Оповідання з хімії
- Автор: Фиалков Юрий Яковлевич
- Год: 1960
- Язык: украинский
- Год: Радянська школа
- Жанр: Детское образовательние
Электронная книга - «Оповідання з хімії». Краткое содержание книги:
В цих нарисах, написаних науково-популярною мовою, висвітлюється значення сучасної хімії для народного господарства, для поліпшення добробуту радянських людей.
В кожному нарисі докладно розглядаються перспективи розвитку даної галузі хімії в найближчі десятиріччя.
Книга розрахована на учнів старших класів.
— Як? — спитає читач. — Елемент, відомий лише років з двадцять, вивчений краще, ніж, скажімо, залізо, з яким люди ознайомились ще на зорі свого розвитку? Плутоній, якого після його відкриття навряд чи добули більше однієї тонни, вивчений краще, ніж, скажімо, кремній, запаси якого на поверхні Землі обчислюються астрономічним числом тонн?
Справді так. Що й казати: факт надто цікавий. Цікавий, але не такий вже дивний. Я вже згадував, що плутоній є основним вихідним матеріалом для виготовлення термоядерної зброї. Проблема одержання плутонію в свій час була така гостра, що нею займались сотні лабораторій в різних країнах, займались гарячково.
Щоб виділити плутоній з матеріалів атомних котлів, треба всебічно вивчити його властивості, а також властивості численних його сполук. Над одними і тими ж проблемами працювали різні лабораторії. Після розсекречення цих робіт виявилось, що багато вчених приходили до однакових результатів, ідучи до них різними шляхами. Через це не лишилось буквально жодної ділянки хімії плутонію, куди не заглянуло б допитливе око вченого-дослідника.
Для більшості зауранових елементів одержано по декілька ізотопів. Для нептунію їх відомо 11, для плутонію — 14. Дуже старанно вивчені властивості кожного з ізотопів зауранових елементів у відношенні здатності випускати радіоактивні промені, бо у переважній більшості випадків, за винятком плутонію, всі ці елементи добувають у дуже малих кількостях. Тому їх виявляють не хімічним аналізом, як це роблять із звичайними елементами, а способом визначення типу й енергії випромінювання. Сучасні методи дослідження дозволяють виявити розпад навіть одного окремого атома.
Вивчення хімічних властивостей зауранових елементів дало, на перший погляд, дуже дивні результати. Виявилось, що всі ці елементи за своїми хімічними властивостями схожі один на одного. Так, всі вони у водних розчинах можуть давати солі з валентністю металу +3. В свою чергу трансуранові елементи дуже нагадують уран. Властивості аналогічних сполук цих елементів виявились навдивовижу подібними.
Що ж у цій подібності могло здивувати хіміків? Спробуємо відповісти. Закрийте рукою чи аркушем паперу групу елементів на таблиці періодичної системи, позначену як сімейство актиноїдів, і уявіть собі хіміка сорокових років, який розглядає цю таблицю. Тоді вона мала саме такий вигляд. Що міг сказати цей вчений про властивості не вивченого, але відкритого вже елемента 93? Насамперед те, що цей елемент за своїми властивостями подібний до елемента ренію, бо клітина 93 припадає на сьому групу періодичної системи і елемент, який стоїть у цій клітині, мусить знаходитись під ренієм. З такою ж упевненістю він міг сказати, що 94 елемент буде подібний до осмію, бо мусить знаходитись саме під ним.
Але насправді все було не так. Зауранові елементи зовсім не були схожі на своїх імовірних аналогів, зате були схожі один на одного, як рідні брати. Ці елементи справді є рідними братами, але не з народження, а з глибших причин.
Читач, певно, вже звернув увагу на те, що в періодичній системі після елемента з порядковим номером 56 іде клітина, в якій стоять номери 57–71. 15 елементів у одній клітині! Або, правильніше, 15 клітин в одній! У чому ж річ?
Відомо, що зовнішня електронна оболонка атома кожного елемента періодичної системи Менделєєва відрізняється від зовнішньої оболонки атомів сусідніх елементів. Так, наприклад, літій має на зовнішній оболонці 1 електрон, берилій — 2, бор — 3 і т. д. Саме це число електронів на зовнішній електронній оболонці визначає хімічні властивості елементів.
Ось елемент лантан — перший член сімейства під назвою лантаноїдів, тобто лантаноподібних. У нього на зовнішній електронній оболонці три електрони, тому він тривалентний. Ми повинні були б припустити, що наступний за лантаном елемент — церій — матиме на зовнішній електронній оболонці чотири електрони. Однак на зовнішній електронній оболонці церію, як і в лантана, три електрони. Куди дівся ще один електрон? Виявляється, він заповнює одну з внутрішніх електронних оболонок.
Те ж саме спостерігається і в інших лантаноїдів. Всі вони — і празеодим, і прометій, і неодим аж по елемент 71 — мають на зовнішньому електронному шарі три електрони, зате заповнюються в них внутрішні електронні рівні. Ось чому всі ці 15 елементів своїми хімічними та фізичними властивостями надзвичайно подібні один до одного. Недаром проблема відокремлення одного від одного лантаноїдів, або, як ще їх називають, рідкісноземельних елементів, була до останніх років одним з найважчих завдань хімії.