18 элемент в таблице менделеева: Названия химических элементов

Содержание

Названия химических элементов

Названия химических элементов

Названия химических элементов

Z Символ Name Название
1 H Hydrogen Водород
2 He Helium Гелий
3 Li Lithium Литий
4 Be Beryllium Бериллий
5 B Boron Бор
6 C Carbon Углерод
7 N Nitrogen Азот
8 O Oxygen Кислород
9 F Fluorine Фтор
10 Ne Neon Неон
11 Na Sodium Натрий
12 Mg Magnesium Магний
13 Al Aluminium Алюминий
14 Si Silicon Кремний
15 P
Phosphorus
Фосфор
16 S Sulfur Сера
17 Cl Chlorine Хлор
18 Ar Argon Аргон
19 K Potassium Калий
20 Ca Calcium Кальций
21 Sc Scandium Скандий
22 Ti Titanium Титан
23 V Vanadium Ванадий
24 Cr Chromium Хром
25 Mn Manganese Марганец
26 Fe Iron Железо
27 Co Cobalt Кобальт
28 Ni Nickel Никель
29 Cu Copper Медь
30 Zn Zinc Цинк
31 Ga Gallium Галлий
32
Ge
Germanium Германий
33 As Arsenic Мышьяк
34 Se Selenium Селен
35 Br Bromine Бром
36 Kr Krypton Криптон
37 Rb Rubidium Рубидий
38 Sr Strontium Стронций
39 Y Yttrium Иттрий
40 Zr
Zirconium
Цирконий
41 Nb Niobium Ниобий
42 Mo Molybdenum Молибден
43 Tc Technetium Технеций
44 Ru Ruthenium Рутений
45 Rh Rhodium Родий
46 Pd Palladium Палладий
47 Ag Silver Серебро
48 Cd Cadmium
Кадмий
49 In Indium Индий
50 Sn Tin Олово
51 Sb Antimony Сурьма
52 Te Tellurium Теллур
53 I Iodine Иод
54 Xe Xenon Ксенон
55 Cs Caesium Цезий
56 Ba Barium Барий
57 La Lanthanum Лантан
58 Ce Cerium Церий
59 Pr Praseodymium Празеодим
60 Nd Neodymium Неодим
61 Pm Promethium Прометий
62 Sm Samarium Самарий
63 Eu Europium Европий
64 Gd Gadolinium Гадолиний
65
Tb
Terbium Тербий
66 Dy Dysprosium Диспрозий
67 Ho Holmium Гольмий
68 Er Erbium Эрбий
69 Tm Thulium Тулий
70 Yb Ytterbium Иттербий
71 Lu Lutetium Лютеций
72 Hf Hafnium Гафний
73 Ta Tantalum Тантал
74 W Tungsten Вольфрам
75 Re Rhenium Рений
76 Os Osmium Осмий
77 Ir Iridium Иридий
78 Pt Platinum Платина
79 Au Gold Золото
80 Hg Mercury Ртуть
81 Tl Thallium Таллий
82 Pb Lead Свинец
83 Bi Bismuth Висмут
84 Po Polonium Полоний
85 At Astatine Астат
86 Rn Radon Радон
87 Fr Francium Франций
88 Ra Radium Радий
89 Ac Actinium Актиний
90
Th
Thorium Торий
91 Pa Protactinium Протактиний
92 U Uranium Уран
93 Np Neptunium Нептуний
94 Pu Plutonium Плутоний
95 Am Americium Америций
96 Cm Curium Кюрий
97 Bk Berkelium Берклий
98 Cf Californium Калифорний
99 Es Einsteinium Эйнштейний
100 Fm Fermium Фермий
101 Md Mendelevium Менделевий
102 No Nobelium Нобелий
103 Lr Lawrencium Лоуренсий
104 Rf Rutherfordium Резерфордий
105 Db Dubnium Дубний
106 Sg Seaborgium Сиборгий
107 Bh Bohrium Борий
108 Hs Hassium Хассий
109 Mt Meitnerium Мейтнерий
110 Ds Darmstadtium Дармштадтий
111 Rg Roentgenium Рентгений
112 Cn Copernicium Коперниций
113* Nh Nihonium Нихоний
114 Fl Flerovium Флеровий
115* Mc Moscovium Московий
116 Lv Livermorium Ливерморий
117* Ts Tennessine Тенессин
118* Og Oganesson Оганессон

Символы и названия элементов даны по материалам 2009 г. IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) (см. Pure Appl. Chem., 2011, 83, 359-396).
ATOMIC WEIGHTS OF THE ELEMENTS 2009
Имена flerovium (Fl) для 114-го элемента и livermorium (Lv) для 116-го элемента были одобрены (см. Pure Appl. Chem., 2012, 84, 1669-1672)

* После утверждения открытия этих элементов, первооткрывателям было предложено дать им имена. Отдел неорганической химии IUPAC рассмотрел эти предложения и рекомендует их для принятия. До официального утверждения имен советом IUPAC, проходит пятимесячного публичное обсуждение, которое закончится 8 ноября 2016 года.(см. http://iupac.org/elements.html)

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ • Большая российская энциклопедия

ПЕРИОДИ́ЧЕСКАЯ СИСТЕ́МА ХИМИ́ЧЕ­СКИХ ЭЛЕМЕ́НТОВ, упо­ря­до­чен­ное мно­же­ст­во хи­мич. эле­мен­тов и их ес­теств. клас­си­фи­ка­ция. Яв­ля­ет­ся таб­лич­ным пред­став­ле­ни­ем пе­рио­ди­че­ско­го за­ко­на, от­кры­то­го Д.  И. Мен­де­лее­вым. Про­об­ра­зом П. с. х. э. слу­жит таб­ли­ца «Опыт сис­те­мы эле­мен­тов, ос­но­ван­ной на их атом­ном ве­се и хи­ми­че­ском сход­ст­ве», со­став­лен­ная Мен­де­лее­вым в 1869 (рис. 1). По ме­ре со­вер­шен­ст­во­ва­ния этой таб­ли­цы Мен­де­ле­ев раз­вил пред­став­ле­ния о пе­рио­дах и груп­пах эле­мен­тов и о мес­те ка­ж­до­го эле­мен­та в сис­те­ме. К 1871 в кн. «Ос­но­вы хи­мии» Мен­де­лее­вым бы­ла вклю­че­на «Ес­те­ст­вен­ная сис­те­ма эле­мен­тов Д. Мен­де­лее­ва» – пер­вая клас­сич. ко­рот­кая фор­ма П. с. х. э. Опи­ра­ясь на неё, Мен­де­ле­ев вы­пол­нил впо­след­ст­вии оп­рав­дав­ший­ся про­гноз су­ще­ст­во­ва­ния и свойств не­из­вест­ных в то вре­мя эле­мен­тов (Ga, Sc, Ge).

Рис. 1. Таблица, составленная Д. И. Менделеевым 1. 3.1869.

Фи­зич. смысл пе­рио­дич­но­сти в свой­ст­вах эле­мен­тов стал ясен по­сле по­яв­ле­ния пла­не­тар­ной мо­де­ли ато­ма (Э. Ре­зер­форд, 1911) и бы­ло по­ка­за­но (ни­дерл. фи­зик А. ван ден Брук и Г. Моз­ли, 1913–14), что по­ряд­ко­вый но­мер эле­мен­та в П. с. х. э. ра­вен по­ло­жи­тель­но­му за­ря­ду (Z) яд­ра ато­ма. Тео­рия П. с. х. э. в осн. соз­да­на Н. Бо­ром (1913–21) на ба­зе кван­то­вой мо­де­ли ато­ма. Бор раз­ра­бо­тал схе­му по­строе­ния элек­трон­ных кон­фи­гу­ра­ций ато­мов по ме­ре воз­рас­та­ния Z, опи­раю­щую­ся на оп­ре­де­лён­ную по­сле­до­ва­тель­ность за­пол­не­ния элек­тро­на­ми обо­ло­чек и по­до­бо­ло­чек в ато­мах с рос­том чис­ла Z.

Совр. П. с. х. э. вклю­ча­ет бо­лее ста хи­мич. эле­мен­тов. Наи­бо­лее тя­жё­лые эле­мен­ты по­лу­че­ны ядер­ным син­те­зом. По­ря­док за­пол­не­ния элек­тро­на­ми уров­ней в ато­мах оп­ре­де­ля­ет­ся пра­ви­ла­ми, со­во­куп­ность ко­то­рых на­зы­ва­ют «прин­ци­пом по­строе­ния»: за­пол­не­ние атом­ных ор­би­та­лей (АО) про­ис­хо­дит в по­ряд­ке уве­ли­че­ния энер­гии ор­би­та­лей: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 6d и т. д.; со­глас­но Пау­ли прин­ци­пу, ка­ж­дая АО (ха­рак­те­ри­зу­ет­ся кван­то­вы­ми чис­ла­ми n, l, m) мо­жет содер­жать не бо­лее 2 элек­тро­нов; АО с оди­на­ко­вы­ми l и n за­пол­ня­ют­ся так, что­бы сум­мар­ный спин элек­тро­нов был мак­си­ма­лен (т.  е. за­пол­ня­ет­ся макс. чис­ло АО с раз­ны­ми m по Хун­да пра­ви­лу).

Рис. 2. Короткий вариант периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева (в соответствии с данными ИЮПАК на 1973).

Сог­лас­но (n+l)-пра­ви­лу Клеч­ков­ско­го, по­строе­ние элек­трон­ных кон­фи­гу­ра­ций гл. обр. про­ис­хо­дит в со­от­вет­ст­вии с по­сле­до­ва­тель­ным уве­ли­че­ни­ем сум­мы (n+l). При этом в пре­де­лах ка­ж­дой та­кой сум­мы сна­ча­ла за­пол­ня­ют­ся по­д­о­бо­лоч­ки с бóль­ши­ми l и мень­ши­ми n, за­тем с мень­ши­ми l и бóльшими n.

Опуб­ли­ко­ва­но св. 500 ва­ри­ан­тов П. с. х. э., что свя­за­но с по­пыт­ка­ми по­ис­ка ре­ше­ния не­ко­то­рых ча­ст­ных про­блем её струк­ту­ры. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны две таб­лич­ные фор­мы П. с. х. э.: ко­рот­кая (рис. 2) и длин­ная (раз­ра­ба­ты­ва­лась Д. И. Мен­де­лее­вым, усо­вер­шен­ст­во­ва­на в 1905 А. Вер­не­ром; рис. 3). В струк­ту­ре П. с. х. э. вы­де­ля­ют пе­рио­ды (го­ри­зон­таль­ные ря­ды) и груп­пы (вер­ти­каль­ные столб­цы) эле­мен­тов.

Рис. 3. Длинная форма периодической системы химических элементов (в соответствии с данными ИЮПАК на 2013).

Совр. фор­ма П. с. х. э. (в 1989 ИЮПАК ре­ко­мен­до­ва­на длин­ная фор­ма П. с. х. э.) со­сто­ит из 7 пе­рио­дов (го­ри­зон­таль­ных по­сле­до­ва­тель­но­стей эле­мен­тов, рас­по­ло­жен­ных по воз­рас­та­нию по­ряд­ко­во­го но­ме­ра) и 18 групп (вер­тикаль­ных по­сле­до­ва­тель­но­стей эле­мен­тов в со­от­вет­ст­вии с ко­ли­че­ст­вом ва­лент­ных элек­тро­нов), а ко­рот­кая фор­ма П. с. х. э. – из 8 групп. Чис­ло эле­мен­тов в пе­рио­дах, на­чи­ная со вто­ро­го, по­пар­но по­вто­ря­ет­ся: 8, 8, 18, 18, 32, 32,... (пер­вый пе­ри­од со­дер­жит два эле­мен­та). Но­мер груп­пы эле­мен­тов ко­рот­ко­го ва­ри­ан­та П. с. х. э. со­от­вет­ст­ву­ет чис­лу ва­лент­ных элек­тро­нов во внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ке ато­мов. В длин­но­пе­ри­од­ном ва­ри­ан­те П. с. х. э. но­мер груп­пы в бoль­шей ме­ре фор­ма­лен. Груп­пы ко­рот­ко­го ва­ри­ан­та вклю­ча­ют глав­ную (а) и по­боч­ную (б) под­груп­пы, в ка­ж­дой из ко­то­рых со­дер­жат­ся эле­мен­ты, сход­ные по хи­мич. свой­ст­вам, их ато­мы ха­рак­те­ри­зу­ют­ся оди­на­ко­вым строе­ни­ем внеш­них элек­трон­ных обо­ло­чек. Эле­мен­ты не­ко­то­рых групп име­ют собств. три­ви­аль­ные на­зва­ния: ще­лоч­ные ме­тал­лы (груп­па 1 длин­ной фор­мы П. с. х. э.), щёлоч­но­зе­мель­ные ме­тал­лы (груп­па 2), халь­ко­ге­ны (груп­па 16), га­ло­ге­ны (груп­па 17), бла­го­род­ные га­зы (груп­па 18). В П. с. х. э. для ка­ж­до­го эле­мен­та ука­зы­ва­ет­ся его сим­вол, на­зва­ние, по­ряд­ко­вый но­мер и зна­че­ние от­но­сит. атом­ной мас­сы.

Пер­вый пе­ри­од со­дер­жит два эле­мен­та – Н и Не. Во­до­род име­ет не­ко­то­рое сход­ст­во как со ще­лоч­ны­ми эле­мен­та­ми, так и с га­ло­ге­на­ми. В свя­зи с этим сим­вол Н по­ме­ща­ют ли­бо в под­груп­пу Iа, ли­бо в под­груп­пу VIIa ко­рот­ко­го ва­ри­ан­та П.  с. х. э., ли­бо в обе од­но­вре­мен­но.

Вто­рой и тре­тий пе­рио­ды (Li – Ne; Na – Ar) со­дер­жат по 8 эле­мен­тов, при­чём ха­рак­тер из­ме­не­ния хи­мич. свойств вер­ти­каль­ных ана­ло­гов во мно­гом бли­зок. Эле­мен­ты пер­вых трёх пе­рио­дов от­но­сят­ся к гл. под­груп­пам ко­рот­ко­го ва­ри­ан­та пе­рио­дич. сис­те­мы хи­мич. эле­мен­тов.

Эле­мен­ты групп 1 и 2 длин­ной фор­мы на­зы­ва­ют­ся s-эле­мен­та­ми, групп 13–18 – p-эле­мен­та­ми, групп 3–12 – d-эле­мен­та­ми; d-эле­мен­ты (за ис­клю­че­ни­ем цин­ка, кад­мия и рту­ти) на­зы­ва­ют так­же пе­ре­ход­ны­ми эле­мен­та­ми.

Чет­вёр­тый пе­ри­од (K–Kr) со­дер­жит 18 эле­мен­тов. По­сле K и Са (s-эле­мен­ты) сле­ду­ет ряд из де­ся­ти (Sc – Zn) 3d-эле­мен­тов (по­боч­ные под­груп­пы ко­рот­ко­го ва­ри­ан­та П. с. х. э.). Пе­ре­ход­ные эле­мен­ты про­яв­ля­ют выс­шие сте­пе­ни окис­ле­ния, в осн. рав­ные но­ме­ру груп­пы ко­рот­ко­го ва­ри­ан­та П. с. х. э. (ис­клю­чая Co, Ni и Cu). Эле­мен­ты от Ga до Kr от­но­сят­ся к гл. под­груп­пам (р-эле­мен­ты).

Пя­тый пе­ри­од (Rb – Xe) по­стро­ен ана­ло­гич­но чет­вёр­то­му; в нём так­же име­ет­ся «встав­ка» из де­ся­ти пе­ре­ход­ных 4d-эле­мен­тов (Y – Cd). Осо­бен­но­сти из­ме­не­ния свойств в этом пе­рио­де: в триа­де Ru – Rh – Pd ру­те­ний про­яв­ля­ет макс. сте­пень окис­ле­ния +8, ро­дий +6, пал­ладий +5; все эле­мен­ты гл. под­групп, вклю­чая Хе, про­яв­ля­ют выс­шие сте­пе­ни окис­ле­ния, рав­ные но­ме­ру груп­пы.

Шес­той пе­ри­од (Сs – Rn) со­дер­жит 32 эле­мен­та. В не­го, по­ми­мо де­ся­ти 5d-эле­мен­тов (La, Hf – Hg), вхо­дит се­мей­ст­во из че­тыр­на­дца­ти 4f-эле­мен­тов – лан­та­нои­дов (лан­та­ни­дов, Ln). В сте­пе­ни окис­ле­ния +3, +4 они яв­ля­ют­ся хи­мич. ана­ло­га­ми ак­ти­нои­дов, в сте­пе­ни окис­ле­ния +2 – щё­лоч­но­зе­мель­ных эле­мен­тов. Лан­та­нои­ды раз­ме­ще­ны в груп­пе 3 длин­ной фор­мы, клет­ка La, и для удоб­ст­ва вы­не­се­ны под таб­ли­цу. Осо­бен­но­стью эле­мен­тов шес­то­го пе­рио­да яв­ля­ет­ся то, что в триа­де Os – Ir – Pt два эле­мен­та – ос­мий и ири­дий – про­яв­ля­ют сте­пень окис­ле­ния +8, пла­ти­на +6 (для Ir – дан­ные 2010).

Седь­мой пе­ри­од, по­доб­но шес­то­му, со­дер­жит 32 эле­мен­та. Ак­ти­ний – ана­лог лан­та­на. По­сле Ас сле­ду­ет се­мей­ст­во из че­тыр­на­дца­ти 5f-эле­мен­тов – ак­ти­нои­дов (ак­ти­ни­дов, An) (Z= 90–103). В П. с. х. э. их раз­ме­ща­ют в клет­ке Ас и, по­доб­но Ln, за­пи­сы­ва­ют отд. стро­кой под таб­ли­цей. Этот при­ём пред­по­ла­га­ет на­ли­чие су­ще­ст­вен­но­го хи­мич. сход­ст­ва эле­мен­тов двух f-се­мейств. Имен­но на этом ос­но­вы­ва­лась «ак­ти­нид­ная кон­цеп­ция» Г. Си­бор­га (1944), сыг­рав­шая ве­ду­щую роль при раз­ра­бот­ке ме­то­дов раз­де­ле­ния про­дук­тов де­ле­ния ура­на и по­ис­ке но­вых эле­мен­тов. Од­нако эта кон­цеп­ция спра­вед­ли­ва лишь для трёх- и че­ты­рёх­ва­лент­ных An. Ак­ти­нои­ды же про­яв­ля­ют сте­пе­ни окис­ле­ния от +2 до +7 (по­след­няя ха­рак­тер­на для Np, Pu, Am) и +8 (для плу­то­ния). Для наи­бо­лее тя­жё­лых An ха­рак­тер­на ста­би­ли­за­ция низ­ших сте­пе­ней окис­ле­ния (+2 или да­же +1 для Md).

Экс­пе­рим. оцен­ки хи­мии эле­мен­тов с Z=104 (ре­зер­фор­дий) и Z=105 (дуб­ний) по­зво­ли­ли за­клю­чить, что они яв­ля­ют­ся ана­ло­га­ми со­от­вет­ст­вен­но Hf и Та, т.  е. 6d-эле­мен­та­ми (долж­ны рас­по­ла­гать­ся в IVб и Vб под­груп­пах ко­рот­кой фор­мы). Хи­мич. иден­ти­фи­ка­ция эле­мен­тов с Z=106–118 не про­во­ди­лась из-за слиш­ком ко­рот­ких «вре­мён жиз­ни» син­те­зи­ро­ван­ных изо­то­пов, но в со­от­вет­ст­вии со струк­ту­рой П. с. х. э. мож­но счи­тать, что эле­мен­ты Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds, Rg, Cn от­но­сят­ся к 6d-эле­мен­там, эле­мен­ты c Z=113–118 близ­ки со­от­вет­ст­вен­но вер­ти­каль­ным ана­ло­гам. Это же сле­ду­ет из совр. кван­то­во­хи­мич. рас­чё­тов.

П. с. х. э. яв­ля­ет­ся важ­ным зве­ном эво­лю­ции атом­но-мо­ле­ку­ляр­но­го уче­ния, спо­соб­ст­ву­ет уточ­не­нию пред­став­ле­ний о про­стых ве­ще­ст­вах и со­еди­не­ни­ях, ока­за­ла зна­чит. влия­ние на раз­ра­бот­ку тео­рии строе­ния ато­мов. С П. с. х. э. свя­за­на по­ста­нов­ка про­бле­мы про­гно­зи­ро­ва­ния в хи­мии, что про­яви­лось в пред­ска­за­нии как су­ще­ст­во­ва­ния не­из­вест­ных эле­мен­тов и их свойств, так и осо­бен­но­стей хи­мич. по­ве­де­ния из­вест­ных эле­мен­тов. П. с. х. э. – ос­но­ва не­ор­га­нич. хи­мии; слу­жит за­да­чам син­те­за ве­ществ с за­ра­нее за­дан­ны­ми свой­ст­ва­ми, соз­да­нию но­вых ма­те­риа­лов, в ча­ст­но­сти сверх­про­вод­ни­ков и по­лу­про­вод­ни­ков, под­бо­ру спе­ци­фич. ка­та­ли­за­то­ров для разл. хи­мич. про­цес­сов и др. П. с. х. э. – на­уч. ба­за пре­по­да­ва­ния об­щей и не­ор­га­нич. хи­мии, а так­же не­ко­то­рых раз­де­лов атом­ной фи­зи­ки.

Периодическая таблица через 150 лет

Ю. Ц. Оганесян

По материалам доклада на Научной сессии Общего собрания членов РАН, посвященной закрытию Международного года Периодической таблицы 14 ноября 2019 г. В варианте статьи журнала «Вестник Российской академии наук» № 4 2020 г.

К началу 2019 г., провозглашенного ООН и ЮНЕСКО Международным годом Периодической таблицы химических элементов, 7-й период таблицы был уже заполнен новыми, самыми тяжелыми элементами. Согласно предсказаниям теории, изотопы сверхтяжелых элементов, обладающие повышенной стабильностью, образуют на карте нуклидов большую зону в виде острова с вершиной, расположенной вблизи «магических» чисел протонов Z=114 и нейтронов N=184. Новые элементы с атомными номерами от 114 до 118 были синтезированы в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флёрова Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне в 2000–2012 гг. в реакциях слияния ядер мишени – тяжёлых изотопов актиноидов (Z = 94–98) – с бомбардирующими ионами кальция-48. Из полученных экспериментальных результатов следует, что могут существовать ядра/элементы с атомными номерами более 118 и массами более 300 а.е.м. Для исследования ядерной и электронной структур новых элементов, а также их химических свойств, равно как и синтеза элементов начала 8-го периода Периодической таблицы, в Дубне создан новый экспериментальный комплекс Фабрика сверхтяжелых элементов (Фабрика СТЭ), где уже состоялся пуск нового ускорителя DC-280 и в ближайшее время начнутся эксперименты. Вводная и заключительная части моего выступления на Научной сессии Общего собрания членов РАН относились к открытию периодического закона, опубликованного Д.И. Менделеевым 150 лет назад. Действие этого закона в свойствах тяжелейших элементов представляет и сегодня одну из актуальных и интересных задач естествознания.

Ключевые слова: Периодическая таблица Д.И. Менделеева, сверхтяжёлые элементы, “остров” стабильности, Фабрика сверхтяжёлых элементов, спонтанное деление.

ПРОЛОГ

Предание гласит, что всё началось с письма, которое сэр Мартин Поляков, профессор Ноттингемского университета (Великобритания) и иностранный член РАН, направил 28 июля 2016 г. президенту Международного союза чистой и прикладной химии (ИЮПАК) члену-корреспонденту РАН Наталии Павловне Тарасовой:

«Уважаемая Наталия,
надеюсь, что Вы в порядке.
Как я понимаю, 2019 год станет 150-й годовщиной публикации Менделеевым Периодической таблицы. Было бы интересно знать, можно ли поднять вопрос о том, чтобы объявить 2019 год Международным годом Периодической таблицы. Чувствую, что это предложение может получить большую поддержку. Как Вы думаете?
С наилучшими пожеланиями,
Мартин Поляков»

Н. П. Тарасова поставила этот вопрос на заседании Исполнительного комитета ИЮПАК, который, как ей показалось, со здоровым скептицизмом поддержал идею Международного года Периодической таблицы и предложил России воплотить её в жизнь через ЮНЕСКО. Начиная с этого момента, вся деятельность по данному вопросу, проводимая Международным союзом чистой и прикладной химии в течение 18 месяцев, легла на плечи президента ИЮПАК и её коллег.

Российская академия наук и российские химики с большим воодушевлением взялись за дело: написали обращение Менделеевского съезда (2016) и Российского химического общества к мировой научной общественности, президент РАН академик В.Е. Фортов направил письмо министру иностранных дел России С.В. Лаврову, РАН обратилась в ИЮПАК, Н.П. Тарасова написала письмо Генеральному директору ЮНЕСКО и пр. К этому времени подошло другое событие, непосредственно связанное с Периодической таблицей химических элементов. После включения в 2012 г. в таблицу 114-го и 116-го элементов ИЮПАК принял название и утвердил символы ещё четырех химических элементов, в их числе двух самых тяжёлых. Это случилось 28 ноября 2016 г. Все четыре элемента со своими названиями и символами заполнили и замкнули 7-й период Периодической таблицы Д.И. Менделеева. На инаугурации новых химических элементов, состоявшейся 2 марта 2017 г. в Доме учёных РАН, три директора сотрудничающих лабораторий – академик РАН Виктор Матвеев (ОИЯИ, Дубна, Россия), профессор Томас Мейсон (Ок-Риджская национальная Лаборатория, Oк-Ридж, США) и профессор Вильям Гольдштейн (Ливерморская национальная лаборатория, Ливермор, США) – направили совместное письмо в ЮНЕСКО в поддержку юбилейного года Периодической таблицы. И это далеко не полный перечень шагов, предпринятых научным сообществом в преддверии 2018 г.

А 20 декабря 2017 г. с интересной и необычной формулировкой – “признавая важность глобального расширения знаний о том, как химия способствует устойчивому развитию в области энергетики, образования, сельского хозяйства и здоровья,” – Генеральная Ассамблея ООН, затем и ЮНЕСКО провозгласили 2019-й Международным годом Периодической таблицы химических элементов – IYPT-2019.

НОВЫЕ ОБИТАТЕЛИ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ

В 1928 г. Георгий Антонович Гамов, наш соотечественник, выпускник Ленинградского государственного университета, уже известный к тому времени советский физик, предложил первую теоретическую модель атомного ядра в виде капли заряженной жидкости с плотностью, на 15 порядков превышающей плотность воды [1]. В новой науке, ядерной физике, этой работе суждено было сыграть большую роль. На основе капельной модели ядра Гамов создал теорию альфа-распада (1928) [2], Карл Фридрих фон Вайцзеккер предложил свою знаменитую формулу для расчёта энергии связи ядер (1935) [3], а Нильс Бор и Джон А. Уилер создали теорию ядерного деления (1939) [4]*.

Согласно Бору и Уилеру, тяжёлое ядро предохраняет от разделения на две части потенциальный барьер. Высота барьера деления ядра урана составляет 6 МэВ. Поэтому если в ядро внести энергию более чем 6 МэВ (например, энергию захвата ядром нейтрона), оно моментально разделится на две части. В этом процессе выделяется энергия около 200 МэВ, что используется в атомных электростанциях. Однако ядро урана может разделиться самопроизвольно (спонтанно) без вноса в ядро дополнительной энергии. Для этого, как было впервые измерено Г.Н. Флёровым и К.А. Петржаком (1940) [6], потребуется огромное время: 1016 лет! По мере удаления от урана в область более тяжелых ядер, высота барьера деления быстро уменьшается, что приводит к резкому увеличению вероятности спонтанного деления. При исчезновении барьера деления ядро будет испытывать спонтанное деление за время около 10-19 с. В теории Бора и Уилера подобная критическая ситуация наступает при подходе к элементам с атомным номером 100. По сути, это и есть предел существования ядер.

Ещё 60 лет назад такое макроскопическое, и в этом смысле классическое, описание процесса деления не вызывало сомнений. Особенно после синтеза первых искусственных элементов тяжелее урана, прекрасно подтверждающих капельную теорию деления: от урана (Z = 92) до калифорния (Z = 98) период полураспада относительно спонтанного деления уменьшился в 1014 раз [7]! Сомнения в прогнозах капельной модели деления возникли позже, после открытия в Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флёрова ОИЯИ спонтанно-делящихся изомеров (1962) [8]. Оказалось, что внутренняя структура ядра, наблюдаемая в основных состояниях, сохраняется и в сильно деформированных конфигурациях на пути к делению, продолжая играть важную роль в вероятности спонтанного деления тяжёлых ядер. Теперь уже более сложное описание коллективного движения в новой микроскопической теории давало одновременно также и новые предсказания границы масс ядер. Результаты оказались весьма неожиданными. Согласно прогнозам, резкое падение стабильности трансурановых нуклидов относительно спонтанного деления должно смениться резким подъёмом в области сверхтяжёлых элементов при подходе к “магическим” ядрам с числом протонов Z = 114 и нейтронов N = 184. Эти нуклиды, обладающие большим избытком нейтронов, более связаны. Они отделены от известной области ядер. Их достаточно много. На карте ядер они представляют собой подобие некого “острова” весьма тяжёлых (сверхтяжёлых) элементов, у которых могут быть очень долгоживущие изотопы. В научных статьях и докладах начала 1970-х годов можно найти различные иллюстрации, подобные той, что представлена на рис. 1.


Рис. 1. Периоды полураспада ядер с Z ≥ 96 относительно спонтанного деления. Черные кружки – экспериментальные значения для актиноидов и изотопов 104 элемента. Открытые кружки – один из вариантов предсказаний для ядер c Z ≥ 106 и N ≥ 150. С правой стороны: периоды спонтанного деления изотопов 114-го элемента, рассчитанные в макро – микроскопической модели ядра.

Многие лаборатории мира буквально ринулись на поиски этих долгоживущих тяжеловесов. Но, к сожалению, все экстенсивные попытки найти их в природе, космических лучах и даже путём искусственного синтеза сверхтяжёлых элементов, предпринятые в течение 15 лет (1970–1985), не дали результатов. Оставляя пока вопрос о вероятности образования ядер с массой около 300 в процессах природного ядерного синтеза, отметим, что время жизни сверхтяжёлых долгожителей заметно меньше возраста Солнечной системы (4. 5∙109 лет) и они не дожили до наших дней. Что же касается искусственного синтеза, то все методы синтеза двадцати известных к тому времени искусственных элементов тяжелее урана, к сожалению, не пригодны для этих целей. Они “не дотягивают” до “острова” стабильности прежде всего из-за дефицита нейтронов в системе сливающихся ядер.

После 1985 г. мы кардинально изменили подход к синтезу сверхтяжёлых элементов. Для того чтобы добраться до “острова” и увидеть резкий подъём стабильности, предсказанный теорией, пришлось существенно усложнить эксперимент. Теперь вместо использования стабильных ядер в качестве материала мишени были выбраны тяжёлые изотопы трансурановых элементов (такие как плутоний-244 или кюрий-248), полученные в высокопоточном ядерном реакторе. Мишени из этих материалов подвергались бомбардировке ускоренными ионами кальция-48, исключительно редкого и дорогого изотопа природного кальция. Содержание кальция-48 в естественной смеси по отношению к основному изотопу кальцию-40 составляет всего 0. 2%. Преимущества этой реакции прямо следуют из сравнения результатов экспериментов по синтезу 113-го элемента Nh, проведённого в RIKEN (Япония) и 114-го элемента Fl – в ОИЯИ (Дубна). Элемент Nh был синтезирован при слиянии ядер висмута-209 и цинка-70 [9]. Составная система после слияния двух атомных ядер содержит 113 протонов и 165 нейтронов. В этой реакции в течение девяти лет были получены три атома 113-го элемента. Элемент Fl (Z = 114), полученный в Дубне в реакции плутоний-244 + кальций-48, имел в составном ядре 114 протонов и 178 нейтронов [10] – на 13 нейтронов больше, чем в предыдущем случае. Эти 13 нейтронов, как следует из дальнейшего, и сыграли решающую роль.

Высадка на берег “острова” в северо-западной его части была действительно впечатляющей. Вероятность образования тяжёлого изотопа 114-го элемента оказалась примерно в 500 раз выше, чем 113-го элемента, полученного в RIKEN. Еще более сильное отличие наблюдалось в свойствах ядер, в частности, во временах жизни, измеряемых обычно периодами полураспада. Повышение числа нейтронов на 8 единиц в ядрах, синтезированных с ионами кальция-48, увеличило их период полураспада примерно в 100 тысяч раз! Оба фактора: рост вероятности образования и стабильности ядер демонстрируют сильный эффект “магической” структуры N = 184, даже несмотря на то, что синтезированный изотоп 114-го элемента содержит всего 175 нейтронов. После первых результатов по исследованию изотопов 114-го и 116-го элементов в реакциях с ионами кальция-48 (2000–2002) последующие эксперименты по синтезу других элементов с атомными номерами 115, 117 и 118 были проведены по той же методике с мишенями из америция-243, берклия-249 и калифорния-249 соответственно [11-13]. За 15 лет работы (около 100 тыс. часов облучения мишеней пучком ионов кальция-48) были синтезированы 52 новых изотопа [14] от 104-го до 118-го элементов (рис. 2, а). На карте нуклидов они простираются до ядер массой 294 а.е.м. (рис. 2, б). Это предельно тяжёлое ядро было получено в виде двух изобар: как чётно-чётный изотоп 118-го элемента с периодом полураспада около 0. 5 миллисекунд и как нечётно-нечётный изотоп 117-го элемента с периодом полураспада около 50 миллисекунд. Оба периода полураспада в ядерном масштабе – огромные времена! Учитывая, что после образования нового ядра за время 10-14–10-13 секунды вокруг него выстраивается вся электронная система атома, то подобный вывод можно сделать и о существовании элементов. Из данных экспериментов следует, что мы не дошли до предела масс ядер. Определённо, ядра могут иметь массу более 300 а.е.м., а количество элементов может быть свыше 118.


Рис. 2, а. Таблица Менделеева (площадь 150 м2). на фасаде химического факультета Университета в городе Мурсия (Испания, 2017). В красной рамке показаны элементы, полученные с пучком кальция-48.
 

Рис. 2, б. Область конца карты нуклидов: показаны изотопы от свинца до элемента 118. Красными квадратами обозначены самые тяжелые ядра: с массой 252 а.е.м. (No, 1962) и 294 а.е.м. (Og, 2004), полученные впервые в Лаборатории ядерных реакций ОИЯИ. Желтым цветом показана область ядер, полученных в реакциях с использованием мишеней из свинца и висмута. Розовое поле – область ядер синтезированных в реакциях с пучком ионов кальция-48. Фон – карта потенциальной энергии ядер в зависимости от содержания протонов и нейтронов, полученная в расчетах макро-микроскопической модели. Цифры и цвет указывают амплитуду структурной поправки (в МэВ) к жидко-капельной энергии ядра.

Заключая краткий экскурс в мир сверхтяжёлых, можно отметить, что уйдя от висмута, последнего стабильного элемента, в область больших масс и зарядов, мы наблюдаем удивительную живучесть атомных ядер. В области предельных кулоновских сил дополнительные связи протонов и нейтронов структурного свойства создают в тяжёлом ядре барьер деления и делают тем самым возможным существование сверхтяжёлых элементов.

Эксперименты проводились в Дубне на ускорителе У400 Лаборатории ядерных реакций им. Г.Н. Флерова (ОИЯИ) в сотрудничестве с ВНИИЭФ (Саров, Россия), НИИАР (Димитровград, Россия), а также с Ливерморской и Ок-Риджской национальными лабораториями (США), взявшими на себя труд по наработке мишенного материала и участвовавшими в ряде экспериментов.

ТЯЖЕЛЕЙШИЕ АТОМЫ И ХИМИЯ СВЕРХТЯЖЁЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

На фотографии (см. рис. 2, а) изображена самая большая (150 м2) Периодическая таблица химических элементов, встроенная в фасад химического факультета Университета г. Мурсия (Испания).** На ней красной рамкой выделены сверхтяжёлые элементы от 112-го до 118-го, полученные в реакциях с кальцием-48, когда в качестве материала мишени использовались тяжёлые изотопы от урана (Z = 92) до калифорния (Z = 98), соответственно***.

В белой рамке находятся дочерние нуклиды – продукты альфа-распада ядер из красной рамки. Они заполняют практически все оставшиеся клетки 7-го периода, вплоть до резерфордия (Z = 104). Дочерние ядра, берущие начало от нейтронно-избыточных материнских изотопов сверхтяжёлых элементов, тоже обогащены нейтронами, что значительно повышает их период полураспада и открывает широкие возможности для исследования химических свойств транс-актиноидов. Подобные исследования элементов, особенно конца 7-го периода, представляют большой интерес. Их химическое поведение может отличаться от более лёгких гомологов из-за релятивистского возрастания массы электронов с ростом заряда ядра. В более лёгких элементах релятивистский эффект проявляется в свойствах благородных металлов: золото – мягкий металл жёлтого цвета – не окисляется, ртуть тоже металл, но жидкий при комнатной температуре. Благородные металлы способны взаимодействовать друг с другом и создавать соединения типа ртуть/золото (амальгама ртути и золота). С увеличением атомного номера элемента и приближением скорости электронов к скорости света эффект будет быстро возрастать, вследствие чего химическое поведение сверхтяжёлых элементов, например, 112-го элемента (Cn), может отличаться от своего лёгкого гомолога – ртути (Hg). В первом эксперименте, проведённом в Дубне (2007), исследовалась именно эта пара гомологов [15]. Измерялась адсорбция Cn и Hg на поверхности золота (Au) при различной температуре на предмет наблюдения различия в образовании соединений [Au-Hg] и [Au-Cn]. Наблюдаемое смещение пика адсорбции в область более низких температур было первым прямым экспериментальным наблюдением релятивистского эффекта в транс-актиноидах. В целом, 112-ый элемент продемонстрировал свою принадлежность 12-й группе Таблицы Менделеева. Но из результатов этого эксперимента и проведенных недавно расчетов [16] были выявлены также отличия физико-химических свойств Cn и Hg, в частности, в температурах их фазовых переходов. Как известно, температура плавления ртути составляет -38.8 °С, температура кипения 353.7 °С, в то время как расчетные значения для Сn заметно отличаются: 10 °С и 67 °С, соответственно. При комнатной температуре, с учетом погрешности измерений, 112-ый элемент будет либо сильно летучей жидкостью, либо газообразным.

Но это первый звонок. Дальнейшее увеличение заряда ядра будет более ощутимым. Поэтому, спустя 100 лет после открытия Вильямом Рамзаем радона (1904) [17], последнего до 2004 года представителя семейства благородных газов 18 группы таблицы, мы задаемся сегодня вопросом: а будет ли 118-ый элемент благородным газом? Релятивистский эффект сильнее проявляется на ближайших к ядру электронах, скорость которых максимальна [18-20], что приводит к сжатию внутренних орбит (рис. 3, а). Для внешних электронов “релятивистское сжатие” приводит к экранированию положительного заряда ядра. В этой ситуации необходимо учитывать (пока в виде малых поправок) взаимодействие внешних электронов друг с другом, которое мало в природных элементах и которым пренебрегают в нерелятивистских расчётах. Нетрудно предвидеть, что роль этих поправок будет быстро возрастать с увеличением атомного номера в сверхтяжёлых элементах. Сам расчёт поправок – по сути, задача многих тел – требует огромных вычислительных мощностей. Большие надежды здесь связаны с квантовым компьютером. А пока доступными средствами в различном приближении отрабатываются методы расчёта на известных атомах, которые затем используются для предельно тяжёлых систем. Релятивистский расчёт элементов 18-й группы показывает, что пространственное распределение внешних электронов 118-го элемента [21] существенно размыто по сравнению с радоном и тем более с ксеноном (рис. 3, б). Подобная картина воспроизводится в расчётах В.М. Шабаева и его коллег [22], но указывается одновременно, что 118-й элемент на 94% будет благородным газом. Возможно, и не газом, а твёрдым телом при комнатной температуре [16,23].


Рис. 3, а. Расчетная плотность электронов 118-го элемента (Og) в зависимости от радиуса (логарифмическая шкала) в двух вариантах расчета: в релятивистском (синяя кривая) и не релятивистском (красный пунктир) приближениях.
Цифрами на графике указаны электронные оболочки (периоды). Видно сильное сжатие внутренних электронных оболочек, в то время как средний радиус внешних (валентных) электронов мало меняется

 

Рис. 3, б. Пространственные распределения (функции локализации) электронов 118-го элемента (Og), полученные в работе [20]. Хорошо видно размытие внешних электронов в сравнении с его гомологами — радоном и ксеноном

На примере 118-го элемента можно видеть, что в конце 7-го периода у элементов, именуемых сегодня сверхтяжёлыми, появляются отличные от лёгких гомологов признаки. Экспериментальные данные, к сожалению, весьма скудны прежде всего из-за малого количества сверхтяжёлых элементов и короткого времени их жизни. Одно из направлений будущих исследований нацелено на изучение атомной структуры и химических свойств уже синтезированных сверхтяжёлых элементов на новом оборудовании (см. далее).

Пока не видно принципиальных ограничений для синтеза 119-го и 120-го элементов – начала 8-го периода таблицы. Несмотря на то, что попытки их получения на старых установках в реакциях с ионами титана, хрома и даже железа, предпринятые в разных лабораториях, не увенчались успехом [24-26], это остаётся делом техники. Сложнее будет изучать их химические свойства из-за короткого периода полураспада, исчисляемого долями миллисекунды. Но здесь не ожидается сюрпризов. Большой скачок в химии будет иметь место при переходе от 118-го к 119-му элементу (от последней колонки таблицы к первой). По всей вероятности, 120-й элемент также в целом будет следовать своим лёгким гомологам второй колонки. Отклонения начнутся, скорее всего, после 121-го элемента с различными сценариями дальнейшего продолжения таблицы (рис. 4). Элемент 122 либо откроет новую серию так называемых супер-актиноидов [27], включающую ещё 33 элемента вплоть до 155-го, либо 122-й элемент и все последующие продолжат 8-й период. Но в этом случае групповое различие элементов начнёт быстро исчезать (размываться). Пока же остается только гадать, как будет выглядеть химия атомных гигантов за пределами периодического закона.


Рис. 4. Таблица Д.И. Менделеева с различными вариантами релятивистских расчетов. В синей рамке – сверхтяжёлые элементы, полученные в реакциях с пучком ионов кальция-48.

ФАБРИКА СВЕРХТЯЖЁЛЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

После открытия новых элементов, расположенных на “острове” стабильности, дальнейшее развитие исследований в этой области связано прежде всего с получением сверхтяжёлых нуклидов в значительно бóльших количествах. Спустя 10 лет после первых экспериментов по синтезу 114-го и 116-го элементов по результатам, полученным в опытах с пучком ионов кальция-48, а также в связи с общим прогрессом в смежных областях науки и техники стало ясно, что светимость экспериментов может быть существенно увеличена. Поэтому с 2012 г. мы сильно сократили экспериментальную программу на действующих установках и стали строить новую лабораторию – Фабрику cверхтяжёлых элементов, которая пока не имеет мировых аналогов. Она определяет и тем самым отражает технический уровень всех этапов работы по получению сверхтяжёлых элементов от создания мишеней из трансурановых элементов до доставки сверхтяжёлых нуклидов к экспериментальным физическим и химическим установкам. По достижению проектных параметров возможности Фабрики СТЭ будут превосходить современный уровень в 50–100 раз.

Новый комплекс с инфраструктурой для работы с высокорадиоактивными материалами расположен в отдельном строении (рис. 5, а). Там же находится новый сильноточный ускоритель тяжелых ионов – циклотрон DC-280 [28], пуск которого состоялся в марте 2019 года (рис. 5, б). Ускоритель доставляет пучки ионов в три экспериментальных зала, где размещаются сепарирующие каналы, химические и физические установки, а также другое экспериментальное оборудование. В настоящее время идет наладка нового сепаратора и подготовка первого эксперимента.


Рис. 5, а. Строение ускорительного комплекса «Фабрики СТЭ»
 

Рис. 5, б. Ускоритель тяжелых ионов — циклотрон DC-280

ЭПИЛОГ

За прошедшие 80 лет после открытия нептуния и плутония (1940) – первых искусственных элементов – Периодическая таблица пополнилась ещё 24 рукотворными элементами. Пять самых тяжёлых из них заняли своё место в таблице в последние семь лет. Искусственных элементов, как известно, в природе нет. А сверхтяжёлых элементов, скорее всего, не было и при зарождении Солнечной системы. Они получены в лабораториях в совершенно других условиях (реакциях), чем природные химические элементы. Однако все известные сегодня 118 элементов располагаются в единой таблице в строгом соответствии с периодическим законом, открытым Дмитрием Ивановичем Менделеевым 150 лет назад.

Между тем Международный год Периодической таблицы — IYPT2019, начавший своё шествие в ЮНЕСКО 29 января 2019 г., закончился в Токио (Япония) 5 декабря. Огромное количество статей в научных, научно-популярных и совсем не научных изданиях, удивительный всплеск очень интересных работ в области ядерной физики, химии, атомной физики, астрофизики, истории науки – все посвященные 150-летию открытия Периодической таблицы химических элементов. Год был встречен с невероятным энтузиазмом не только научным миром, но и широкой общественностью. Форумы, конференции, симпозиумы, лекции, собрания научных обществ, академий наук многих стран мира, везде по-разному, но всегда одухотворенно и очень интересно.

Что-то объединяет людей. Быть может, также великие открытия и любовь к науке.


* В то же время в нашей стране теорию ядерного деления независимо развивал Я.И. Френкель [5].

** С 2019 года самая большая периодическая Таблица элементов (660 м2) находится в Австралии в государственном университете Эдит Коуэн (ECU) в г. Перт.

*** К сожалению, калифорний – самый тяжёлый элемент, который может быть получен в ядерном реакторе в количестве, необходимом для изготовления мишени. Для синтеза 119 элемента и более тяжелых придется увеличивать массу и заряд бомбардирующих ионов.

Литература


1. Gamov G. Discussion оn the structure of atomic nuclei// Proc. of the Royal Society A. 1929. № 123. P. 386–387.
2. Gamov G. Zur Quantentheorie des Atomkernes // Zeitschrift fur Physik. 1928. V. 51. № ¾. P. 204–212.
3. Von Weizsäcker C.F. Zur Theorie der Kernmassen// Zeitschrift fur Physik. 1935. V. 96. P. 431.
4. Bohr N., Weeler J.A. The Mechanism of Nuclear Fission // Phys. Rev. 1939. V. 56. P. 426–450.
5. Френкель Я.И. Электрокапиллярная теория расщепления тяжёлых ядер медленными нейтронами // ЖЭТФ. 1939. № 6. С. 641–653.
6. Flerov , Petrjak . Spontaneous Fission of Uranium // Phys. Rev. 1940. V. 58. Р. 89.
7. Seaborg G.T., Loveland W.D. Transuranium Nuclei // Treatise on Heavy-Ion Science / Edited by D.A. Bromley. V. 4. P. 289. N.Y.: Plenum Press, 1985.
8. Polikanov S.M., Druin A.V., Karnaukhov V.A. et al. Spontaneous fission with an anomalously short period // Soviet Physics JETP-USSR. 1962. № 15(6). P.1016–1021.
9. Morita K., Morimoto K., Kaji D. et al. Experiment on the Synthesis of Element 113 in the Reaction 209Bi (70Zn,n)278113 // J. Phys. Soc. Jpn. 2004. V.73. P. 2593–2596.
10. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al., Synthesis of Superheavy Nuclei in the 48Ca+244Pu Reaction // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. P. 3154–3157.
11. Oganessian Yu.Ts., Utyonkoy V.K., Lobanov Yu.V. et al. Experiments on the synthesis of element 115 in the reaction 243Am(48Ca,xn)291−x115 // Phys. Rev. C. 2004. V. 69. № 021601(R).
12. Oganessian Yu.Ts., Abdullin F.Sh., Bailey P.D. et al. Synthesis of a New Element with Atomic Number Z=117 // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. № 142502.
13. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions // Phys. Rev. C. 2006. V. 74. № 044602.
14. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K. Super-heavy element research // Rep. Prog. Phys. 2015. V. 78. № 036301.
15. Eichler R., Aksenov N.V., Belozerov A.V. et al. Chemical characterization of element 112 // Nature. 2007. V. 447. P. 72–75.
16. Mewes J.-M., Smits O. R., Kresse G. et al.  Copernicium: A Relativistic Noble Liquid // Angew. Chem. Int. Ed.2019. V.58, P.17964 – 17968
17. Ramsay W., Soddy F. Further Experiments on the Production of Helium from Radium // Proceedings of the Royal Society of London (1854–1905). 1904. V. 73. P. 346–358.
18. Pershina V. Relativity in the electronic structure of the heaviest elements and its influence on periodicities in properties // Radiochimica Acta. 2019. V. 107. Р. 833–864.
19. Eliav E., Borschevsky A., Kaldor U. Electronic Structure at the Edge of the Periodic Table // Nuclear Physics News. 2019. V. 29. Р. 16–20.
20. Lackenby B.G.C., Dzuba V.A, Flambaum V.V. Atomic structure calculations of superheavy noble element oganesson (Z=118) // Phys.Rev. A. 2018. V. 98. P. 042512.
21. Jerabek P., Schuetrumpf B., Schwerdtfeger P., Nazarewicz W. Electron and Nucleon Localization Functions of Oganesson: Approaching the Thomas-Fermi Limit// Phys. Rev. Lett. 2018. V. 120. Р. 053001.
22. Shabaev V.M., Tupitsyn I. I., Kaygorodov M.Y., Kozhedub Y.S. Localisation of electron states of Oganesson atoms // The 4th International Symposium on Superheavy Elements (SHE2019). Hakone, Japan. Dec.1–5, 2019
23. Giuliani S. A., Matheson Z., Nazarewicz W. et al., Colloquium: Superheavy elements: Oganesson and beyond// Rev. Mod. Phys. 2019. V. 91. No. 1. P.01100.
24. Düllmann C.E. Superheavy Element Research at TASCA at GSI // Fission and Properties of Neutron-Rich Nuclei. 2013. V. 44. Р. 271–277.
25. Hofmann S., Heinz S., Mann R. et al. Review of even element super-heavy nuclei and search for element 120 // Eur. Phys. J. A. 2016. V. 52. Р. 180.
26. Oganessian Yu.Ts., Utyonkov V.K., Lobanov Yu.V. et al. Attempt to produce element 120 in the 244Pu+58Fe reaction // Phys. Rev. C. 2009. V. 79. Р. 024603.
27. Borschevsky A., Pershina V., Eliav E., Kaldor U. Ab initio predictions of atomic properties of element 120 and its lighter group-2 homologues // Phys. Rev. A. 2013. V. 87. P. 022502.
28. Gulbekian G.G., Dmitriev S.N., Itkis M.G. et al. Start-Up of the DC-280 Cyclotron, the Basic Facility of the Factory of Superheavy Elements of the Laboratory of Nuclear Reactions at the Joint Institute for Nuclear Research // Physics of Particles and Nuclei Letters. 2019. V. 16(6). Р. 866–875.

Как легко определять свойства элементов и их соединений — Российская газета

Не так уж часто удается написать заметку о том, что не просто войдет в школьные учебники будущего, а станет одной из базовых картинок-иллюстраций. Химики из Сколковского института науки и технологий Артем Оганов и Захед Алахъяри придумали и рассчитали, как расположить химические элементы в порядке постепенного изменения их химических свойств. Такая последовательность удобнее, чем таблица Менделеева, для предсказания твердости, стабильности, намагниченности и других свойств элементов и их соединений. О том, как было сделано и что значит это отрытые, "Коту" рассказал профессор Сколтеха Артем Оганов.

Артем Оганов - кристаллограф-теоретик, создатель ряда новых материалов, а главное, методов, которые позволяют открывать новые материалы. Решил считавшуюся нерешаемой задачу предсказания кристаллической структуры вещества на основе его химического состава. Создал программу USPEX, способную предсказывать устойчивые химические соединения по набору исходных элементов. Один из самых цитируемых в мире ученых.

Я хорошо помню, как мне пришло в голову решение этой задачи. Мы с семьей садились в самолет. У меня четверо детей, и все они расположились у меня на голове и прочих частях тела и к тому же продолжали непрерывно двигаться. Опытные родители знают, что сопротивляться этому бессмысленно, а беспокоиться неразумно. Поэтому мой мозг перестал метаться, анализируя внешние сигналы, и застыл, сфокусировавшись в одной точке. Точка эта оказалась на спинке впередистоящего кресла. Там-то и начал проступать основной график будущей работы. Я вдруг увидел, что элементы таблицы Менделеева не размазаны равномерно в пространстве своих свойств, а, как звезды в Галактике, расположены более-менее на плоскости.

Эта проблема волновала меня последние 15 лет. В 1984 году британский физик Дэвид Петтифор опубликовал работу, в которой ввел понятие менделеевских чисел, - с их помощью он сгруппировал элементы в порядке изменения их химических свойств. В таблице Менделеева свойства элементов меняются скачками. Так, после самого химически активного неметалла фтора идет инертный неон, а сразу за ним - активнейший металл натрий. Можно ли найти вариант, при котором рядом бы стояли похожие по свойствам элементы?

Петтифор предложил решение - выстроил элементы в некоторой последовательности, приписав им некие числа Менделеева. Но как приписал, не объяснил. И тем более не объяснил, какой у них физический смысл. Эти числа не расчет, а произвол, хотя и основанный на наблюдениях за свойствами бинарных соединений - веществ, состоящих из двух разных атомов. Скажем, если NaCl и KCl похожи, то и натрий с калием должны стоять рядом. Все это время ученые модифицировали и улучшали менделеевские числа, но что это такое, так никто и не объяснил.

У химических элементов есть разные характеристики, которые влияют на их свойства. Прежде всего размер атома (его радиус), валентность, поляризуемость*, электроотрицательность**. Но валентность - параметр непостоянный, у разных элементов могут быть разные валентности, а мы неоднократно открывали химические соединения, которые с точки зрения привычных представлений о валентности не могли бы существовать. Но существуют. Поляризуемость очень сильно коррелирует с электроотрицательностью.

*Поляризуемость - способность атома или молекулы становиться электрически полярными во внешнем электромагнитном поле. Поляризуемость показывает, насколько легко может возникнуть заряженная частица (ион) или новая химическая связь.

**Электроотрицательность - способность атома оттягивать электроны других атомов в химических соединениях. Самая высокая степень электроотрицательности у галогенов и сильных окислителей (F, O, N, Cl), низкая - у активных металлов (Li, Na, K).

Получается, что для определения фундаментальных свойств атомов можно использовать только атомный радиус и электроотрицательность. И если по оси Х - радиус, а по оси Y - электроотрицательность, мы получаем плоскость, на которой сильно вытянутым облаком располагаются элементы. Внутри этого облака, воспользовавшись несложным математическим приемом, можно провести линию, вдоль которой элементы встанут в порядке максимально плавного изменения свойств.

Так мы открыли физический и химический смысл менделеевских чисел: это наилучшее представление всех химических свойств атома одним числом. Но мы предложили не только объяснение, но и улучшенную версию чисел Менделеева, в которой нет места субъективности - только расчеты на основе фундаментальных характеристик атомов. Мы назвали это "Универсальной последовательностью элементов", по-английски Universal Sequence Of Elements, сокращенно USE. И действительно, наша последовательность удобна в применении: она предсказывает свойства химических соединений лучше, чем петтифоровские менделеевские числа и их позднейшие модификации.

Если расположить элементы на осях, то на плоскости будут бинарные соединения - молекулы и кристаллы, состоящие из двух типов атомов. Мы обнаружили, что на этом поле - его можно назвать химическим пространством - возникают области соединений с близкими свойствами, например твердостью кристаллов, магнетизмом, энергией связи. Известно, например, что алмаз, состоящий только из углерода, - самый твердый из кристаллов. А как искать другие твердые вещества? По соседству с алмазом в его химическом пространстве.

Улучшенные менделеевские числа помогут находить новые соединения с полезными свойствами и смогут прояснить некоторые вопросы, связанные с привычной таблицей Менделеева. Например, уже сейчас можно ставить точку в споре, где должен находиться водород: над литием или над фтором. Согласно менделеевским числам, водород ближе к галогенам, чем к щелочным металлам.

Ссылка: Zahed Allahyari and Artem R. Oganov, Nonempirical Definition of the Mendeleev Numbers: Organizing the Chemical Space: J. Phys. Chem. C 2020, 124, 43, 23867-23878.

Универсальная последовательность элементов (USE)

Журнал "Кот Шрёдингера"

Как вычисляются числа Менделеева

Универсальная последовательность элементов определяется их проекцией на линию, обозначенную синим цветом. Журнал "Кот Шрёдингера"

предшественники, последователи, а также сны и иные мистические события

На состоявшемся недавно торжественном открытии Года Периодической таблицы элементов Президент Российской академии наук Александр Сергеев отметил: «Несмотря на то, что в мире Периодическую таблицу не принято называть по имени российского ученого, в речи генерального секретаря ЮНЕСКО было четко сказано, что это – таблица Менделеева». Для присутствовавшего на торжестве премьер-министра РФ Дмитрия Медведева информация о замалчивании за рубежом имени Менделеева как создателя Периодической таблицы оказалась неожиданной. «Мне и в голову не приходило, что в мире Периодическая система не носит имени Менделеева», – сказал премьер и предложил решить этот вопрос: «У нас не слишком много таких достижений и обязательно нужно постараться это все зафиксировать».

А все-таки, почему на Западе некоторые ученые (а также журналисты и политики, разумеется!) не связывают с именем Менделеева Периодическую таблицу и отчего даже в знаменательный год ее 150-летия то и дело всплывают другие даты открытия основополагающего химического закона?

Первооткрыватели или предшественники?

Во многих странах Европы, в Соединенных Штатах Америки и в Канаде систему Менделеева чаще всего называют просто «Периодическая таблица», а ее автора и вовсе не упоминают. В этих государствах официально не признают тот факт, что данное открытие первым сделал именно русский ученый. Одни уверены в том, что до Менделеева это совершали и другие химики. Вторые утверждают, что русский ученый создал свою систему на основе предыдущих изысканий зарубежных исследователей.

Так ведь и Дмитрий Иванович всегда утверждал, что его Периодическая система – плод 20-летних раздумий и изысканий с опорой на многочисленные труды исследователей многих стран!

В 1668 г. выдающимся ирландским химиком, физиком и богословом Робертом Бойлем была опубликована книга, в которой было развенчано немало мифов об алхимии и в которой он рассуждал о необходимости поиска неразложимых химических элементов. Ученый также привел их список, состоящий всего из 15 элементов, но допускал мысль о том, что могут быть еще элементы. Это стало отправной точкой не только в поиске новых элементов, но и в их систематизации.

Сто лет спустя французским химиком Антуаном Лавуазье был составлен новый перечень, в который входили уже 35 элементов. 23 из них позже были признаны неразложимыми.

В начале 1864 г. ассистент химика в Королевском сельскохозяйственном обществе Джон Александр Ньюлендс прочел анонимную статью, автор которой утверждал, что атомные веса большинства элементов с большей или меньшей точностью кратны восьми. Мнение анонимного автора было ошибочным, однако Ньюлендс решил продолжить исследования в этой области, составил таблицу, в которой расположил все известные элементы в порядке увеличения их атомных весов. В статье, датированной 20 августа 1864 г., он отметил, что в этом ряду наблюдается периодическое появление химически сходных элементов. Пронумеровав элементы (элементы, имеющие одинаковые веса, имели и один и тот же номер) и сопоставив номера со свойствами элементов, Ньюлендс сделал вывод: «Разность в номерах наименьшего члена группы и следующего за ним равна семи; иначе говоря, восьмой элемент, начиная с данного элемента, является своего рода повторением первого, подобно восьмой ноте октавы в музыке…». Тем самым им впервые была высказана идея о периодичности изменения свойств элементов.

Спустя год, 18 августа 1865 г., Ньюлендс опубликовал новую таблицу элементов, назвав ее «законом октав», который формулировался следующим образом: «Номера аналогичных элементов, как правило, отличаются или на целое число семь, или на кратное семи; другими словами, члены одной и той же группы соотносятся друг с другом в том же отношении, как и крайние точки одной или больше октав в музыке». Публикации Ньюлендса, подобно другим (довольно многочисленным) попыткам нахождения всякого рода закономерностей среди атомных весов элементов, не привлекли особого внимания. 1 марта 1866 г. Ньюлендс сделал доклад «Закон октав и причины химических соотношений среди атомных весов» на заседании Лондонского химического общества, который не вызвал особого интереса. История сохранила лишь ехидное замечание известного химика Джорджа Фостера: не пробовал ли докладчик располагать элементы в порядке начальных букв их названий и не обнаружил ли при этом каких-либо закономерностей? Доклад так и не был напечатан в журнале химического общества. После этой неудачи Ньюлендс не предпринимал попыток дальнейшей разработки своей систематики.

В 1850–1860-х годах другой английский химик, Уильям Одлинг, предпринял несколько попыток систематизировать химические элементы, основываясь на их атомном весе и атомности (валентности). Он составил несколько таблиц элементов. В таблице, предложенной им в 1864 г. (не сопровождавшейся, однако, никакими комментариями), видны, по словам Д.И. Менделеева, «начатки периодического закона».

 

«Земная спираль» (vis tellurique) Александра Шанкуртуа

 

Французы пытаются отдать пальму первенства своему земляку Александру Эмилю Бегуйе де Шанкуртуа. Еще в 1862 г. этот геолог и химик вывел свою систематизацию химических элементов, основанную на закономерном изменении атомных масс так называемую «земную спираль» (vis tellurique), или «цилиндр Бегуйе». Шанкуртуа нанес на боковую поверхность цилиндра, размеченную на 16 частей, линию под углом 45°, на которой поместил точки, соответствующие атомным массам элементов. Таким образом, элементы, атомные веса которых отличались на 16 или на число, кратное 16, располагались на одной вертикальной линии. При этом точки, отвечающие сходным по свойствам элементам, часто оказываются на одной вертикальной линии.

Систематизация Шанкуртуа явилась существенным шагом вперед по сравнению с существовавшими тогда системами, однако его работа поначалу осталась практически незамеченной. Только после открытия Д.И. Менделеевым Периодического закона французы обратили внимание на работы своего земляка.

В 1864 г. ученый из Германии, Юлиус Лотар Мейер, обнародовал таблицу, содержавшую 28 элементов, размещенные в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное изменение атомной массы в рядах сходных элементов. В 1870 г. Мейер опубликовал еще одну работу, где были новая таблица и график зависимости атомного объема элемента от атомного веса. Предложенная Мейером в работе «Природа элементов как функция их атомного веса» таблица состояла из девяти вертикальных столбцов, сходные элементы располагались в горизонтальных рядах; некоторые ячейки таблицы Мейер оставил незаполненными.

Интересно, что в 1882 г. и Менделеев, и Мейер получили по Золотой медали «За открытие периодических соотношений атомных весов». Хотя Менделеев утверждал, что немецкий исследователь «не имел в виду периодического закона» и вообще ничего нового в него не привнес.

Таблица, устремленная в будущее

Поиск новых элементов вели ученые по всему миру. К XIX в. наука обогатилась множеством новых знаний о химических элементах, которых к тому времени было открыто больше 60-ти. Именно поэтому и возникла потребность в систематизации этих элементов. Фундаментальный Периодический закон и начальную версию своей периодической системы Менделеев создал еще в 1869 г. Однако ученые умы России, да и всего мира, отнеслись к его открытию с некоторым скепсисом. И кто знает, как все бы обернулось, если бы уже через несколько лет Менделеевские открытия не получили подтверждения.

Гениальность Менделеева заключаестя в том, что он НЕ включил в свою таблицу. Он понимал, что некоторых элементов не хватает, но они будут открыты. Поэтому там, где Далтон, Ньюлендс и другие включили в таблицы то, что было известно, Менделеев оставил место для неизвестного. Еще более удивительно, что он точно предсказал свойства недостающих элементов.

В первоначальной таблице Менделеева рядом с символом Al (алюминий) есть пустая клетка для неизвестного металла. Менделеев предсказал, что у него будет атомная масса 68, плотность 6 г/см3 и очень низкая температура плавления. Шесть лет спустя Поль Эмиль Лекок де Буабодран открыл галлий и, конечно же, вписал его в таблицу прямо в свободную клетку с атомной массой 69,7, плотностью 5,9 г/см3 и температурой плавления настолько низкой, что он становится жидким в руке. Такие же пустые клетки в таблице Менделеев оставил для скандия, германия и технеция (который был открыт лишь в 1937 г., через 30 лет после его смерти).

Легенда о сне Менделеева

Многие слышали историю, что Д.И. Менделееву его таблица приснилась. Эта версия активно распространялась соратником Менделеева А. А. Иностранцевым в качестве забавной истории, которой он развлекал своих студентов. Он говорил, что Дмитрий Иванович лег спать и во сне отчетливо увидел свою таблицу, в которой все химические элементы были расставлены в нужном порядке. После этого студенты даже шутили, что таким же способом была открыта 40°-ная водка. Но реальные предпосылки для истории со сном все же были: как уже упоминалось, Менделеев работал над таблицей без сна и отдыха и Иностранцев однажды застал его уставшим и вымотанным. Днем Менделеев решил немного передохнуть, а некоторое время спустя, резко проснулся, сразу же взял листок бумаги и изобразил на нем уже готовую таблицу. Впоследствии Д.И. Менделеев, якобы, рассказывал своему соратнику: «В течение нескольких недель я спал урывками, пытаясь найти тот магический принцип, который сразу привел бы в порядок всю груду накопленного материала. И вот в одно прекрасное утро, проведя бессонную ночь и отчаявшись найти решение, я, не раздеваясь, прилег на диван в кабинете и заснул. И во сне мне совершенно явственно представилась таблица. Я тут же проснулся и набросал увиденную во сне таблицу на первом же подвернувшемся под руку клочке бумаги».

Однако ни один серьезный исследователь научного творчества Менделеева не утверждал и не доказывал, что ученому во сне привиделась периодическая система химических элементов. Да и Дмитрий Иванович на самом деле никогда этого не утверждал. Более того, сам ученый опровергал историю со сном, говоря: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово». Так что легенда о сне может быть и очень привлекательна, но создание таблицы стало возможным только благодаря упорному труду.

Два новых химических элемента получили «российские» имена – Hi-Tech – Коммерсантъ

Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) официально одобрил названия четырех новых элементов таблицы Менделеева — 113-го, 115-го, 117-го и 118-го: нихоний (Nh), московий (Mc), теннессин (Tn), оганессон (Og) соответственно. Первый элемент синтезировали японские ученые, остальные открыты группой российских и американских ученых.

«Следуя традиции, новые элементы названы по географическим названиям или именам ученых (также элементы могут быть названы в честь небесных тел.— “Ъ”)»,— отмечается в сообщении IUPAC. Процедура признания предложенных учеными названий для открытых ими элементов заняла около пяти месяцев. При этом IUPAC официально подтвердил открытие новых элементов (относящихся к седьмому периоду периодической системы) 30 декабря 2015 года.

115-й, 117-й и 118-й элементы были созданы группой ученых российского Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (национальная лаборатория Министерства энергетики США, Ливермор, штат Калифорния) и Окриджской национальной лаборатории (национальная лаборатория Министерства энергетики США, Оук-Ридж, штат Теннесси). Элемент с атомным номером 115 назван московием в честь Московской области, а 118-й получил название оганессон по имени академика РАН научного руководителя лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Юрия Оганесяна. 117-й элемент стал теннессином (от названия американского штата Теннесси).

113-й элемент синтезирован учеными японского института RIKEN и получил название нихоний (от «Nihon» — «Япония»). Отметим, что о создании 113-го элемента сообщала в 2014 году коллаборация российско-американских ученых, но Международный союз теоретической и прикладной химии не признал, что открытие элементов состоялось. При этом японские ученые предлагали назвать элемент японием, нисинанием (в честь физика Ёсио Нисины) или рикением (в честь института RIKEN), однако IUPAC рекомендовал нихоний.

Господин Оганесян сообщил “Ъ”, что работа над 115-м, 117-м и 118-м элементами шла более 15 лет: «Только в 1999 году мы увидели первый результат, а заявили об открытии в 2015 году». «Это сверхтяжелые элементы,— объяснил он.— Всегда предполагалось, что в природе таких тяжелых не должно быть, но в 1969 году появилась новая ядерная теория, которая допустила существование очень тяжелых и весьма стабильных элементов».

Говоря о современной процедуре появления названий элементов в таблице Менделеева, Юрий Оганесян объяснил, что она делится на несколько этапов: сначала создается комиссия экспертов (физиков и химиков), которые должны подтвердить факт открытия и определить, каким ученым принадлежит его приоритет, после этого они публикуют информацию об открытии, и в течение полугода это обсуждается в научных кругах. Далее факт открытия официально подтверждается. «Поскольку это касается химических элементов, то далее нужно определить название — этим занимается номенклатурная комиссия IUPAC, которая запрашивает авторов об их предложениях»,— рассказал господин Оганесян И отметил: «Не факт, что название еще одобрят», так как «оно должно одинаково произноситься на всех 130 языках мира, легко должны произноситься и названия химических соединений с этим элементом», а также «символ должен быть удобным». «Все это занимает время»,— подытожил господин Оганесян. Он напомнил, что подобную процедуру группа российско-американских ученых прошла в 2012 году, когда в таблице Менделеева появились синтезированные ими 114-й элемент флеровий (назван в честь основателя лаборатории ядерных реакций ОИЯИ Георгия Флерова) и 116-й элемент ливерморий (название дали «наши американские коллеги»).

Валерия Мишина


российские химики создали в стекле нановерсию таблицы Менделеева — РТ на русском

Российские химики записали в кварцевом стекле микроскопическое цветное изображение таблицы Менделеева. Для получения миниатюры размером 3,6 х 2,4 мм они использовали лазеры сверхкоротких импульсов и нанокристаллические решётки. Авторы работы рассказали RT, что использованная технология может применяться также для создания носителей данных с неограниченным сроком службы.

Исследователи Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева (РХТУ) использовали лазерные нанотехнологии для создания в кварцевом стекле изображения миниатюрной таблицы химических элементов. Об этом сообщается в специальном выпуске журнала Frontiers in Chemistry, посвящённом периодической системе великого русского учёного.

Размер полученного изображения — 3,6 х 2,4 мм, а каждой ячейки с химическим элементом — 200 х 200 микрон. Для создания миниатюры применялся метод фемтосекундной лазерной записи в кварцевом стекле, которое выдерживает температуру до 900 °С. Таким образом российские исследователи решили привлечь внимание мировой общественности к фигуре великого российского учёного-энциклопедиста Дмитрия Менделеева, создателя одноимённой периодической системы.

«Это самая стабильная таблица Менделеева в миниатюре. Она может пережить пожар и радиационное излучение. В этой миниатюре мы использовали различные нанорешётки, чтобы получить разные цвета», — сообщил в беседе с RT один из авторов работы, ассистент кафедры стекла и ситаллов РХТУ Георгий Шахгильдян.

При этом исследователи отмечают, что в обычном оптическом микроскопе цвета видны не будут. В прибор необходимо поместить поляризаторы, подобные тем, что используются в фотоаппаратуре.

  • © РХТУ им. Д.И. Менделеева

По словам Георгия Шахгильдяна, в западном мире система Дмитрия Менделеева известна как таблица периодических элементов, без указания авторства. Поэтому у публикации менделеевцев в рейтинговом химическом журнале было несколько целей: восстановление исторической справедливости и популяризация российской науки, а также попытка представить необычную работу российских химиков на стыке науки и искусства.

«То, что мы сделали, сейчас называется art in science — искусство в науке. Мы рады, что работа Дмитрия Ивановича Менделеева популяризируется в журнале высокого уровня», — отметил Георгий Шахгильдян.

Использованный учёными метод формирования нанорешёток в стекле с помощью лазеров подходит не только для аналоговой, но и для цифровой записи данных. По словам российских химиков, РХТУ первым в мире запустил проект по созданию технологии оптической памяти на основе стекла. В дальнейшем развитие этой технологии приведёт к разработке носителей данных с неограниченным сроком службы, уверены исследователи.

аргона | Свойства, использование, атомный номер и факты

Аргон (Ar) , химический элемент, инертный газ группы 18 (благородные газы) периодической таблицы Менделеева, самый распространенный и наиболее часто используемый в промышленности из благородных газов. Бесцветный, без запаха и вкуса газ аргон был выделен (1894 г.) из воздуха британскими учеными лордом Рэли и сэром Уильямом Рамзи. Генри Кавендиш, исследуя атмосферный азот («флогистированный воздух»), в 1785 году пришел к выводу, что не более 1 / 120 части азота может быть инертным компонентом.Его работа была забыта до тех пор, пока лорд Рэлей, более века спустя, не обнаружил, что азот, полученный путем удаления кислорода из воздуха, всегда примерно на 0,5 процента плотнее, чем азот, полученный из химических источников, таких как аммиак. Более тяжелый газ, оставшийся после удаления из воздуха кислорода и азота, был первым из благородных газов, обнаруженных на Земле, и был назван в честь греческого слова argos , «ленивый», из-за своей химической инертности. (Гелий был спектроскопически обнаружен на Солнце в 1868 году.)

аргон

Свойства аргона.

Британская энциклопедия, Inc.

Британская викторина

118 Названия и символы Периодической таблицы викторины

Периодическая таблица Менделеева состоит из 118 элементов. Насколько хорошо вы знаете их символы? В этой викторине вам будут показаны все 118 химических символов, и вам нужно будет выбрать название химического элемента, который представляет каждый из них.

По количеству в космосе аргон занимает примерно 12-е место среди химических элементов. Аргон составляет 1,288 процента атмосферы по весу и 0,934 процента по объему и обнаружен в скальных породах. Хотя стабильные изотопы аргон-36 и аргон-38 составляют почти следы этого элемента во Вселенной, третий стабильный изотоп, аргон-40, составляет 99,60 процента аргона, обнаруженного на Земле. (Аргон-36 и аргон-38 составляют 0,34 и 0,06 процента аргона Земли соответственно.Большая часть земного аргона производилась с момента образования Земли в калийсодержащих минералах в результате распада редкого, естественно радиоактивного изотопа калия-40. Газ медленно просачивается в атмосферу из горных пород, в которых он все еще формируется. Производство аргона-40 из распада калия-40 используется в качестве средства определения возраста Земли (калиево-аргоновое датирование).

Аргон выделяется в больших масштабах путем фракционной перегонки жидкого воздуха. Применяется в газонаполненных электрических лампах, радиолампах и счетчиках Гейгера.Он также широко используется в качестве инертной атмосферы для дуговой сварки металлов, таких как алюминий и нержавеющая сталь; для производства и изготовления металлов, таких как титан, цирконий и уран; и для выращивания кристаллов полупроводников, таких как кремний и германий.

Газообразный аргон конденсируется в бесцветную жидкость при -185,8 ° C (-302,4 ° F) и в кристаллическое твердое вещество при -189,4 ° C (-308,9 ° F). Газ нельзя сжижать под давлением, превышающим температуру -122,3 ° C (-188,1 ° F), и в этот момент для его сжижения требуется давление не менее 48 атмосфер.При 12 ° C (53,6 ° F) 3,94 объема газообразного аргона растворяются в 100 объемах воды. Электрический разряд через аргон при низком давлении выглядит бледно-красным, а при высоком - стальным синим.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Внешняя (валентная) оболочка аргона имеет восемь электронов, что делает ее чрезвычайно стабильной и, следовательно, химически инертной. Атомы аргона не соединяются друг с другом; также не наблюдалось их химического соединения с атомами какого-либо другого элемента.Атомы аргона были механически захвачены в клетчатых полостях между молекулами других веществ, как, например, в кристаллах льда или органическом соединении гидрохиноне (называемом клатратами аргона).

Свойства элемента
атомный номер 18
атомный вес [39,792, 39,963]
точка плавления −189,2 ° C (−308,6 ° F)
кипение точка −185,7 ° C (−302.3 ° F)
плотность (1 атм, 0 ° C) 1,784 г / литр
степень окисления 0
электронная конфигурация. 1 с 2 2 с 2 2 p 6 3 с 2 3 p 6

благородный газ | Определение, элементы, свойства, характеристики и факты

Благородный газ , любой из семи химических элементов, составляющих 18-ю группу (VIIIa) периодической таблицы Менделеева.Элементами являются гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn) и оганессон (Og). Благородные газы - это негорючие газы без цвета, запаха и вкуса. Их традиционно относили к группе 0 в периодической таблице, потому что в течение десятилетий после их открытия считалось, что они не могут связываться с другими атомами; то есть их атомы не могут соединяться с атомами других элементов с образованием химических соединений. Их электронная структура и открытие, что некоторые из них действительно образуют соединения, привело к более подходящему обозначению - Группа 18.

интерактивная таблица Менделеева

Современная версия периодической таблицы элементов. Чтобы узнать название элемента, атомный номер, электронную конфигурацию, атомный вес и многое другое, выберите элемент из таблицы.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Когда члены группы были обнаружены и идентифицированы, они считались чрезвычайно редкими, а также химически инертными, и поэтому были названы редкими или инертными газами. Однако теперь известно, что некоторые из этих элементов довольно распространены на Земле и в остальной части Вселенной, поэтому обозначение редкий вводит в заблуждение.Точно так же использование термина , инертный имеет тот недостаток, что он означает химическую пассивность, предполагая, что соединения Группы 18 не могут образовываться. В химии и алхимии слово благородный издавна обозначало нежелание металлов, таких как золото и платина, подвергаться химической реакции; в том же смысле это применимо к рассматриваемой здесь группе газов.

Содержание благородных газов уменьшается с увеличением их атомных номеров. Гелий - самый распространенный элемент во Вселенной, кроме водорода.Все благородные газы присутствуют в атмосфере Земли, и, за исключением гелия и радона, их основным коммерческим источником является воздух, из которого они получаются путем сжижения и фракционной перегонки. Большая часть гелия коммерчески добывается из некоторых скважин с природным газом. Радон обычно выделяют как продукт радиоактивного разложения соединений радия. Ядра атомов радия спонтанно распадаются, испуская энергию и частицы, ядра гелия (альфа-частицы) и атомы радона. Некоторые свойства благородных газов перечислены в таблице.

Некоторые свойства благородных газов
гелий неон аргон криптон ксенон радон ununoctium
* При 25,05 атмосфер.
** hcp = гексагональная плотноупакованная, fcc = гранецентрированная кубическая (кубическая плотноупакованная).
*** Самый стабильный изотоп.
атомный номер 2 10 18 36 54 86 118
атомный вес 4.003 20,18 39,948 83,8 131,293 222 294 ***
точка плавления (° C) -272,2 * -248,59 −189,3 -157,36 −111. 7 −71 -
точка кипения (° C) −268,93 -246,08 −185,8 -153,22 −108 −61,7 -
плотность при 0 ° C, 1 атмосфера (грамм на литр) 0.17847 0,899 1,784 3,75 5,881 9,73 -
растворимость в воде при 20 ° C (кубические сантиметры газа на 1000 граммов воды) 8,61 10,5 33,6 59. 4 108,1 230 -
изотопное содержание (наземные, в процентах) 3 (0,000137), 4 (99,999863) 20 (90,48), 21 (0,27), 22 (9,25) 36 (0,3365), 40 (99,6003) 78 (0,35), 80 (2,28), 82 (11,58), 83 (11,49), 84 (57), 86 (17.3) 124 (0,09), 126 (0,09), 128 (1,92), 129 (26,44), 130 (4,08), 131 (21,18), 132 (26,89), 134 (10,44), 136 (8,87) - -
радиоактивные изотопы (массовые числа) 5–10 16–19, 23–34 30–35, 37, 39, 41–53 69–77, 79, 81, 85, 87–100 110–125, 127, 133, 135–147 195–228 294
цвет света, излучаемого газоразрядной трубкой желтый красный красный или синий желтый зеленый синий к зеленому - -
теплота плавления (килоджоули на моль) 0. 02 0,34 1.18 1,64 2.3 3 -
теплота испарения (калорий на моль) 0,083 1,75 6.5 9.02 12.64 17 -
удельная теплоемкость (джоули на грамм Кельвина) 5,1931 1.03 0,52033 0,24805 0,15832 0,09365 -
критическая температура (K) 5. 19 44,4 150,87 209,41 289,77 377 -
критическое давление (атмосферы) 2,24 27,2 48,34 54,3 57.65 62 -
критическая плотность (граммы на кубический сантиметр) 0,0696 0,4819 0,5356 0,9092 1,103 - -
теплопроводность (ватт на метр по Кельвину) 0. 1513 0,0491 0,0177 0,0094 0,0057 0,0036 -
магнитная восприимчивость (единицы cgs на моль) −0,0000019 −0,0000072 -0,0000194 −0.000028 −0,000043 - -
Кристальная структура** hcp fcc fcc fcc fcc fcc -
радиус: атомный (ангстремы) 0. 31 год 0,38 0,71 0,88 1.08 1.2 -
радиус: ковалентный (кристалл) оценен (ангстремы) 0,32 0,69 0,97 1.1 1.3 1,45 -
статическая поляризуемость (кубические ангстремы) 0,204 0,392 1,63 2,465 4.01 - -
потенциал ионизации (во-первых, электрон-вольт) 24. 587 21,565 15,759 13,999 12,129 10,747 -
электроотрицательность (Полинг) 4.5 4.0 2,9 2,6 2.25 2.0 -

История

В 1785 году английский химик и физик Генри Кавендиш обнаружил, что воздух содержит небольшую часть (чуть менее 1 процента) вещества, которое химически менее активно, чем азот. Спустя столетие английский физик лорд Рэлей выделил из воздуха газ, который, по его мнению, был чистым азотом, но обнаружил, что он плотнее, чем азот, который был получен путем выделения его из его соединений. Он рассудил, что его воздушный азот должен содержать небольшое количество более плотного газа. В 1894 году сэр Уильям Рамзи, шотландский химик, сотрудничал с Рэлеем в выделении этого газа, который оказался новым элементом - аргоном.

Выделение аргона

Аппарат, использованный для выделения аргона английским физиком лордом Рэли и химиком сэром Уильямом Рамзи, 1894 г. Воздух содержится в пробирке (A), стоящей над большим количеством слабой щелочи (B), и электрическим Искра передается по проводам (D), изолированным U-образными стеклянными трубками (C), проходящими через жидкость и вокруг горловины пробирки.Искра окисляет азот в воздухе, а оксиды азота поглощаются щелочью. После удаления кислорода в пробирке остается аргон.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

После открытия аргона и по инициативе других ученых в 1895 году Рамзи исследовал газ, выделяющийся при нагревании минерала клевита, который считался источником аргона. Вместо этого газом был гелий, который в 1868 году был обнаружен спектроскопически на Солнце, но не был обнаружен на Земле. Рамзи и его коллеги искали родственные газы и путем фракционной перегонки жидкого воздуха обнаружили криптон, неон и ксенон - все в 1898 году. Радон был впервые обнаружен в 1900 году немецким химиком Фридрихом Дорном; он был основан как член группы по изучению благородных газов в 1904 году. Рэлей и Рамзи получили Нобелевские премии в 1904 году за свою работу.

В 1895 году французский химик Анри Муассан, открывший элементарный фтор в 1886 году и получивший за это открытие в 1906 году Нобелевскую премию, потерпел неудачу в попытке вызвать реакцию между фтором и аргоном.Этот результат был значительным, потому что фтор - самый реактивный элемент в периодической таблице. Фактически, все попытки получить химические соединения аргона в конце 19 - начале 20 века провалились. Отсутствие химической активности, вызванное этими неудачами, имело значение для развития теорий атомной структуры. В 1913 году датский физик Нильс Бор предположил, что электроны в атомах расположены в последовательных оболочках, имеющих характерные энергии и емкости, и что емкости оболочек для электронов определяют количество элементов в строках периодической таблицы.На основе экспериментальных данных, связывающих химические свойства с распределением электронов, было высказано предположение, что в атомах благородных газов тяжелее гелия электроны расположены в этих оболочках таким образом, что самая внешняя оболочка всегда содержит восемь электронов, независимо от того. сколько других (в случае радона, 78 других) расположены внутри внутренних оболочек.

В теории химической связи, выдвинутой американским химиком Гилбертом Н. Льюисом и немецким химиком Вальтером Косселем в 1916 году, этот октет электронов считался наиболее стабильным расположением внешней оболочки любого атома.Хотя только атомы благородных газов обладали таким расположением, это было условием, к которому атомы всех других элементов стремятся в своей химической связи. Некоторые элементы удовлетворяли эту тенденцию, приобретая или сразу теряя электроны, тем самым становясь ионами; другие элементы разделяют электроны, образуя стабильные комбинации, связанные друг с другом ковалентными связями. Таким образом, пропорции, в которых атомы элементов объединяются с образованием ионных или ковалентных соединений (их «валентности»), контролируются поведением их внешних электронов, которые по этой причине были названы валентными электронами.Эта теория объясняла химическую связь реакционноспособных элементов, а также относительную неактивность благородных газов, которая стала рассматриваться как их главная химическая характеристика. ( См. Также химическая связь: Связи между атомами.)

Оболочечная модель атома

В оболочечной модели атома электроны занимают разные энергетические уровни или оболочки. Оболочки K и L показаны для атома неона.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Защищенные от ядра промежуточными электронами, внешние (валентные) электроны атомов более тяжелых благородных газов удерживаются менее прочно и могут быть легче удалены (ионизированы) из атомов, чем атомы. электроны более легких благородных газов.Энергия, необходимая для удаления одного электрона, называется энергией первой ионизации. В 1962 году, работая в Университете Британской Колумбии, британский химик Нил Бартлетт обнаружил, что гексафторид платины удаляет электрон (окисляет) молекулярный кислород с образованием соли [O 2 + ] [PtF 6 - ]. Первая энергия ионизации ксенона очень близка к энергии кислорода; таким образом, Бартлетт думал, что соль ксенона могла образоваться аналогичным образом.В том же году Бартлетт установил, что действительно можно удалить электроны из ксенона химическими средствами. Он показал, что взаимодействие паров PtF 6 в присутствии газообразного ксенона при комнатной температуре дает желто-оранжевое твердое соединение, которое затем сформулировано как [Xe + ] [PtF 6 - ]. (Это соединение теперь известно как смесь [XeF + ] [PtF 6 - ], [XeF + ] [Pt 2 F 11 - ] и PtF 5 . ) Вскоре после первоначального сообщения об этом открытии две другие группы химиков независимо подготовили и впоследствии сообщили о фторидах ксенона, а именно, XeF 2 и XeF 4 . Вскоре за этими достижениями последовало получение других соединений ксенона и фторидов радона (1962 г.) и криптона (1963 г.).

В 2006 году ученые Объединенного института ядерных исследований в Дубне (Россия) объявили, что следующий благородный газ - оганессон - был получен в 2002 и 2005 годах на циклотроне.(Большинство элементов с атомными номерами больше 92, т. Е. Трансурановые элементы, должны производиться в ускорителях частиц.) Никакие физические или химические свойства оганессона не могут быть непосредственно определены, поскольку было произведено всего несколько атомов оганессона.

10 фактов об аргоне - Ar или атомное число 18

Аргон имеет атомный номер 18 в периодической таблице с символом элемента Ar. Вот коллекция полезных и интересных фактов об элементе аргона.

10 фактов об аргоне

  1. Аргон - это бесцветный благородный газ без запаха и запаха.В отличие от некоторых других газов он остается бесцветным даже в жидком и твердом виде. Негорючий и нетоксичный. Однако, поскольку аргон на 38% плотнее воздуха, он представляет опасность удушья, поскольку может вытеснять насыщенный кислородом воздух в закрытых помещениях.
  2. Символ элемента для аргона раньше был A. В 1957 году Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) изменил символ аргона на Ar, а символ менделевия с Mv на Md.
  3. Аргон был первым обнаруженным благородным газом.Генри Кавендиш подозревал существование этого элемента в 1785 году, изучая образцы воздуха. Независимое исследование, проведенное Х. Ф. Ньюоллом и У. Н. Хартли в 1882 году, выявило спектральную линию, которая не могла быть отнесена к какому-либо известному элементу. Элемент был изолирован и официально обнаружен в воздухе лордом Рэли и Уильямом Рамзи в 1894 году. Рэлей и Рамзи удалили азот, кислород, воду и углекислый газ и исследовали оставшийся газ. Хотя в остатке воздуха присутствовали другие элементы, они составляли очень небольшую часть общей массы образца.
  4. Название элемента «аргон» происходит от греческого слова argos , что означает неактивный. Это относится к устойчивости элемента к образованию химических связей. Аргон считается химически инертным при комнатной температуре и давлении.
  5. Большая часть аргона на Земле образуется в результате радиоактивного распада калия-40 на аргон-40. Более 99% аргона на Земле состоит из изотопа Ar-40.
  6. Самый распространенный изотоп аргона во Вселенной - это аргон-36, который образуется, когда звезды с массой примерно в 11 раз больше, чем Солнце, находятся в фазе горения кремния.На этом этапе альфа-частица (ядро гелия) добавляется к ядру кремния-32, чтобы получить серу-34, которая добавляет альфа-частицу, чтобы стать аргоном-36. Некоторое количество аргона-36 добавляет альфа-частицу, чтобы стать кальцием-40. Во Вселенной аргон встречается довольно редко.
  7. Аргон - самый распространенный благородный газ. На его долю приходится около 0,94% атмосферы Земли и около 1,6% марсианской атмосферы. Тонкая атмосфера планеты Меркурий примерно на 70% состоит из аргона. Не считая водяного пара, аргон является третьим по распространенности газом в атмосфере Земли после азота и кислорода.Его получают путем фракционной перегонки жидкого воздуха. Во всех случаях наиболее распространенным изотопом аргона на планетах является Ar-40.
  8. Аргон имеет множество применений. Он содержится в лазере, плазменных шарах, лампочках, ракетном топливе и светящихся трубках. Он используется в качестве защитного газа для сварки, хранения чувствительных химикатов и защиты материалов. Иногда аргон под давлением используется в качестве пропеллента в аэрозольных баллончиках. Радиоизотопное датирование аргоном-39 используется для определения возраста проб грунтовых вод и ледяных кернов.Жидкий аргон используется в криохирургии для разрушения раковых тканей. Лучи аргоновой плазмы и лазерные лучи также используются в медицине. Аргон можно использовать для приготовления дыхательной смеси под названием Argox, чтобы помочь удалить растворенный азот из крови во время декомпрессии, например, при глубоководных погружениях. Жидкий аргон используется в научных экспериментах, включая нейтринные эксперименты и поиск темной материи. Хотя аргон - элемент в большом количестве, его биологические функции неизвестны.
  9. Аргон при возбуждении излучает сине-фиолетовое свечение.Лазеры на аргоне имеют характерное сине-зеленое свечение.
  10. Поскольку атомы благородных газов имеют полную валентную электронную оболочку, они не очень реактивны. Аргон плохо образует соединения. Неизвестны стабильные соединения при комнатной температуре и давлении, хотя фторгидрид аргона (HArF) наблюдался при температурах ниже 17 К. Аргон образует клатраты с водой. Были замечены ионы, такие как ArH + , и комплексы в возбужденном состоянии, такие как ArF. Ученые предсказывают, что стабильные соединения аргона должны существовать, хотя они еще не синтезированы.

Атомные данные аргона

Имя Аргон
Обозначение Ar
Атомный номер 18
Атомная масса 39,948
Точка плавления 83,81 К (-189,34 ° С, -308,81 ° F)
Температура кипения 87,302 К (-185,848 ° С, -302,526 ° F)
Плотность 1.784 грамма на кубический сантиметр
Фаза газ
Группа элементов благородный газ, группа 18
Период элемента 3
Число окисления 0
Ориентировочная стоимость 50 центов за 100 грамм
Электронная конфигурация 1 с 2 2 2п 6 2 3-пол. 6
Кристаллическая структура кубическая с гранью (fcc)
Фаза на STP газ
Состояние окисления 0
Электроотрицательность Без значения по шкале Полинга

Бонус Аргон Шутка

Почему я не рассказываю анекдоты по химии? Всем доброго аргона!

Источники

  • Эмсли, Джон (2011). Строительные блоки природы: Путеводитель по элементам от А до Я . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-960563-7.
  • Greenwood, Norman N .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-08-037941-8.
  • Хаммонд, К. Р. (2004). "Элементы." Справочник по химии и физике (81-е изд.). CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  • Вист, Роберт (1984). CRC Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство Chemical Rubber Company. ISBN 0-8493-0464-4.

Список элементов Периодической таблицы

Щелкните заголовок столбца, например «Имя», чтобы отсортировать таблицу по этому элементу.
SEE Примечания в нижней части таблицы.

90 2,75 59 Kr7 22 1 7,31 9039 1839 900,438 W10 900 1,70 327

Atomic
вес
Имя Sym. М.П.
(° С)
Б.П.
(° C)
Плотность *
(г / см 3 )
Земля
кора (%) *
Discovery
(Год)
Группа * Электронная конфигурация Ионизация
Энергия (эВ)
1 1.008 Водород H -259 -253 0,09 0,14 1776 1 1 с 1 13,60
2 4.003 Гелий He -272 -269 0,18 1895 18 1 с 2 24,59
3 6,941 Литий 180 1,347 0,53 1817 1 [He] 2s 1 5,39
4 9,012 Бериллий Be 1,278 2,970 1.85 1797 2 [He] 2s 2 9,32
5 10,811 Бор B 2300 2,550 2,34 1808 1808 13 [He] 2s 2 2p 1 8,30
6 12,011 Углерод C 3,500 4,827 2,26 0.09 древний 14 [He] 2s 2 2p 2 11,26
7 14,007 Азот N -210 -196 1,25 1772 15 [He] 2s 2 2p 3 14,53
8 15,999 Кислород O -218 -183 1.43 46,71 1774 16 [He] 2s 2 2p 4 13,62
9 18,998 Фтор F -220 -188 900 1,70 0,03 1886 17 [He] 2s 2 2p 5 17,42
10 20,180 Neon Ne -249 -24 0.90 1898 18 [He] 2s 2 2p 6 21,56
11 22,990 Натрий Na 98 883 0,97 1807 1 [Ne] 3s 1 5,14
12 24,305 Магний Mg 639 1090 1.74 2,08 1755 2 [Ne] 3s 2 7,65
13 26,982 Алюминий Al 660 2,467 2,70 8,07 1825 13 [Ne] 3s 2 3p 1 5,99
14 28,086 Кремний Si 1,410 2355 2.33 27,69 1824 14 [Ne] 3s 2 3p 2 8,15
15 30,974 Фосфор P 44 280 0,13 1669 15 [Ne] 3s 2 3p 3 10,49
16 32,065 Сера S 113 445 .07 0,05 древний 16 [Ne] 3s 2 3p 4 10,36
17 35,453 Хлор Cl -101 -35 3,21 0,05 1774 17 [Ne] 3s 2 3p 5 12,97
18 39,948 Аргон Ar -189 -18 1.78 1894 18 [Ne] 3s 2 3p 6 15,76
19 39,098 Калий K 64 774 0,86 2,58 1807 1 [Ar] 4s 1 4,34
20 40,078 Кальций Ca 839 1,484 1.55 3,65 1808 2 [Ar] 4s 2 6,11
21 44,956 Скандий Sc 1,539 2,832 2,99 3 [Ar] 3d 1 4s 2 6,56
22 47,867 Титан Ti 1,660 3,287 4.54 0,62 1791 4 [Ar] 3d 2 4s 2 6,83
23 50,942 Ванадий V 1,890 3,380 6,890 3,380 1830 5 [Ar] 3d 3 4s 2 6,75
24 51,996 Хром Cr 1,857 2,672 7.19 0,04 1797 6 [Ar] 3d 5 4s 1 6,77
25 54,938 Марганец Mn 1,245 1,9623 0,09 1774 7 [Ar] 3d 5 4s 2 7,43
26 55,845 Железо Fe 1,535 2750 7.87 5,05 древний 8 [Ar] 3d 6 4s 2 7,90
27 58,933 Кобальт Co 1,495 2,870 1735 9 [Ar] 3d 7 4s 2 7,88
28 58,693 Никель Ni 1,453 2,732 8.90 0,02 1751 10 [Ar] 3d 8 4s 2 7,64
29 63,546 Медь Cu 1,083 2,567 Cu 1,083 2,5676 древний 11 [Ar] 3d 10 4s 1 7,73
30 65,390 Цинк Zn 420 907 7.13 древний 12 [Ar] 3d 10 4s 2 9,39
31 69,723 Галлий Ga 30 2,403 5,91 1875 13 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 1 6,00
32 72,640 Германий Ge 937 2,830 5.32 1886 14 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 2 7,90
33 74,922 Мышьяк As 81 613 613 613 5,72 древний 15 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 3 9,79
34 78,960 Селен Se 217 4.79 1817 16 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 4 9,75
35 79,904 Бром Br -7 3,12 1826 17 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 5 11,81
36 83,800 Криптон - -153 3.75 1898 18 [Ar] 3d 10 4s 2 4p 6 14,00
37 85,468 Рубидий Rb 39 1,63 1861 1 [Kr] 5s 1 4,18
38 87,620 Стронций Sr 769 1,384 2.54 1790 2 [Kr] 5s 2 5,69
39 88,906 Иттрий Y 1,523 3,337 4,47 1794 3 [Kr] 4d 1 5s 2 6,22
40 91,224 Цирконий Zr 1,852 4,377 6.51 0,03 1789 4 [Kr] 4d 2 5s 2 6,63
41 92,906 Ниобий Nb 2,468 4,9277 8,5277 1801 5 [Kr] 4d 4 5s 1 6,76
42 95,940 Молибден Mo 2617 4,612 1781 6 [Kr] 4d 5 5s 1 7.09
43 * 98.000 Технеций Tc 1100 4,877 1937 7 [Kr] 4d 5 5s 2 7,28
44 101,070 Рутений Ru 2,250 3,900 12.37 1844 8 [Kr] 4d 7 5s 1 7,36
45 102,906 Родий Rh 1,966 3,727 1803 9 [Kr] 4d 8 5s 1 7,46
46 106,420 Палладий Pd 1,552 2,927 12.02 1803 10 [Kr] 4d 10 8,34
47 107,868 Серебро Ag 962 2,212 10,50 древний 11 [Kr] 4d 10 5s 1 7,58
48 112,411 Кадмий Cd 321 765 8.65 1817 12 [Kr] 4d 10 5s 2 8,99
49 114,818 Индий In 157 2,000 1863 13 [Kr] 4d 10 5s 2 5p 1 5,79
50 118,710 олово Sn 232 2,270 .31 древний 14 [Kr] 4d 10 5s 2 5p 2 7,34
51 121,760 Сурьма Sb 630 6,68 древний 15 [Kr] 4d 10 5s 2 5p 3 8,61
52 127.600 Теллур Te 449 6.24 1783 16 [Kr] 4d 10 5s 2 5p 4 9,01
53 126,905 Иод I 114 4,93 1811 17 [Kr] 4d 10 5s 2 5p 5 10,45
54 131,293 Ксенон Xe -108 5.90 1898 18 [Kr] 4d 10 5s 2 5p 6 12,13
55 132.906 Цезий Cs 29 1,87 1860 1 [Xe] 6s 1 3,89
56 137,327 Барий Ba 725 1,140 3.59 0,05 1808 2 [Xe] 6s 2 5,21
57 138,906 Лантан La 920 3469 6,15 3 [Xe] 5d 1 6s 2 5,58
58 140,116 Церий Ce 795 3,257 6.77 1803 101 [Xe] 4f 1 5d 1 6s 2 5.54
59 140.908 Празеодим Pr 9357 6,77 1885 101 [Xe] 4f 3 6s 2 5,47
60 144,240 Неодим Nd 1010 3,127.01 1885 101 [Xe] 4f 4 6s 2 5.53
61 * 145.000 Прометий Pm 1,100 7 3000 1945 101 [Xe] 4f 5 6s 2 5,58
62 150,360 Самарий Sm 1,072 1,900 7.52 1879 101 [Xe] 4f 6 6s 2 5,64
63 151,964 Европий Eu 822 1,597 5,2 1901 101 [Xe] 4f 7 6s 2 5,67
64 157,250 Гадолиний Gd 1,311 3,233 7.90 1880 101 [Xe] 4f 7 5d 1 6s 2 6,15
65 158.925 Тербий Tb41 360 8,23 1843 101 [Xe] 4f 9 6s 2 5,86
66 162,500 Диспрозий Dy 1,412 Dy 1,412 2,555 1886 101 [Xe] 4f 10 6s 2 5,94
67 164,930 Гольмий Ho 1,470 2,720 1867 101 [Xe] 4f 11 6s 2 6,02
68 167,259 Эрбий Er 1,522 2,510 9.07 1842 101 [Xe] 4f 12 6s 2 6,11
69 168,934 Тулий Tm 1,545 1727 Tm 1,545 1,727 1879 101 [Xe] 4f 13 6s 2 6,18
70 173,040 Иттербий Yb 824 1,466 6.90 1878 101 [Xe] 4f 14 6s 2 6,25
71 174.967 Лютеций Лютеций 1,656 3,3154 3,3154 1907 101 [Xe] 4f 14 5d 1 6s 2 5,43
72 178.490 Гафний Hf 2150 531 1923 4 [Xe] 4f 14 5d 2 6s 2 6,83
73 180.948 Тантал Ta 2,996 16,65 1802 5 [Xe] 4f 14 5d 3 6s 2 7,55
74 183,840 Вольфрам 19.35 1783 6 [Xe] 4f 14 5d 4 6s 2 7,86
75 186.207 Рений Re 3,180 21.04 1925 7 [Xe] 4f 14 5d 5 6s 2 7,83
76 190.230 Осмий Os

3,045 22.60 1803 8 [Xe] 4f 14 5d 6 6s 2 8.44
77 192.217 Иридий Ir 2,410 22,40 1803 9 [Xe] 4f 14 5d 7 6s 2 8,97
78 195.078 Платина Pt 21.45 1735 10 [Xe] 4f 14 5d 9 6s 1 8.96
79 196.967 Золото Au 1064 19,32 древний 11 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 1 9,23
80 200,590 Меркурий Hg -39 Hg -39 357 13.55 древний 12 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 10,44
81 204,383 Таллий Tl 303 900 1,403 11,85 1861 13 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 1 6,11
82 207.200 Свинец 1,740 11.35 древний 14 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 2 7,42
83 208.980 Bismuth Bi 1,560 9,75 древний 15 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 3 7,29
84 * 209.000 Полоний Po 254 962 9,30 1898 16 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 4 8,4352 85 * 210,000 Астатин At 302 337 0,00 1940 17 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 9.30
86 * 222,000 Радон Rn -71 -62 9,73 1900 18 [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 10,75
87 * 223,000 Франций Fr 27 677 0,00 1939 1 [Rn] 7s 1 4.07
88 * 226,000 Радий Ra 700 1,737 5,50 1898 2 [Rn] 7s 2 5,28
89 * 227,000 Актиний Ac 1,050 3,200 10,07 1899 3 [Rn] 6d 1 7s 2 5.17
90 232,038 Торий Th 1,750 4,790 11,72 1829 102 [Rn] 6d 2 7s 2
91 231,036 Протактиний Па 1,568 0 15,40 1913 102 [Rn] 5f 2 6d 1 7s 5000689
92 238,029 Уран U 1,132 3,818 18,95 1789 102 [Rn] 5f 3 6d 1 7s 9 6,19
93 * 237,000 Нептуний Np 640 3,902 20,20 1940 102 [Rn] 5f 4 6d 1 2 6.27
94 * 244,000 Плутоний Pu 640 3,235 19,84 1940 102 [Rn] 5f 6 7s 2
95 * 243,000 Америций Am 994 2,607 13,67 1944 102 [Rn] 5f 7 7s 2 .97
96 * 247,000 Кюрий Cm 1,340 0 13,50 1944 102 5,99
97 * 247,000 900 Berkelium Bk 986 0 14,78 1949 102 6,20
98 * 251.000 Калифорний Cf 900 0 15,10 1950 102 6,28
99 * 252,000 Эйнштейний Es 860 0,00 1952 102 6,42
100 * 257,000 Фермий Fm 1,527 0 0.00 1952 102 6,50
101 * 258,000 Менделевий Md 0 0 0,00 1955 102
102 * 259,000 Нобелий 827 0 0,00 1958 102 6.65
103 * 262,000 Лоуренсий Lr 1,627 0 0,00 1961 102 4,90
104 * 261,000 Резерфордий Rf 0 0 0,00 1964 4 0,00
105 * 262.000 Дубний Db 0 0 0,00 1967 5 0,00
106 * 266,000 Seaborgium Sg 0 0 0,00 1974 6 0,00
107 * 264,000 Бориум Bh 0 0 0.00 1981 7 0,00
108 * 277,000 Калий Hs 0 0 0,00 1984 8 0,00
109 * 268,000 Мейтнериум Мт 0 0 0,00 1982 9 0.00

Atomic
вес
Имя Sym. М.П.
(° С)
Б.П.
(° С)
Плотность *
(г / см 3 )
Земная кора
(%) *
Discovery
(Год)
Группа * Электронная конфигурация Ионизация
Энергия (эВ)

Примечания:
• Плотность элементов с температурой кипения ниже 0 ° C дана в г / л.В отсортированном списке эти элементы отображаются перед другими элементами с температурой кипения> 0 ° C.
• Средние значения состава земной коры взяты из отчета Ф. В. Кларка и Х. С. Вашингтона, 1924 г. Элементный состав горных пород земной коры различается в зависимости от местонахождения (см. Статью).
Группа : В периодической таблице всего 18 групп, которые составляют ее столбцы. Лантаноиды и актиноиды пронумерованы как 101 и 102, чтобы разделить их при сортировке по группам.
• Элементы, отмеченные звездочкой (во 2-м столбце), не содержат стабильных нуклидов. Для этих элементов указанное значение веса представляет собой массовое число наиболее долгоживущего изотопа элемента.

Сокращения и определения:

№ - атомный номер; М.П. - температура плавления; Б.П. - точка кипения

Атомный номер: Число протонов в атоме. Каждый элемент однозначно определяется своим атомным номером.

Атомная масса: Масса атома в первую очередь определяется количеством протонов и нейтронов в его ядре.Атомная масса измеряется в единицах атомной массы (а.е.м.), которые масштабируются относительно углерода, 12 C, что считается стандартным элементом с атомной массой 12. Этот изотоп углерода имеет 6 протонов и 6 нейтронов. Таким образом, каждый протон и нейтрон имеют массу около 1 а.е.м.

Изотоп: Атомы одного и того же элемента с одинаковым атомным номером, но разным числом нейтронов. Изотоп элемента определяется суммой количества протонов и нейтронов в его ядре.Элементы имеют более одного изотопа с различным количеством нейтронов. Например, есть два общих изотопа углерода, 12 C и 13 C, которые имеют 6 и 7 нейтронов соответственно. Содержание различных изотопов элементов различается по своей природе в зависимости от источника материалов. Относительное содержание изотопов в природе см. В разделе «Атомный вес и изотопный состав».

Атомный вес: Значения атомного веса представляют собой средневзвешенных масс всех встречающихся в природе изотопов элемента.Показанные здесь значения основаны на определениях Комиссии ИЮПАК (Pure Appl. Chem. 73: 667-683, 2001). Элементы, отмеченные звездочкой, не содержат стабильных нуклидов. Для этих элементов указанное значение веса представляет собой массовое число наиболее долгоживущего изотопа элемента.

Электронная конфигурация: См. Следующую страницу для объяснения электронной конфигурации атомов.

Энергия ионизации (IE): Энергия, необходимая для удаления самого удаленного электрона от атома или положительного иона на его основном уровне.В таблице перечислены только первые IE в единицах эВ. Чтобы преобразовать в кДж / моль, умножьте на 96,4869. Ссылка: Справочная таблица NIST по основным состояниям и энергиям ионизации нейтральных атомов. IE уменьшается при движении вниз по столбцу периодической таблицы и увеличивается слева направо подряд. Таким образом, щелочные металлы имеют самый низкий IE за период, а редкие газы - самый высокий.

Другие ресурсы, связанные с Периодической таблицей

Цитата для страницы

Израильский справочник химии.(2021 г., 8 июня). «Сортируемый список элементов Периодической таблицы». Получено с https://www.science.co.il/elements/

.

Информация об элементе аргона: факты, свойства, тенденции, использование и сравнение - Периодическая таблица элементов

История аргона

Элемент аргон был открыт лордом Рэли в год. 1894 г. в Соединенном Королевстве . Аргон получил свое название от греческого слова argos, что означает «праздный».

Присутствие аргона: изобилие в природе и вокруг нас

В таблице ниже показано содержание аргона во Вселенной, Солнце, Метеоритах, Земная кора, океаны и человеческое тело.

Кристаллическая структура аргона

Твердотельная структура аргона - гранецентрированная кубическая.

Кристаллическую структуру можно описать с помощью ее элементарной ячейки. Элементарные ячейки повторяются в три пространственное пространство для формирования конструкции.

Параметры элементарной ячейки

Элементарная ячейка представлена ​​в терминах ее параметров решетки, которые являются длинами ячейки края Константы решетки ( a , b и c )

а б с
525.6 525,6 525,6 вечера

и углы между ними Углы решетки (альфа, бета и гамма).

альфа бета гамма
π / 2 π / 2 π / 2

Положения атомов внутри элементарной ячейки описываются набором атомных положений ( x i , y i , z i ), измеренные от опорной точки решетки.

Свойства симметрии кристалла описываются концепцией пространственных групп. Все возможно симметричное расположение частиц в трехмерном пространстве описывается 230 пространственными группами (219 различных типов или 230, если хиральные копии считаются отдельными.

Атомные и орбитальные свойства аргона

Атомы аргона имеют 18 электронов и структура электронной оболочки [2, 8, 8] с символом атомного члена (квантовые числа) 1 S 0 .

Оболочечная структура аргона - количество электронов на энергию уровень

n с п. d f
1 К 2
2 L 2 6
3 M 2 6

Электронная конфигурация основного состояния аргона - нейтраль Атом аргона

Электронная конфигурация нейтрального атома аргона в основном состоянии [Ne] 3с2 3п6.Часть конфигурации аргона, которая эквивалентна благородному газу предыдущий период сокращенно обозначается как [Ne]. Для атомов с большим количеством электронов это нотация может стать длинной, поэтому используются сокращенные обозначения. валентные электроны 3s2 3p6, электроны в внешняя оболочка, определяющая химические свойства элемента.

Полная электронная конфигурация нейтрального аргона

Полная электронная конфигурация основного состояния для атома аргона, несокращенная электронная конфигурация

1с2 2с2 2п6 3с2 3п6

Атомная структура аргона

Атомный радиус аргона 71 пм, а его ковалентный радиус 97 пм.

Атомный спектр аргона

Химические свойства аргона: Энергии ионизации аргона и сродство к электрону

Электронное сродство аргона составляет 0 кДж / моль.

Энергия ионизации аргона

Энергии ионизации аргона

см. В таблице ниже.
Число энергии ионизации Энтальпия - кДж / моль
1 1520.6
2 2665,8
3 3931
4 5771
5 7238
6 8781
7 11995
8 13842
9 40760
10 46186

Физические свойства аргона

Физические свойства аргона см. В таблице ниже

Плотность 1.784 г / л
Молярный объем 22,39 23766816 см3

Упругие свойства

Твердость аргона - Испытания для измерения твердости элемента

Электрические свойства аргона

Аргон не является источником электричества. Ссылаться на Таблица ниже электрические свойства аргона

Теплопроводность аргона

Магнитные свойства аргона

Оптические свойства аргона

Акустические свойства аргона

Термические свойства аргона - энтальпии и термодинамика

Термические свойства аргона

см. В таблице ниже.

Энтальпии аргона

Изотопы аргона - ядерные свойства аргона

Изотопы родия.Природный аргон имеет 3 стабильный изотоп - 36Ar, 38Ar, 40Ar.

Изотоп Масса изотопа % Изобилие Т половина Режим распада
30Ar
31Ar
32Ar
33Ar
34Ar
35Ar
36Ar 0.3365% Стабильный N / A
37Ar
38Ar 0.0632% Стабильный N / A
39Ar
40Ar 99.6003% Стабильный N / A
41Ar
42Ar
43Ar
44Ar
45Ar
46Ar
47Ar
48Ar
49Ar
50Ar
51Ar
52Ar
53Ar

Нормативно-правовое регулирование и здравоохранение - Параметры и рекомендации по охране здоровья и безопасности

Поиск в базе данных

Список уникальных идентификаторов для поиска элемента в различных базах данных химического реестра

Изучите нашу интерактивную таблицу Менделеева

Сравнение элементов периодической таблицы

Группа 18: Свойства газов Nobel

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  1. История
    1. Аргон
    2. Гелий
    3. Неон, Криптон, Ксенон
    4. Радон
  2. Электронные конфигурации для благородных газов
  3. Атомные и физические свойства
  4. Гелий 906 906 Применение благородного газа Neon 906
  5. Аргон
  6. Криптон
  7. Ксенон
  8. Радон
  • Внешние ссылки
  • Благородные газы (Группа 18) расположены в правом углу таблицы Менделеева и ранее назывались «инертными газами» из-за к тому факту, что их заполненные валентные оболочки (октеты) делают их крайне инертными.Благородные газы были охарактеризованы относительно поздно по сравнению с другими группами элементов.

    История

    Первым, кто открыл благородные газы, был Генри Кавендиш в конце 180 века. Кавендиш выделил эти элементы, химически удалив весь кислород и азот из контейнера с воздухом. Азот окислялся до \ (NO_2 \) электрическими разрядами и поглощался раствором гидроксида натрия. Затем оставшийся кислород удаляли из смеси с помощью абсорбера.Эксперимент показал, что 1/120 объема газа в емкости осталась непрореагировавшей. Вторым, кто их выделил, но не типизировал, был Уильям Фрэнсис (1855-1925). Фрэнсис заметил образование газа при растворении урановых минералов в кислоте.

    Аргон

    В 1894 году Джон Уильям Стратт обнаружил, что химически полученный чистый азот менее плотен, чем азот, выделенный из проб воздуха. Из этого открытия он пришел к выводу, что в воздухе присутствует еще один неизвестный газ.С помощью Уильяма Рамзи Стратту удалось воспроизвести и изменить эксперимент Кавендиша, чтобы лучше понять инертный компонент воздуха в его первоначальном эксперименте. Процедура исследователей отличалась от процедуры Кавендиша: они удаляли кислород, взаимодействуя с медью, и удаляли азот в реакции с магнием. Оставшийся газ был должным образом охарактеризован, и новый элемент был назван «аргон», что происходит от греческого слова «инертный».

    Гелий

    Гелий был впервые обнаружен в 1868 году и проявился в солнечном спектре в виде ярко-желтой линии с длиной волны 587.49 нанометров. Это открытие сделал Пьер Янсен. Янсен первоначально предположил, что это натриевая линия. Однако более поздние исследования сэра Уильяма Рамзи (который выделил гелий на Земле, обрабатывая различные редкие элементы кислотами) подтвердили, что ярко-желтая линия из его эксперимента совпадала с линией в спектре Солнца. Исходя из этого, британский физик Уильям Крукс определил этот элемент как гелий.

    Неон, Криптон, Ксенон

    Эти три благородных газа были открыты Моррисом У.Трэверс и сэр Уильям Рамзи в 1898 году. Рамзи открыл неон, охлаждая образец воздуха до жидкой фазы, нагревая жидкость и улавливая газы по мере их выкипания. Криптон и ксенон также были открыты с помощью этого процесса.

    Радон

    В 1900 году, изучая цепочку распада радия, Фридрих Эрнс Дорн открыл последний газ в группе 18: радон. В своих экспериментах Дорн заметил, что соединения радия выделяют радиоактивный газ. Первоначально этот газ был назван нитоном в честь латинского слова «сверкающий», «нитен».В 1923 году Международный комитет по химическим элементам и Международный союз чистой прикладной химии (IUPAC) решили назвать элемент радоном. Все изотопы радона радиоактивны. Радон-222 имеет самый длительный период полураспада - менее 4 дней и является продуктом альфа-распада радия-226 (часть цепи радиоактивного распада U-238 в Pb-206).

    Электронные конфигурации благородных газов

    • Гелий 2
    • Неон [He] 2s 2 2p 6
    • Аргон [Ne] 3s 2 3p 6
    • Криптон [Ar] 3d 10 4s 2 4p 6
    • Ксенон [Kr] 4d 10 5s 2 5p 6
    • Радон [Xe] 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6
    Таблица 1: Тенденции внутри Группы 18
    Атомный № Атомная масса Температура кипения (K) Температура плавления (K) 1-я ионизация (Э / кДж моль -1 ) Плотность (г / дм 3 ) Атомный радиус (пм)
    He 2 4.003 4,216 0,95 2372,3 0,1786 31
    Ne 10 20,18 27,1 24,7 2080,6 0,9002 38
    Ар 18 39.948 87,29 83,6 1520,4 1.7818 71
    Kr 36 83,3 120,85 115,8 1350,7 3,708 88
    Xe 54 131.29 166,1 161,7 1170,4 5,851 108
    Rn 86 222,1 211,5 202,2 1037,1 9,97 120

    Атомные и физические свойства

    • Атомная масса, точка кипения и атомные радиусы УВЕЛИЧИВАЙТЕСЬ на вниз по группе в периодической таблице.
    • Первая энергия ионизации УМЕНЬШАЕТ на группу в периодической таблице.
    • Благородные газы обладают наибольшей энергией ионизации, что отражает их химическую инертность.
    • Вниз Группа 18, атомный радиус и межатомные силы УВЕЛИЧИТЬ , что приведет к УВЕЛИЧЕНИЮ точки плавления на , точки кипения, энтальпии испарения и растворимости.
    • УВЕЛИЧЕНИЕ плотности в группе коррелирует с УВЕЛИЧЕНИЕ атомной массы.
    • Поскольку атомы УВЕЛИЧИВАЮТ на атомные размеры вниз по группе, электронные облака этих неполярных атомов становятся все более поляризованными, что приводит к слабым силам Ван-дер-Ваальса между атомами. Таким образом, для этих более тяжелых элементов легче достичь образования жидкостей и твердых веществ из-за их точек плавления и кипения.
    • Поскольку внешние оболочки благородных газов полны, они чрезвычайно стабильны, не склонны образовывать химические связи и имеют небольшую тенденцию набирать или терять электроны.
    • При стандартных условиях все представители группы благородных газов ведут себя одинаково.
    • Все газы являются монотомными при стандартных условиях.
    • Атомы благородных газов, как и атомы в других группах, УВЕЛИЧИВАЮТ атомного радиуса от одного периода к другому из-за УВЕЛИЧЕНИЯ числа электронов на .
    • Размер атома положительно коррелирует с несколькими свойствами благородных газов. Потенциал ионизации УМЕНЬШАЕТСЯ на с увеличением на радиуса , потому что валентные электроны в более крупных благородных газах находятся дальше от ядра; поэтому они менее крепко удерживаются атомом.
    • Сила притяжения УВЕЛИЧИВАЕТСЯ на с размером атома в результате УВЕЛИЧЕНИЯ поляризуемости и, таким образом, УМЕНЬШЕНИЯ потенциала ионизации на .
    • В целом благородные газы обладают слабыми межатомными взаимодействиями и, следовательно, очень низкими температурами кипения и плавления по сравнению с элементами других групп.

    Для двухатомных и многоатомных газов с ковалентными связями теплоемкость возникает в результате возможных поступательных, вращательных и колебательных движений.Поскольку одноатомные газы не имеют связей, они не могут поглощать тепло в виде колебаний связи. Поскольку центр масс одноатомных газов находится в ядре атома, а масса электронов пренебрежимо мала по сравнению с ядром, кинетическая энергия вращения пренебрежимо мала по сравнению с кинетической энергией трансляции (в отличие от ди- или многоатомные молекулы, в которых вращение ядер вокруг центра масс молекулы вносит значительный вклад в теплоемкость). Следовательно, внутренняя энергия на моль одноатомного благородного газа равна его поступательному вкладу, \ (\ frac {3} {2} RT \), где \ (R \) - универсальная газовая постоянная, а \ (T \) - абсолютная температура.

    Для одноатомных газов при данной температуре средняя кинетическая энергия за счет трансляции практически одинакова независимо от элемента. Следовательно, при данной температуре чем тяжелее атом, тем медленнее движутся его газовые атомы. Средняя скорость одноатомного газа уменьшается с увеличением молекулярной массы, и, учитывая упрощенную ситуацию с теплоемкостью, теплопроводность благородных газов уменьшается с увеличением молекулярной массы.

    Применение благородных газов

    Гелий

    Гелий используется в составе дыхательных газов из-за его низкой растворимости в жидкостях или липидах.Это важно, потому что другие газы поглощаются кровью и тканями тела, когда они находятся под давлением во время подводного плавания. Из-за его пониженной растворимости небольшое количество гелия попадает в клеточные мембраны; заменяя часть дыхательной смеси, гелий вызывает уменьшение наркотического действия газа на больших глубинах. Уменьшение количества растворенного газа в теле означает, что образуется меньше пузырьков газа, что снижает давление подъема. Гелий и Аргон используются для защиты сварочной дуги и окружающего основного металла от атмосферы.

    Гелий используется в криогенной технике с очень низкими температурами, особенно для поддержания сверхпроводников (полезных для создания сильных магнитных полей) при очень низких температурах. Гелий также является наиболее распространенным газом-носителем в газовой хроматографии.

    Неон

    Neon имеет много общих и знакомых применений: неоновые огни, противотуманные фары, телескопы, лазеры, датчики напряжения, световые предупреждения и рекламные вывески. Самое популярное применение неона - это неоновые трубки, используемые в рекламе и сложных украшениях.Эти трубки заполнены неоном и гелием или аргоном под низким давлением и подвергаются электрическим разрядам. Цвет излучаемого света зависит от состава газовой смеси и от цвета стекла трубки. Чистый неон в бесцветной трубке поглощает красный свет и отражает синий свет, как показано на рисунке ниже. Этот отраженный свет известен как флуоресцентный свет.

    Один из многих цветов неоновых огней.

    Аргон

    Аргон находит широкое применение в электронике, освещении, производстве стекла и металла.Аргон используется в электронике для обеспечения защитной теплопередающей среды для сверхчистых полупроводников с кристаллами кремния и для выращивания германия. Аргон также может заполнять люминесцентные лампы и лампы накаливания, создавая синий свет, присущий «неоновым лампам». Используя низкую теплопроводность аргона, производители окон создают газовый барьер, необходимый для производства окон с двойным остеклением. Этот изоляционный барьер улучшает энергоэффективность окон. Аргон также создает защиту от инертного газа во время сварки, вымывает расплавленные металлы для устранения пористости в отливке и обеспечивает среду, не содержащую кислорода и азота, для отжига и прокатки металлов и сплавов.

    Лампа аргонно-плазменная.

    Криптон

    Как и аргон, криптон используется в энергоэффективных окнах. Из-за его превосходного теплового КПД для изоляции иногда предпочитают криптон, а не аргон. По оценкам, 30% энергоэффективных окон, продаваемых в Германии и Англии, заполнены криптоном; В этих странах используется примерно 1,8 литра криптона. Криптон также содержится в источниках топлива, лазерах и фарах. В лазерах криптон выполняет функцию регулятора желаемой оптической длины волны.Обычно его смешивают с галогеном (скорее всего, фтором) для получения эксимерных лазеров. Галогенные фары с герметичным светом, содержащие криптон, производят вдвое большую светоотдачу по сравнению со стандартными фарами. Кроме того, криптон используется для высокоэффективных лампочек, которые имеют более высокую цветовую температуру и эффективность, поскольку криптон снижает скорость испарения нити накала.

    Криптоновый лазер.

    Ксенон

    Ксенон находит различное применение в освещении лампами накаливания, проявлении рентгеновских лучей, плазменных панелях (PDP) и т. Д.В лампах накаливания используется ксенон, потому что для получения такой же светоотдачи, как у обычной лампы накаливания, можно использовать меньше энергии. Ксенон также позволяет получать более качественные рентгеновские лучи с меньшим количеством излучения. При смешивании с кислородом он может усилить контраст при КТ. Эти приложения оказали большое влияние на отрасли здравоохранения. Плазменные дисплеи (PDP), использующие ксенон в качестве одного из наполняющих газов, однажды могут заменить большие кинескопы в экранах телевизоров и компьютеров.

    Продукты ядерного деления могут включать несколько радиоактивных изотопов ксенона, которые поглощают нейтроны в активной зоне ядерных реакторов. Образование и удаление продуктов распада радиоактивного ксенона являются факторами в управлении ядерным реактором.

    Радон

    Радон считается второй по частоте причиной рака легких после курения сигарет. Однако он также полезен при лучевой терапии, лечении артрита и купании. В лучевой терапии радон используется в имплантируемых семенах из стекла или золота, которые в основном используются для лечения рака.Было сказано, что воздействие радона смягчает аутоиммунные заболевания, такие как артрит. Некоторые больные артритом пытались ограничить воздействие радиоактивной шахтной воды и радона, чтобы облегчить боль. «Радоновые курорты», такие как Бад-Гастерн в Австрии и Онсен в Японии, предлагают терапию, при которой люди сидят от нескольких минут до часов в атмосфере с высоким содержанием радона, полагая, что низкие дозы радиации увеличат их энергию.

    Внешние ссылки

    • Фрей, Джон Э. «Открытие благородных газов и основ теории строения атома." J. Chem. Educ. 1966 , 43 , 371.
    • Лакенбо, Раймонд В. «Связь радона с раком легких (L)». J. Chem. Educ. 1994 , 71 , 902.
    • Хайман, Герберт Х. "Химия благородных газов". J. Chem. Educ. 1964 , 41 , 174.
    • Мартин, Р. Брюс. «Радон в дырявом доме (LTE)». J. Chem. Educ. 1993 , 70 , 1040.
    • Мик, Терри Л. "Электроотрицательность благородных газов". J. Chem. Educ. 1995 , 72 , 17.
    • Welch, Lawrence E .; Моссман, Дэниел М. «Эксперимент по химии окружающей среды: определение уровней радона в воде». J. Chem. Educ. 1994 , 71 , 521.
    • Petrucci et al. Общая химия: принципы и современные приложения, 9-е издание . Нью-Джерси: Pearson Education, Inc., 2007. Глава 21 и 22.
    • Различные применения для различных благородных газов: http://www.praxair.com/praxair.nsf/AllContent/708AB72B4FC2BC3B85256AD3D5A?OpenDocument&URLMenuBranch=BB99E322786CC5CF8525704B0058F7DF 9064B0058F7DF
    • Статья в Википедии о XeF 2 : http://en.Wikipedia.org/wiki/XeF2
    • Статья в Википедии о XeF 4 : en.Wikipedia.org/wiki/XeF4
    • Статья в Википедии о XeF 6 : en.Wikipedia.org/wiki/XeF6
    • Статья в Википедии о XeO 4 : en.Wikipedia.org/wiki/XeO4
    • История благородных газов: http://www.bbc.co.uk/dna/h3g2/A2342189
    • Изображение гелия: http://www.flw.com/datatools/periodic/e_model/2.gif
    • Изображение Неона: http://creationwiki.org/pool/images/thumb/4/41/Electron_shell_Neon.png/112px-Electron_shell_Neon.png
    • Изображение аргона: http://www.flw.com/datatools/periodic/002.php?id=18
    • Изображение Криптона: http://www.flw.com/datatools/periodic/e_model/36.gif
    • Изображение Xenon: http://www.flw.com/datatools/periodic/e_model/54.gif
    • Изображение радона: http://www.flw.com/datatools/periodic/002.php?id=86
    • Изображение XeF 6 : http://www.faidherbe.org/site/cours/dupuis/images4/xef6.gif
    • Изображение гелиевых шаров: http://www.carondelet.pvt.k12.ca.us/PeriodicTable/He/helium%20pic3.jpg
    • Изображение неонового света: http://www.neonsdirect.co.uk/images/blue-neon-lights.jpg
    • Изображение аргоноплазменной лампы накаливания: http: // www.vk2zay.net/article/file/17
    • Изображение криптонового лазера: www.ucd.ie/physics/preston/re...biophysics.jpg
    • Изображение ксеноновых фар: www.bmw.com/com/en/newvehicle...s_bi_xenon.jpg
    • Изображение радоновой ванны: www.sibyllenbad.de/cms/medien ... 264-sb_199.jpg

    Благородный газ


    2

    Ученые объявляют «ядерную» периодическую таблицу

    27 мая 2020 г. - Физики разработали «ядерную таблицу Менделеева».В то время как традиционная таблица основана на поведении электронов в атоме, эта новая таблица основана на протонах в ядре. Протоны ...


    Новая периодическая таблица капель может помочь раскрыть преступления

    25 февраля 2019 г. - Ученые создали периодическую таблицу движений капель, частично вдохновленную параллелями между симметриями атомных орбиталей, которые определяют положение элементов на классической периодической ...


    Супергерои, еда и приложения вносят современный поворот в таблицу Менделеева

    Янв.13 февраля 2021 г. - Многие студенты, особенно не изучающие естественные науки, боятся химии. Первый урок вводного курса химии обычно посвящен тому, как интерпретировать периодическую таблицу элементов, но это ...


    Кластеры благородных металлов могут повысить производительность катализаторов и сэкономить ресурсы

    1 октября 2020 г. - Миллиарды катализаторов из благородных металлов используются во всем мире для производства химикатов, выработки энергии или очистки воздуха. Однако ресурсы, необходимые для этого, дороги и...


    Открытие периодических таблиц для молекул

    9 сентября 2019 г. - Ученые разработали таблицы, похожие на периодическую таблицу элементов, но для молекул. Их подход может быть использован для предсказания новых стабильных веществ и создания полезных ...


    Экспериментальные тесты релятивистской химии обновят Периодическую таблицу

    16 февраля 2021 г. - Исследователи использовали ускоритель частиц и соосаждение для изучения химической активности отдельных атомов резерфордия.Подобные эксперименты продолжат развитие релятивистской химии ...


    Новый катализатор может сделать очиститель горения природного газа

    11 января 2021 г. - Исследователи разработали ультрасовременный катализатор, состоящий из 10 различных элементов, каждый из которых сам по себе обладает способностью снижать температуру сгорания метана, а также кислорода. Это ...


    Создание притяжения между молекулами глубоко в Периодической таблице

    Янв.22, 2019 - Исследователи представляют первое экспериментальное и теоретическое доказательство того, что между некоторыми из более тяжелых элементов периодической таблицы, такими как мышьяк, возможно образование сильных, стабильных притяжений ...


    Метан в катализатор синтез-газа: два по цене одного

    5 сентября 2018 г. - Улучшение катализатора, преобразующего метан в синтез-газ, может привести к более экономичной ...


    Квантовая волна в димере гелия снята впервые

    Декабрь23 февраля 2020 г. - Международной группе ученых впервые удалось заснять квантовые физические эффекты на димере гелия, когда он распадается.


    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *