵离子。 在实验室中，Nessler 试剂用于此目的，即使在微量 NH 存在的情况下也会沉淀或改变颜色₃ （7）。

但是，我强烈建议不要在家中进行合适的测试，因为有必要使用有毒的汞化合物。

等到您在导师的专业监督下进入专业实验室。 化学很吸引人，但是——对于那些不知道或粗心的人来说——它可能很危险。

Смотритетакже：