MOSKVA, 6. helmikuuta - RIA Novosti. Venäläiset ja ulkomaiset kemistit julistavat kahden "ksenofobisimman" alkuaineen - heliumin - stabiilin yhdisteen olemassaolon ja vahvistivat kokeellisesti yhden niistä - natriumhelidin - olemassaolon Nature Chemistry -lehdessä julkaistun artikkelin mukaan.
"Tämä tutkimus osoittaa, kuinka täysin odottamattomia ilmiöitä voidaan havaita uusimmilla teoreettisilla ja kokeellisilla menetelmillä. Työmme osoittaa jälleen kerran, kuinka vähän tiedämme nykyään äärimmäisten olosuhteiden vaikutuksesta kemiaan ja tällaisten ilmiöiden merkityksestä planeettojen sisällä tapahtuvissa prosesseissa. selittää”, sanoo Artem Oganov, Skoltechin ja Moskovan Phystechin Dolgoprudnyssa professori.
Jalokaasujen salaisuudet
Universumin primääriaine, joka syntyi useita satoja miljoonia vuosia alkuräjähdyksen jälkeen, koostui vain kolmesta alkuaineesta - vedystä, heliumista ja vähäisistä määristä litiumia. Helium on edelleen maailmankaikkeuden kolmanneksi runsain alkuaine, mutta se on äärimmäisen harvinainen maapallolla, ja planeetan heliumvarat vähenevät jatkuvasti, koska se pakenee avaruuteen.
Heliumin ja muiden jaksollisen taulukon kahdeksannen ryhmän elementtien, joita tiedemiehet kutsuvat "jalokaasuiksi", erottuva piirre on, että ne ovat erittäin vastahakoisia - ksenonin ja muiden raskaiden alkuaineiden tapauksessa - tai periaatteessa, kuten neonin. ei voi osallistua kemiallisiin reaktioihin. Ksenonin ja kryptonin yhdisteitä, joissa on fluoria, happea ja muita vahvoja hapettavia aineita, on vain muutama tusina, nolla neonyhdistettä ja yksi heliumyhdiste, jotka löydettiin kokeellisesti vuonna 1925.
Tämä yhdiste, protonin ja heliumin liitto, ei ole todellinen kemiallinen yhdiste sanan varsinaisessa merkityksessä - helium ei tässä tapauksessa osallistu kemiallisten sidosten muodostumiseen, vaikka se vaikuttaa vetyatomien käyttäytymiseen. elektroni. Kuten kemistit aiemmin olettivat, tämän aineen "molekyylejä" olisi pitänyt löytää tähtienvälisestä väliaineesta, mutta viimeisten 90 vuoden aikana tähtitieteilijät eivät ole löytäneet niitä. Mahdollinen syy tähän on, että tämä ioni on erittäin epästabiili ja tuhoutuu joutuessaan kosketuksiin melkein minkä tahansa muun molekyylin kanssa.
Artem Oganov ja hänen tiiminsä pohtivat, voisiko heliumyhdisteitä esiintyä eksoottisissa olosuhteissa, joita maanpäälliset kemistit harvoin ajattelevat - erittäin korkeissa paineissa ja lämpötiloissa. Oganov ja hänen kollegansa ovat tutkineet tällaista "eksoottista" kemiaa pitkään ja jopa kehittäneet erityisen algoritmin sellaisissa olosuhteissa olemassa olevien aineiden etsimiseksi. Hänen avullaan he havaitsivat, että kaasujättiläisten ja joidenkin muiden planeettojen syvyyksissä voi olla eksoottista ortohiilihappoa, tavallisen ruokasuolan "mahdottomia" versioita ja useita muita yhdisteitä, jotka "rikkovat" klassisen kemian lakeja.
USPEX, venäläiset ja ulkomaiset tutkijat havaitsivat samaa järjestelmää käyttämällä, että erittäin korkeissa paineissa, jotka ylittävät ilmanpaineen 150 tuhatta ja miljoona kertaa, on kaksi stabiilia heliumyhdistettä kerralla - natriumhelidi ja natriumoksigelidi. Ensimmäinen yhdiste koostuu kahdesta natriumatomista ja yhdestä heliumatomista, kun taas toinen koostuu hapesta, heliumista ja kahdesta natriumatomista.
Erittäin korkea paine sai suolan "rikkomaan" kemian sääntöjäAmerikkalais-venäläiset ja eurooppalaiset kemistit ovat muuttaneet tavallisen ruokasuolan kemiallisesti "mahdottomaksi" yhdisteeksi, jonka molekyylit ovat järjestäytyneet eksoottisiksi rakenteiksi, joissa on vaihteleva määrä natrium- ja klooriatomeja.Atomi timanttialastimella
Molemmat paineet saadaan helposti aikaan nykyaikaisilla timanttilalasimilla, joita Oganovin kollegat tekivät toisen venäläisen, Washingtonin geofysiikan laboratorion Alexander Goncharovin ohjauksessa. Kuten hänen kokeensa osoittivat, natriumgeeli muodostuu noin 1,1 miljoonan ilmakehän paineessa ja pysyy vakaana ainakin 10 miljoonaan ilmakehään asti.
Mielenkiintoista on, että natriumhelidi on rakenteeltaan ja ominaisuuksiltaan samanlainen kuin fluorisuolat, heliumin "naapuri" jaksollisessa taulukossa. Jokaista heliumatomia tässä "suolassa" ympäröi kahdeksan natriumatomia, joka on samanlainen kuin kalsiumfluoridin tai minkä tahansa muun fluorivetyhapon suolan rakenne. Na2He:n elektronit "vetyvät" atomeihin niin voimakkaasti, että tämä yhdiste, toisin kuin natrium, on eriste. Tiedemiehet kutsuvat tällaisia rakenteita ionikiteiksi, koska elektronit ottavat niissä negatiivisesti varautuneiden ionien roolin ja paikan.
"Löysimme yhdisteen on hyvin epätavallinen: vaikka heliumatomit eivät suoraan osallistu kemialliseen sidokseen, niiden läsnäolo muuttaa olennaisesti natriumatomien välisiä kemiallisia vuorovaikutuksia, mikä myötävaikuttaa valenssielektronien vahvaan lokalisoitumiseen, mikä tekee tuloksena olevasta materiaalista eristeen." selittää Xiao Dong Nankanin yliopistosta Tianjinista (Kiina).
Toinen yhdiste, Na2HeO, osoittautui stabiiliksi painealueella 0,15-1,1 miljoonaa ilmakehää. Aine on myös ionikide ja sen rakenne on samanlainen kuin Na2He, vain negatiivisesti varautuneiden ionien roolia niissä eivät näytä elektronit, vaan happiatomit.
Mielenkiintoista on, että kaikki muut alkalimetallit, joilla on korkeampi reaktiivisuus, muodostavat paljon vähemmän todennäköisesti yhdisteitä heliumin kanssa paineissa, jotka ylittävät ilmakehän paineen enintään 10 miljoonaa kertaa.
Oganov ja hänen kollegansa katsovat tämän johtuvan siitä, että kiertoradat, joita pitkin elektronit liikkuvat kalium-, rubidium- ja cesiumatomeissa, muuttuvat huomattavasti paineen noustessa, mitä natriumin kanssa ei tapahdu vielä epäselvistä syistä. Tiedemiehet uskovat, että natriumgelidia ja muita vastaavia aineita löytyy joidenkin planeettojen, valkoisten kääpiöiden ja muiden tähtien ytimistä.
Toivottavasti jokainen on käynyt eläintarhassa ainakin kerran. Kävelet ja ihailet häkeissä istuvia eläimiä. Nyt lähdemme myös matkalle hämmästyttävän "eläintarhan" läpi, vain soluissa ei ole eläimiä, vaan erilaisia atomeja. Tämä "eläintarha" kantaa luojansa Dmitri Ivanovitš Mendelejevin nimeä ja sitä kutsutaan "kemiallisten elementtien jaksolliseksi taulukoksi" tai yksinkertaisesti "Mendelejevin taulukoksi".
Oikeassa eläintarhassa häkissä voi asua useita samannimistä eläintä kerralla, esimerkiksi kaniiniperhe sijoitetaan yhteen häkkiin ja kettujen perhe toiseen. Ja "eläintarhassamme" solussa "istuvia" atomeja-sukulaisia, tieteellisesti - isotooppeja. Mitä atomeja pidetään sukulaisina? Fyysikot ovat osoittaneet, että mikä tahansa atomi koostuu ytimestä ja elektronien kuoresta. Atomin ydin puolestaan koostuu protoneista ja neutroneista. Joten "sukulaisten" atomiytimet sisältävät saman määrän protoneja ja eri määrän neutroneja.
Tällä hetkellä taulukon viimeinen on livermorium, kirjoitettuna soluun numero 116. Niin paljon elementtejä, ja jokaisella on oma tarinansa. Nimissä on monia mielenkiintoisia asioita. Pääsääntöisesti alkuaineen nimen antoi sen keksinyt tiedemies, ja vasta 1900-luvun alusta lähtien nimet on antanut Kansainvälinen perustavan ja soveltavan kemian yhdistys.
Monet elementit on nimetty antiikin kreikkalaisten jumalien ja myyttien sankarien, suurten tiedemiesten mukaan. Siellä on maantieteellisiä nimiä, myös Venäjään liittyviä.
On legenda, että Mendelejev oli onnekas - hän vain unelmoi pöydästä. Voi olla. Mutta suuri ranskalainen tiedemies Blaise Pascal huomautti kerran, että vain valmistautunut mieli tekee satunnaisia löytöjä. Ja se, joka oli valmis tapaamiseen jaksollisen järjestelmän kanssa, oli Dmitri Ivanovitš, koska hän oli työskennellyt tämän ongelman parissa monta vuotta.
Nyt lähdetään tielle!
Vety (H)
Vety "elää" eläintarhamme solussa numero 1. Niinpä suuri tiedemies Antoine Lavoisier kutsui sitä. Hän antoi tälle elementille nimen vety(kreikan kielestä ὕδωρ - "vesi" ja juuri -γεν- "synnyttämään"), mikä tarkoittaa "veden synnyttämistä". Venäläinen fyysikko ja kemisti Mihail Fedorovich Solovjov käänsi tämän nimen venäjäksi - vety. Vetyä merkitään kirjaimella H, se on ainoa alkuaine, jonka isotoopeilla on omat nimensä: 1 H - protium, 2 H - deuterium, 3 H - tritium, 4 H - kvadium, 5 H - pentium, 6 H - heksium ja 7 H - septium (yläindeksi tarkoittaa protonien ja neutronien kokonaismäärää atomin ytimessä).
Melkein koko universumimme koostuu vedystä - sen osuus kaikista atomeista on 88,6 %. Kun tarkkailemme aurinkoa taivaalla, näemme valtavan vetypallon.
Vety on kevyin kaasu, ja näyttää siltä, että heille on hyödyllistä täyttää ilmapalloja, mutta se on räjähtävää, ja he eivät halua sotkea sen kanssa edes kantokyvyn kustannuksella.
Helium (He)
Solu 2 sisältää heliumia jalokaasua. Helium sai nimensä Auringon kreikkalaisesta nimestä Ἥλιος (Helios), koska se löydettiin ensimmäisen kerran Auringosta. Miten se toimi?
Jopa Isaac Newton huomasi, että näkemämme valo koostuu erillisistä erivärisistä viivoista. 1800-luvun puolivälissä tutkijat päättelivät, että jokaisella aineella on omat sarjansa tällaisia viivoja, aivan kuten jokaisella ihmisellä on omat sormenjäljensä. Joten Auringon säteistä löydettiin kirkkaan keltainen viiva, joka ei kuulu mihinkään aiemmin tunnetuista kemiallisista alkuaineista. Ja vasta kolme vuosikymmentä myöhemmin helium löydettiin maapallolta.
Helium on inertti kaasu. Toinen nimi on jalokaasut. Tällaiset kaasut eivät pala, joten he mieluummin täyttävät ilmapalloja niillä, vaikka helium on 2 kertaa raskaampaa kuin vety, mikä vähentää kantokykyä.
Helium on ennätyksen haltija. Se siirtyy kaasumaisesta nestemäiseen tilaan, kun kaikki alkuaineet ovat pitkään olleet kiinteitä: lämpötilassa -268,93 ° C, eikä se siirry kiinteään tilaan normaalipaineessa ollenkaan. Helium muuttuu kiinteäksi vain 25 ilmakehän paineessa ja -272,2 °C:n lämpötilassa.
Litium (Li)
Solu numero 3 on litiumilla. Litium on saanut nimensä kreikan sanasta λίθος (kivi), koska se esiintyi alun perin mineraaleissa.
On ns. rautapuu, joka uppoaa veteen, ja on erityisen kevytmetalli litiumia - päinvastoin, se ei uppoa veteen. Eikä vain vedessä - myös missä tahansa muussa nesteessä. Litiumin tiheys on lähes 2 kertaa pienempi kuin veden tiheys. Se ei näytä ollenkaan metallilta - se on liian pehmeä. Kyllä, ja hän ei voinut uida pitkään aikaan - litium liukenee sihisemällä veteen.
Pienet litiumin lisäykset lisäävät alumiinin lujuutta ja sitkeyttä, mikä on erittäin tärkeää ilmailu- ja rakettitiedettä. Kun litiumperoksidi reagoi hiilidioksidin kanssa, vapautuu happea, jota käytetään ilman puhdistamiseen eristetyissä tiloissa, esimerkiksi sukellusveneissä tai avaruusaluksissa.
Beryllium (Be)
Solussa numero 4 on beryllium. Nimi tulee beryllistä, joka on berylliummetallin tuotannon raaka-aine. Itse Beryl on nimetty intialaisen Belurin kaupungin mukaan, jonka läheisyydessä sitä on louhittu muinaisista ajoista lähtien. Kuka häntä silloin tarvitsi?
Muista Smaragdikaupungin velho - Suuri ja Kamala Goodwin. Hän pakotti kaikki käyttämään vihreitä laseja saadakseen kaupunkinsa näyttämään "smaragdilta" ja siksi hyvin rikkaalta. Joten, smaragdi on yksi berylin lajikkeista, joitain smaragdeja arvostetaan enemmän kuin timantteja. Joten muinaisina aikoina he tiesivät, miksi kehittää berylliesiintymiä.
Viisiosaisessa tietosanakirjassa "The Universe and Mankind" vuodelta 1896 berylliumia käsittelevä painos sanoo: "Sillä ei ole käytännön sovellusta." Ja paljon enemmän aikaa kului ennen kuin ihmiset näkivät sen upeat ominaisuudet. Esimerkiksi beryllium on edistänyt ydinfysiikan kehitystä. Juuri sen heliumytimillä säteilytyksen jälkeen tiedemiehet löysivät niin tärkeän alkuainehiukkasen kuin neutronin.
Todella ainutlaatuinen berylliumin ja kuparin seos on berylliumpronssi. Jos useimmat metallit "vanhenevat" ajan myötä, menettävät voimansa, berylliumpronssi päinvastoin "nuortuu" ajan myötä, sen lujuus kasvaa. Siitä tulevat jouset eivät käytännössä kulu.
Bor (V)
Bohr sijaitsee solussa numero 5. Ei tarvitse ajatella, että tämä elementti on nimetty tanskalaisen jalkapalloseuran "Akademisk" maalivahti Niels Bohrin, myöhemmin suuren fyysikon mukaan. Ei, alkuaine sai nimensä persian sanasta "burakh" tai arabian sanasta "burak" (valkoinen), joka merkitsi boorin yhdistettä - booraksia. Mutta pidän parempana versiosta, jonka mukaan "juurikas" ei ole arabialainen, vaan puhtaasti ukrainalainen sana, venäjäksi - "juurikas".
Boori on erittäin vahva materiaali, sillä on suurin vetolujuus. Jos boorin ja typen yhdiste kuumennetaan 1350 ° C:n lämpötilaan 65 tuhannen ilmakehän paineessa (tämä on nyt teknisesti saavutettavissa), voidaan saada kiteitä, jotka voivat naarmuttaa timanttia. Booriyhdisteiden pohjalta valmistetut hiomamateriaalit eivät ole huonompia kuin timanttimateriaalit ja ovat samalla paljon halvempia.
Booria lisätään yleensä ei-rautametallien ja rautametallien seoksiin niiden ominaisuuksien parantamiseksi. Boorin ja vedyn yhdistelmät - boraanit - ovat erinomaisia rakettipolttoaineita, lähes kaksi kertaa tehokkaampia kuin perinteiset. Maataloudessa boorille on työtä: booria lisätään lannoitteisiin, koska sen puutteessa maaperässä monien viljelykasvien sato laskee huomattavasti.
Taiteilija Anna Gorlach
"Kaksi yleisintä elementtiä universumissa ovat vety ja tyhmyys." - Harlan Ellison. Vedyn ja heliumin jälkeen jaksollinen järjestelmä on täynnä yllätyksiä. Yksi hämmästyttävimmistä tosiseikoista on, että jokainen materiaali, jonka olemme koskaan koskettaneet, nähneet, joiden kanssa olemme olleet vuorovaikutuksessa, koostuu samoista kahdesta asiasta: positiivisesti varautuneista atomiytimistä ja negatiivisesti varautuneista elektroneista. Tapa, jolla nämä atomit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa - kuinka ne työntävät, sitovat, houkuttelevat ja hylkivät luoden uusia pysyviä molekyylejä, ioneja, elektronisia energiatiloja - itse asiassa määrää ympäröivän maailman viehättävyyden.
Vaikka näiden atomien ja niiden ainesosien kvantti- ja sähkömagneettiset ominaisuudet mahdollistavat universumimme, on tärkeää ymmärtää, että se ei alkanut ollenkaan näistä alkuaineista. Päinvastoin, hän aloitti melkein ilman niitä.
Näetkö, tarvitaan paljon atomeja erilaisten sidosrakenteiden saavuttamiseen ja monimutkaisten molekyylien rakentamiseen, jotka ovat kaiken tuntemamme taustalla. Ei kvantitatiivisesti, vaan monipuolisesti, eli että atomiytimissä on atomeja, joiden ytimissä on eri määrä protoneja: tämä tekee alkuaineista erilaisia.
Kehomme tarvitsee alkuaineita, kuten hiiltä, typpeä, happea, fosforia, kalsiumia ja rautaa. Maankuoremme tarvitsee alkuaineita, kuten piitä ja monia muita raskaita alkuaineita, kun taas maapallon ydin - lämmön tuottamiseksi - tarvitsee elementtejä luultavasti koko luonnossa esiintyvästä jaksollisesta järjestelmästä: toriumia, radiumia, uraania ja jopa plutoniumia.
Mutta palataanpa maailmankaikkeuden alkuvaiheisiin - ennen ihmisen, elämän, aurinkokuntamme ilmestymistä, aivan ensimmäisiin kiinteisiin planeetoihin ja jopa ensimmäisiin tähtiin - kun meillä oli vain kuuma, ionisoitunut protonimeri. , neutronit ja elektronit. Ei ollut alkuaineita, ei atomeja eikä atomiytimiä: universumi oli liian kuuma kaikkeen. Vasta maailmankaikkeuden laajentuessa ja jäähtyessä oli ainakin jonkin verran vakautta.
Jonkin verran aikaa on kulunut. Ensimmäiset ytimet sulautuivat yhteen eivätkä eronneet uudelleen, tuottaen vetyä ja sen isotooppeja, heliumia ja sen isotooppeja sekä pieniä, tuskin erotettavissa olevia tilavuuksia litiumia ja berylliumia, joista jälkimmäinen hajosi radioaktiivisesti litiumiksi. Näin maailmankaikkeus sai alkunsa: ytimien lukumäärällä mitattuna - 92% vetyä, 8% heliumia ja noin 0,00000001% litiumia. Painon mukaan - 75-76 % vetyä, 24-25 % heliumia ja 0,00000007 % litiumia. Alussa oli kaksi sanaa: vety ja helium, siinä kaikki, voisi sanoa.
Satoja tuhansia vuosia myöhemmin maailmankaikkeus oli jäähtynyt tarpeeksi neutraalien atomien muodostumiseen, ja kymmeniä miljoonia vuosia myöhemmin painovoiman romahtaminen mahdollisti ensimmäisten tähtien muodostumisen. Samaan aikaan ydinfuusioilmiö ei vain täytti maailmankaikkeutta valolla, vaan salli myös raskaiden alkuaineiden muodostumisen.
Kun ensimmäinen tähti syntyi, noin 50–100 miljoonaa vuotta alkuräjähdyksen jälkeen, suuret määrät vetyä olivat alkaneet sulautua heliumiksi. Mutta mikä vielä tärkeämpää, massiivimmat tähdet (8 kertaa niin massiiviset kuin aurinkomme) polttivat polttoaineensa hyvin nopeasti ja palavat vain parissa vuodessa. Heti kun tällaisten tähtien ytimistä loppui vety, heliumin ydin supistui ja alkoi sulattaa atomin kolme ydintä hiileksi. Tarvittiin vain triljoona näitä raskaita tähtiä varhaisessa maailmankaikkeudessa (jotka muodostivat paljon enemmän tähtiä muutaman sadan ensimmäisen miljoonan vuoden aikana), jotta litiumia voitiin voittaa.
Ja tässä luultavasti ajattelet, että hiilestä on tullut tänä päivänä numero kolme? Tätä voidaan ajatella niin, että tähdet syntetisoivat elementtejä kerroksittain, kuten sipuli. Helium syntetisoituu hiileksi, hiili hapeksi (myöhemmin ja korkeammissa lämpötiloissa), happi piiksi ja rikiksi ja pii raudaksi. Ketjun päässä rauta ei voi sulautua mihinkään muuhun, joten ydin räjähtää ja tähti muuttuu supernovaksi.
Nämä supernovat, niihin johtaneet vaiheet ja seuraukset rikastivat universumia tähden ulkokerrosten sisällöllä, vedyllä, heliumilla, hiilellä, hapella, piillä ja kaikilla muissa prosesseissa syntyneillä raskailla alkuaineilla:
- hidas neutronien sieppaus (s-prosessi), elementtien peräkkäinen rivitys;
- heliumytimien fuusio raskaiden elementtien kanssa (neonin, magnesiumin, argonin, kalsiumin ja niin edelleen muodostumisen kanssa);
- nopea neutronien sieppaus (r-prosessi), jossa muodostuu alkuaineita uraaniin ja sen jälkeen.
Mutta meillä oli useampi kuin yksi tähtien sukupolvi: meillä oli niitä monia, ja nykyinen sukupolvi ei ole rakennettu ensisijaisesti vedylle ja heliumille, vaan myös aikaisempien sukupolvien jäännöksille. Tämä on tärkeää, koska ilman sitä meillä ei koskaan olisi kiinteitä planeettoja, vain vedystä ja heliumista valmistettuja kaasujättiläisiä.
Miljardien vuosien aikana tähtien muodostumis- ja kuolemaprosessi on toistunut yhä enemmän rikastuneilla elementeillä. Sen sijaan, että yksinkertaisesti sulattaisivat vedyn heliumiin, massiiviset tähdet sulattavat vetyä C-N-O-kierrossa tasaamalla hiiltä ja happea (ja hieman vähemmän typpeä) ajan myötä.
Lisäksi, kun tähdet käyvät läpi heliumin fuusion muodostaen hiiltä, on melko helppoa tarttua ylimääräiseen heliumatomiin muodostamaan happea (ja jopa lisätä toista heliumia happeen muodostamaan neonia), ja jopa aurinkomme tekee tämän punaisen jättiläisvaiheensa aikana.
Mutta tähtien takoissa on yksi tappava vaihe, joka ottaa hiiltä pois kosmisesta yhtälöstä: kun tähti tulee tarpeeksi massiiviseksi käynnistämään hiilen fuusion - niin tarvitaan tyypin II supernova - prosessi, joka muuttaa kaasun hapeksi. pysähtyy ja tuottaa paljon enemmän happea kuin hiiltä, kun tähti on valmis räjähtämään.
Kun tarkastelemme supernovajäänteitä ja planetaarisia sumuja - erittäin massiivisten tähtien ja auringon kaltaisten tähtien jäänteitä - havaitsemme, että happi ylittää hiilen massan ja runsauden suhteen. Huomasimme myös, että mikään muu elementti ei ole raskaampaa tai lähelle sitä.
Joten vety #1, helium #2 - näitä alkuaineita on paljon universumissa. Mutta jäljelle jäävistä alkuaineista hapella on varma numero 3, jota seuraa hiili nro 4, neon nro 5, typpi nro 6, magnesium nro 7, pii nro 8, rauta nro 9 ja keskiviikko täydentää kymmenen parhaan.
Mitä tulevaisuus tuo meille?
Riittävän pitkän ajanjakson aikana, tuhansia (tai miljoonia) kertoja universumin nykyiseen ikään verrattuna, tähdet jatkavat muodostumistaan joko vuodattaen polttoainetta galaksien väliseen avaruuteen tai polttaen sitä mahdollisimman paljon. Prosessissa helium voi lopulta ohittaa vedyn runsaasti tai vety jää ensimmäiseksi, jos se on eristetty riittävästi fuusioreaktioista. Pitkän matkan päässä galaksistamme poistumaton aine voi sulautua uudestaan ja uudestaan, niin että hiili ja happi ohittavat jopa heliumin. Ehkä elementit #3 ja #4 siirtävät kaksi ensimmäistä.
Universumi muuttuu. Happi on kolmanneksi runsain alkuaine modernissa universumissa, ja hyvin, hyvin kaukaisessa tulevaisuudessa se todennäköisesti nousee vedyn yläpuolelle. Joka kerta kun hengität ilmaa ja tunnet tämän prosessin tyydytyksen, muista: tähdet ovat ainoa syy hapen olemassaoloon.
Litium
Helium
Helium on jaksollisessa taulukossa toisella sijalla vedyn jälkeen. Heliumin atomimassa on 4,0026. Se on inertti kaasu ilman väriä. Sen tiheys on 0,178 grammaa litrassa. Helium on vaikeampi nesteyttää kuin kaikki tunnetut kaasut vain lämpötilassa miinus 268,93 celsiusastetta, eikä se käytännössä jähmety. Miinus 270,98 celsiusasteeseen jäähtynyt helium saavuttaa ylijuoksuisuuden. Heliumia muodostuu useimmiten suurten atomien hajoamisen seurauksena. Maapallolla se on jakautunut pieninä määrinä, mutta Auringossa, jossa atomien hajoaminen on voimakasta, heliumia on paljon. Kaikki nämä tiedot ovat ikään kuin passitietoja ja ne tunnetaan hyvin.
Käsittelemme heliumin topologioita ja määritämme ensin sen mitat. Ottaen huomioon, että heliumin atomimassa on neljä kertaa vedyn atomimassa ja vetyatomi on 1840 kertaa raskaampi kuin elektroni, saamme heliumatomin massaksi 7360 elektronia; tästä syystä heliumatomissa olevien eetteripallojen kokonaismäärä on noin 22 000; atomin langan pituus ja alkuperäisen toruksen halkaisija ovat vastaavasti 7360 ja 2300 eetteripalloa. Heliumatomin alkuperäisen toruksen langan paksuuden ja sen halkaisijan välisen suhteen visualisoimiseksi piirretään kynällä paperiarkille ympyrä, jonka halkaisija on 370 millimetriä, ja jätetään jäljelle kynän leveys on kolmasosa millimetriä; tuloksena oleva ympyrä antaa meille esitetyn esityksen. Yksi elektroni (sisäänrakennetut eteeriset pallot) vie vain 0,15 millimetriä piirretyssä ympyrässä.
Alkuperäisen toruksen kiertyminen heliumatomin valmiiseen muotoon tapahtuu seuraavasti. Ensin ympyrä litistetään soikeaksi, sitten käsipainon muotoiseksi, sitten kuvioksi kahdeksas, ja sitten kuvion kahdeksan silmukat avautuvat siten, että päällekkäisyys tapahtuu. Muuten, suurempien atomien päällekkäisyyttä ei muodostu, ja tämä selittyy sillä, että johdon pituus heliumatomissa ei ole vielä suuri, ja kun johdon keskipisteet pyrkivät lähentymään, reunat ( silmukat) pakotetaan avautumaan. Lisäksi reunat taipuvat ja alkavat lähentyä.
Tähän asti heliumatomin topologia, kuten näemme, on samanlainen kuin vetyisotoopin - tritiumin - atomin topologia, mutta jos tritiumilla ei ollut tarpeeksi voimaa sulkeakseen reunoja (ei ollut tarpeeksi pituutta sen johto), sitten heliumsilmukat liikkuvat päällekkäin ja sulkeutuvat siten . Silmukoiden liitännän luotettavuuden tarkistamiseksi riittää, että seurataan niiden imupuolten sijaintia: sisäsilmukalle se on ulkopuolella ja ulkosilmukalle sisäpuolelta.
On erittäin kätevää esittää atomien topologia lankamallien muodossa; tätä varten riittää, että käytät kohtalaisen joustavaa, mutta riittävän muovista lankaa. Vetyatomi kuvataan tavallisena renkaana. Lisätään langanpalan pituus neljä kertaa (niin monta kertaa heliumatomi on raskaampi kuin vetyatomi), rullataan se renkaaksi, juotetaan päät ja esitellään heliumatomin kiertymisprosessi. Kierrettäessä meidän on jatkuvasti muistettava, että taivutussäteet eivät saa olla pienempiä kuin renkaan säde, joka on vetyatomi; se on ikään kuin johto - toruksen kuorien joustavuuden asettama ehto. (Muistamme, että luonnossa minimisäde oli 285 eetteripalloa.) Hyväksytty pienin taivutussäde määrittää kaikkien atomien topologian; ja vielä yksi asia: samojen taivutussäteiden seurauksena on samat imusilmukoiden koot (eräänlainen niiden standardointi), ja siksi ne muodostavat vakaan valenssin, joka ilmaistaan kyvyssä yhdistää eri atomeja toisiinsa. Jos saranat olisivat erikokoisia, niiden liittäminen olisi ongelmallista.
Kun heliumatomin lankamallin kiertymisprosessi viedään loppuun, huomaamme, että päällekkäisiä silmukoita ei työnnetä päällekkäin ennen kuin ne pysähtyvät. Tarkemmin sanottuna kierrettäisiin mielellään vielä pidemmälle, mutta narun joustavuus ei salli sitä, eli minimisäteen kunto. Ja jokaisella silmukan yrityksellä siirtyä vielä pidemmälle, johdon joustavuus heittää ne takaisin; pomppiessaan ne ryntäävät jälleen eteenpäin, ja jälleen joustavuus heittää heidät takaisin; tässä tapauksessa heliumatomi sitten kutistuu, sitten kukkii, eli tapahtuu pulsaatio. Pulsaatio puolestaan luo pysyvän lämpökentän atomin ympärille ja tekee siitä pörröisen; joten tulimme siihen tulokseen, että helium on kaasu.
Topologian perusteella voidaan selittää myös muita heliumin fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Sen inerttisyydestä kertoo esimerkiksi se, että sen atomeissa ei ole avoimia imusilmukoita eikä imukanavia: se ei pysty yhdistymään muiden atomien kanssa ollenkaan, joten se on aina atomi eikä käytännössä kovettu. Heliumilla ei ole väriä, koska sen atomeissa ei ole suoria "kuulsavia" johtoosia; ja superfluiditeetti johtuu mistä tahansa viskositeetin puutteesta (atomien tarttumisesta yhteen), pyöreästä muodosta ja atomin pienestä koosta.
Kuten vedyllä, heliumatomit eivät ole samankokoisia: jotkut niistä ovat suurempia, toiset pienempiä ja yleensä ne vievät lähes koko painotilan vedystä (tritiumista) litiumiin heliumia seuraavaan; heliumin vähemmän kestävät isotoopit ovat tietysti jo hajonneet kauan sitten, mutta tällä hetkellä olemassa olevia voidaan laskea yli sata.
Jaksotaulukossa helium ei ole parempi sijoittaa ensimmäisen jakson loppuun - samaan riviin vedyn kanssa, vaan toisen jakson alkuun ennen litiumia, koska sen atomi, kuten koko tämän jakson atomit, on yksittäinen rakenne (yksittäinen glomerulus), kun taas seuraavan inertin kaasun, neonin, atomi näyttää jo parirakenteelta, joka on tältä osin samanlainen kuin kolmannen jakson atomit.
Litium on jaksollisen taulukon kolmas numero; sen atomimassa on 6,94; se kuuluu alkalimetalleihin. Litium on kaikista metalleista kevyin: sen tiheys on 0,53 grammaa kuutiosenttimetriä kohden. Se on väriltään hopeanvalkoinen ja siinä on kirkas metallinen kiilto. Litium on pehmeää ja helppo leikata veitsellä. Ilmassa se himmenee nopeasti yhdistyen hapen kanssa. Litiumin sulamispiste on 180,5 celsiusastetta. Tunnetaan litiumin isotooppeja, joiden atomipainot ovat 6 ja 7. Ensimmäistä isotooppia käytetään vedyn raskaan isotoopin, tritiumin, tuottamiseen; toista litiumin isotooppia käytetään jäähdytysaineena ydinreaktorien kattiloissa. Nämä ovat litiumin yleiset fysikaaliset ja kemialliset tiedot.
Aloitetaan litiumatomien topologia uudelleen ymmärtämällä alkuperäisen toruksen mitat. Nyt tiedämme, että jokaisella kemiallisella alkuaineella, mukaan lukien litium, on suuri määrä isotooppeja, mitattuna sadoissa ja tuhansissa; siksi atomien koot ilmoitetaan välillä ... - .... Mutta mitä nämä rajat tarkoittavat? Voiko ne määritellä tarkasti? Vai ovatko ne likimääräisiä? Ja mikä on isotooppien suhde? Sanotaan heti: esitettyihin kysymyksiin ei ole yksiselitteisiä vastauksia; joka kerta on tarpeen tunkeutua tiettyyn atomitopologiaan. Tarkastellaan näitä asioita litiumin esimerkin avulla.
Kuten olemme todenneet, siirtyminen protiumista heliumiin topologian näkökulmasta tapahtuu systemaattisesti: alkuperäisen toruksen koon kasvaessa atomien lopullinen konfiguraatio muuttuu vähitellen. Mutta atomien fysikaaliset ja erityisesti kemialliset ominaisuudet siirtyessä protiumista heliumiin muuttuvat enemmän kuin merkittävästi, melko radikaalisti: protiumin yleisestä vetovoimasta heliumin täydelliseen inertiteettiin. Missä, millä isotoopilla tämä tapahtui?
Tällaiset ominaisuuksien hyppyt liittyvät isotooppien kokohypyihin. Suuri vetyatomi (tritium), joka ottaa heliumatomin muodon, osoittautuu radioaktiiviseksi eli hauraaksi. Tämä johtuu siitä, että sen silmukoiden kaarevat reunat eivät saavuta toisiaan, ja voidaan kuvitella, kuinka ne lepattavat, ryntäävät kohti. Ne muistuttavat kahden eri veneessä olevan ihmisen käsiä, jotka yrittävät voimatonta kurkottaa kätensä ja tarttua. Ulkoinen eetteripaine painaa atomisilmukoiden lepattavia konsoleita niin voimakkaasti, ettei se johda hyvään; saatuaan edes pienen lisäpuristuksen sivulta, konsolit katkeavat - ne eivät kestä johdon terävää mutkaa ja atomi romahtaa; näin se tapahtuu. Siksi voidaan sanoa, että isotooppien joukossa havaitaan notkahduksia olemassa olevien fysikaalis-kemiallisten siirtymien rajoilla: siellä ei yksinkertaisesti ole isotooppeja.
Heliumin ja litiumin välillä on samanlainen aukko: jos atomi ei enää ole heliumia, mutta ei vielä litiumia, se on hauras, ja se on pitkään ollut poissa maanpäällisistä olosuhteista. Siksi litiumin isotooppi, jonka atomipaino on kuusi, eli jonka toruksen johdon pituus on 11 eetteripalloa, on hyvin harvinainen ja, kuten sanottu, sitä käytetään tritiumin saamiseksi: se on helppo rikkoa, lyhentää ja saada seurauksena vedyn isotooppi.
Olemme siis ilmeisesti päättäneet litiumatomin pienimmän koon: nämä ovat 11 sitoutunutta elektronia. Mitä tulee sen ylärajaan, tässä on jokin pulma: tosiasia on, että topologian mukaan litiumatomi ei eroa paljoa seuraavan berylliumatomin atomista (näemme tämän pian), eikä siinä ole isotooppeja. kumpikaan elementti ei vikaa. Siksi emme toistaiseksi ilmoita litiumatomin koon ylärajaa.
Seurataan litiumatomin muodostumista. Äskettäin muodostetun mikropyörteen alkuympyrä, jonka mitat ovat edellä esitetyt, pyrkii muuttumaan soikeaksi; vain litiumissa soikea on hyvin pitkä: noin 8 kertaa pidempi kuin päädyn pyöristyksen halkaisija (tuleva silmukka); se on hyvin pitkänomainen soikea. Litiumatomin hyytymisen alku on samanlainen kuin sama alku suurille vetyatomeille ja heliumille, mutta sitten tapahtuu poikkeama: kahdeksaslukua limityksellä eli silmukoiden käänteellä ei tapahdu; soikean pitkien sivujen (narujen) lähentyminen edelleen, kunnes ne ovat täysin kosketuksessa, liittyy samanaikaisesti päiden taipumiseen toisiaan kohti.
Miksi kahdeksaa, jossa on päällekkäisyys, ei muodostu? Ensinnäkin siksi, että soikea on hyvin pitkä, ja jopa sen täysi taipuminen käsipainossa, kunnes narut koskettavat keskellä, ei aiheuta niitä voimakkaasti taipumaan; siksi mahdollisuus äärimmäisten silmukoiden kääntymiseen on erittäin heikko. Ja toiseksi, soikean päiden taivutuksen alku estää jossain määrin käännettä. Toisin sanoen: päätysilmukoita kääntävien voimien aktiivinen momentti on hyvin pieni ja käännöksen vastusmomentti on suuri.
Selvyyden vuoksi käytämme kumirenkaita, esimerkiksi niitä, joita käytetään koneen tiivisteissä. Jos puristat halkaisijaltaan pienen renkaan, se käpristyy ehdottomasti kahdeksaan päällekkäin; ja jos valitset halkaisijaltaan suuren renkaan, sen puristaminen, kunnes johdot ovat täysin kosketuksessa, ei aiheuta päätysilmukoiden käännettä. Muuten: nämä kumirenkaat ovat myös erittäin käteviä atomien topologian mallintamiseen; jos niitä on tietysti laaja valikoima.
Ovaalin päiden taipuminen johtuu, kuten jo tiedämme, niiden välisen eetterin häiriöstä: siirtyessään hieman pois ihanteellisesti suorasta asennosta, ne joutuvat jo lähemmäksi täyttä kosketusta. Tämä tarkoittaa, että päitä ei voi taivuttaa eri suuntiin. Mutta taivutuksen suunnassa heillä on valinnanvaraa: joko niin, että päätysilmukoiden imupuolet ovat ulkopuolella tai sisällä. Ensimmäinen variantti on todennäköisempi, koska nyörin pyörivien kuorien hylkimisvoimien momentti viereisestä eetteristä silmukoiden ulkopisteissä on suurempi kuin sisäisissä.
Soikean lähestyvät sivut joutuvat hyvin pian kosketukseen, narujen keula leviää keskeltä päihin ja pysähtyy vasta, kun päihin muodostuu lopulta silmukat, joilla on pienin sallittu taivutussäde. Samanaikaisesti tapahtuvat mutkat ja näiden silmukoiden keskinäinen lähestyminen johtavat niiden kärkien törmäykseen, jonka jälkeen niiden imupuolet tulevat peliin: silmukat, imevät, sukeltavat syvälle; ja litiumatomin konfiguraation muodostumisprosessi saatetaan päätökseen sillä tosiasialla, että siirtyneet silmukat koskettavat huippujaan parillisia johtoja vasten tarkalleen rakenteen keskellä. Etänä tämä atomin konfiguraatio muistuttaa sydäntä tai tarkemmin sanottuna omenaa.
Ensimmäinen johtopäätös ehdottaa itseään: litiumatomi alkaa, kun rakenteeseen sukeltaneiden parillisten ensiösilmukoiden huiput saavuttavat atomin keskellä oleviin johtoihin. Ja ennen sitä ei vielä ollut litiumia, vaan jotain muuta alkuainetta, jota nyt ei ole enää luonnossa; sen atomi oli erittäin epävakaa, pulssi erittäin voimakkaasti, oli siksi pörröinen ja kuului kaasuihin. Mutta aivan alkuperäisen litium-isotoopin atomi (määritelimme sen koostuvan 11 000 sitoutuneesta elektronista) ei myöskään osoittautunut kovin vahvaksi: sen silmukoiden taivutussäteet ovat rajoittavia, eli elastiset langat ovat taipuneet rajaan asti, ja millä tahansa ulkoisella vaikutuksella ne ovat valmiita räjähtämään. Suuremmissa atomeissa tämä heikko kohta on eliminoitu.
Edustamalla litiumatomin kuvaa topologian tulosten perusteella voidaan arvioida tapahtumia. Kaksi ensisijaista silmukkaa suljettiin ja neutraloitiin, ja myös toissijaiset silmukat ensisijaisten silmukoiden kummallakin puolella neutraloitiin. Parilliset johdot loivat uran, ja tämä ura kulkee pitkin atomin koko ääriviivaa - se on ikään kuin suljettu renkaaseen - ja sen imupuoli osoittautui olevan ulkopuolella. Tästä seuraa, että litiumatomit voivat yhdistyä keskenään ja muiden atomien kanssa vain imuuriensa avulla; litiumatomi ei voi muodostaa silmukkamolekyyliyhdistettä.
Litiumatomien vahvasti kuperat imukaukalot voivat liittyä toisiinsa vain lyhyinä osina (teoreettisesti pisteissä), ja siksi toisiinsa liittyvien litiumatomien tilarakenne osoittautuu hyvin löysäksi ja harvaksi; tästä syystä litiumin alhainen tiheys: se on lähes kaksi kertaa vettä kevyempi.
Litium - metalli; sen metalliset ominaisuudet johtuvat sen atomien muodon erityispiirteistä. Voidaan sanoa toisella tavalla: niitä litiumin erityisominaisuuksia, jotka johtuvat sen atomien erikoismuodoista ja jotka tekevät sen fysikaalisesti ja kemiallisesti erilaiseksi kuin muut aineet, kutsutaan metallisiksi; Katsotaanpa joitain niistä:
- sähkönjohtavuus: se johtuu siitä tosiasiasta, että atomit ovat renkaan muotoisia pareillisista johdoista, jotka muodostavat imukaukalot, avautuvat ulospäin, käsittävät atomeja pitkin ääriviivaa ja sulkeutuvat itseensä; näihin uriin tarttuneet elektronit voivat liikkua vapaasti niitä pitkin (muistamme jälleen kerran, että vaikeuksia syntyy, kun elektronit erotetaan atomeista); ja koska atomit on liitetty toisiinsa samoilla urilla, niin elektroneilla on kyky hypätä atomista atomiin, eli liikkua kehon ympäri;
- lämmönjohtavuus: atomin elastisesti kaarevat johdot muodostavat erittäin jäykän elastisen rakenteen, joka ei käytännössä absorboi naapuriatomien matalataajuisia suuren amplitudin (lämpö) iskuja, vaan välittää niitä eteenpäin; ja jos niiden kosketuksissa (dislokaatioissa) ei olisi mahdollisia häiriöitä atomien paksuudessa, lämpöaalto leviäisi suurella nopeudella;
- loisto: eetterin valoaaltojen korkeataajuiset matalan amplitudin vaikutukset heijastuvat helposti intensiivisesti kaarevista atomijohdoista ja menevät pois aaltoheijastuksen lakeja noudattaen; litiumatomilla ei ole suoria johtoosia, joten sillä ei ole omaa "ääntä", eli sillä ei ole omaa väriä - litium on siksi hopeanvalkoinen, ja osissa on vahva kiilto;
- plastisuus: pyöristetyt litiumatomit voidaan liittää toisiinsa millä tahansa tavalla; ne voivat kaatua toistensa yli rikkomatta; ja tämä ilmenee siinä, että litiumista valmistettu runko voi muuttaa muotoaan menettämättä eheyttä, eli olla muovia (pehmeää); seurauksena litium leikataan ilman suuria vaikeuksia veitsellä.
Litiumin havaittujen fysikaalisten ominaisuuksien esimerkin avulla voidaan selventää metallin käsitettä: metalli on aine, joka koostuu atomeista, joissa on jyrkästi kaarevia johtoja, jotka muodostavat muotoiltuja ulospäin avoimia imukaukaloita; voimakkaiden (alkalisten) metallien atomeissa ei ole avoimia imusilmukoita eikä suoria tai tasaisesti kaarevia johdon osia. Siksi litium ei voi normaaleissa olosuhteissa yhdistyä vedyn kanssa, koska vetyatomi on silmukka. Niiden yhteys voi olla vain hypoteettinen: syvässä kylmässä, kun vety jähmettyy, sen molekyylit voivat yhdistyä litiumatomien kanssa; mutta kaikki osoittaa, että niiden seos olisi yhtä pehmeää kuin itse litium.
Samalla selvennämme plastisuuden käsitettä: metallien plastisuus määräytyy sen perusteella, että niiden pyöristetyt atomit voivat kiertyä toistensa yli, muuttaen suhteellista sijaintia, mutta menettämättä kontaktia keskenään.
Beryllium on jaksollisessa taulukossa neljännellä sijalla. Sen atomimassa on 9,012. Se on vaaleanharmaa metalli, jonka tiheys on 1,848 grammaa kuutiosenttimetriä kohden ja sulamispiste 1284 celsiusastetta; se on kovaa ja samalla hauras. Berylliumpohjaiset rakennemateriaalit ovat sekä kevyitä, vahvoja että kestäviä korkeita lämpötiloja. Berylliumlejeeringit, jotka ovat 1,5 kertaa kevyempiä kuin alumiini, ovat kuitenkin vahvempia kuin monet erikoisteräkset. Ne säilyttävät lujuutensa 700 ... 800 celsiusasteen lämpötilaan asti. Beryllium kestää säteilyä.
Fysikaalisten ominaisuuksiensa suhteen, kuten voidaan nähdä, beryllium eroaa hyvin paljon litiumista, mutta atomien topologian kannalta ne ovat lähes mahdottomia erottaa toisistaan; ainoa ero on, että berylliumatomi on ikään kuin "ommeltu marginaalilla": jos litiumatomi muistuttaa koulupojan tiukkaa pukua aikuisen päällä, niin berylliumatomi päinvastoin on tilava puku aikuinen lapsen vartalossa. Berylliumatomin johdon ylimääräinen pituus, jolla on sama konfiguraatio litiumin kanssa, muodostaa lempeämmän ääriviivan, jossa taivutussäteet ylittävät kriittiset vähimmäissäteet. Tällainen kaarevuuden "reservi" berylliumatomeille mahdollistaa niiden muodonmuutoksen filamentin taivutusrajan saavuttamiseen.
Litium- ja berylliumatomien topologinen samankaltaisuus osoittaa, että niiden välillä ei ole selkeää rajaa; ja on mahdotonta sanoa, mikä on litiumin suurin atomi ja mikä berylliumin pienin atomi. Keskittymällä vain taulukkomuotoiseen atomipainoon (ja se laskee kaikkien arvojen keskiarvon), voimme olettaa, että keskikokoisen berylliumatomin johto koostuu noin 16 500 sitoutuneesta elektronista. Beryllium-isotooppiatomien koon yläraja perustuu seuraavan alkuaineen - boorin - atomin vähimmäiskokoon, jonka konfiguraatio eroaa jyrkästi.
Berylliumatomien johtojen kaarevuusmarginaali vaikuttaa ensisijaisesti niiden yhteyteen toisiinsa metallin jähmettymishetkellä: ne eivät ole vierekkäin lyhyillä (pisteillä) osilla, kuten litiumissa, vaan pitkillä rajoilla; atomien ääriviivat ikään kuin mukautuvat toisiinsa, muuttaen muotoaan ja kiinnittyen toisiinsa mahdollisimman paljon; joten nämä yhteydet ovat erittäin vahvoja. Berylliumatomit osoittavat vahvistumiskykynsä myös yhdisteissä muiden metallien atomien kanssa, eli seoksissa, joissa berylliumia käytetään raskasmetallien lisäaineena: se täyttää tyhjiä tiloja ja kiinnittyy joustavilla uriillaan perusmetallin atomeihin, berylliumatomiin. pidä ne yhdessä kuin liimaa, mikä tekee metalliseoksesta erittäin kestävän. Tästä seuraa siis metallien lujuus määräytyy atomien imukaukaloiden yhteen tarttuneiden osien pituuksien mukaan: Mitä pidemmät nämä osat, sitä vahvempi metalli. Metallien tuhoutuminen tapahtuu aina lyhimpien tahmeiden osien pinnalla.
Berylliumatomien johtojen taivutussäteiden marginaali mahdollistaa niiden muodonmuutoksen muuttamatta niiden välisiä yhteyksiä; seurauksena koko keho on epämuodostunut; tämä on elastinen muodonmuutos. Se on elastinen, koska missä tahansa alkutilassa atomeilla on vähiten rasittuneita muotoja, ja muodonmuutoksissa ne pakotetaan kestämään jonkin verran "haittaa"; ja heti kun muodonmuutosvoima katoaa, atomit palaavat alkuperäisiin, vähemmän jännitettyihin tiloihinsa. Näin ollen metallin kimmoisuus määräytyy sen atomien johtojen liiallisesta pituudesta, mikä mahdollistaa niiden muodonmuutoksen muuttamatta yhteenliittämisalueita.
Berylliumin elastisuus liittyy sen lämmönkestävyyteen; se ilmenee siinä, että atomien lämpöliikkeet voivat tapahtua kimmoisten muodonmuutosten rajoissa, jotka eivät aiheuta muutosta atomien yhdisteissä keskenään; siis yleisesti metallin lämmönkestävyys määritetään sekä joustavuus, sen atomien johtojen ylimääräiset pituudet. Metallin lujuuden heikkeneminen korkealla kuumennuksella selittyy sillä, että sen atomien lämpöliikkeet vähentävät niiden yhteyksien alueita toisiinsa; ja kun nämä alueet katoavat kokonaan, metalli sulaa.
Berylliumin elastisuuteen liittyy sen hauraus. Haurautta voidaan pitää yleisessä tapauksessa plastisuuden vastakohtana: jos plastisuus ilmaistaan atomien kyvyssä muuttaa keskinäisiä paikkojaan säilyttäen samalla yhteysalueet, niin hauraus ilmenee ennen kaikkea siinä, että atomit eivät on sellainen mahdollisuus. Mikä tahansa hauraan materiaalin atomien keskinäinen siirtyminen voi tapahtua vain, kun niiden sidokset ovat täysin katkenneet; näillä atomeilla ei ole muita yhdisteiden muunnelmia. Elastisissa materiaaleissa (metalleissa) hauraudelle on ominaista myös se, että se on ikään kuin hyppäämistä: liiallisten jännitysten seurauksena syntynyt halkeama leviää salamannopeasti rungon koko poikkileikkaukselle. Vertailun vuoksi: vasaran iskujen alla oleva tiili voi murentua (tämä on myös haurautta), mutta ei halkea. Berylliumin "hyppyvä" hauraus selittyy sillä, että sen atomit eivät ole parhaalla mahdollisella tavalla yhteydessä toisiinsa ja ne ovat kaikki stressaantuneet; ja heti kun yksi sidos katkeaa, raja-atomit alkavat nopeasti "suoristua" naapureidensa yhteyksien kustannuksella; myös jälkimmäisten siteet alkavat katketa; ja tämä prosessi saa ketjuluonteisen luonteen. Näin ollen elastisten metallien hauraus riippuu toisiinsa liittyvien atomien muodonmuutosasteesta ja kyvyttömyydestä muuttaa niiden välisiä sidoksia.
Berylliumin säteilynkestävyys selittyy samalla atomien koon varauksella: berylliumatomin johdolla on kyky joustaa kovan säteilyn vaikutuksesta saavuttamatta kriittistä kaarevuuttaan ja pysyä siten ehjänä.
Ja berylliumin vaaleanharmaa väri ja kirkkaan metallisen kiillon, kuten esimerkiksi litiumin, puuttuminen voidaan selittää samalla tavalla: eetterin valoaallot, jotka putoavat berylliumin pintaatomien ei-jäykille johtoille, ne absorboivat, ja vain osa aalloista heijastuu ja muodostaa sironneen valon.
Berylliumin tiheys on lähes neljä kertaa suurempi kuin litiumin vain siksi, että sen atomien johtojen tiheys on suurempi: ne eivät ole yhteydessä toisiinsa pisteissä, vaan pitkissä osissa. Samanaikaisesti beryllium on jatkuvassa massassaan melko löysä aine: se on vain kaksi kertaa vettä tiheämpi.
Litium - helium. Kemiallisen alkuaineen ytimen maailma.
Kuva 7 esityksestä "Kemian maailma" kemian tunneille aiheesta "Kemia"
Mitat: 960 x 720 pikseliä, muoto: jpg. Jos haluat ladata kuvan kemian tunnille ilmaiseksi, napsauta kuvaa hiiren kakkospainikkeella ja napsauta "Tallenna kuva nimellä...". Kuvien näyttämiseksi oppitunnilla voit myös ladata ilmaiseksi esityksen "The World of Chemistry.ppt" kaikkien kuvien kanssa zip-arkistossa. Arkiston koko - 13988 KB.
Lataa esitysKemia
"Kemian historia" - Agricola Mining. (Koostumus muuttuu, koska saadaan uusia aineita - korroosio). Tarkoitus: tutustuminen fysikaalisiin ja kemiallisiin ilmiöihin, kemian kehityshistoriaan. Kemiallisten alkuaineiden jaksollinen laki 1869. Konsolidointi. Uudistajat. M 6. Sumun muodostuminen. Kemiallinen. B 2. Kasvitähteiden hajoaminen.
"Kemian maailma" - N. Analyyttinen kemia. Aineiden muuttuminen ja ne, joiden seurauksena ilmaantuu uusia aineita. Kemian MOU lukion nro 24 opettaja (st. E. Yhdisteiden maailma. Rikki. Risti ja nolla c). Vety. Risti ja nolla a). Elämme atomeista rakennettujen aineiden maailmassa. orgaanisessa maailmassa. Suvorosvskaya) Gashchenko Nikolai Grigorjevitš.
"Nanoteknologiat" - nanolääketiede. Fullereenit. Johdanto. Luodaan "virheettömiä" erittäin lujia materiaaleja, korkean johtavuuden omaavia materiaaleja; III. Tällä hetkellä on saatu nanoputkeen perustuva y-transistori ja nanodiodi. Nanoputket. Suuritiheyksisen muistimallin on kehittänyt Ch. Timanttimuisti tietokoneille. Osa III. Atomin tyypillinen koko on muutama nanometrin kymmenesosa.
"Analyyttinen kemia" - Raportin suunnitelma. Shirokova V.I., Kolotov V.P., Alenina M.V. Analyyttisen kemian terminologian harmonisointiongelmat. Iupac, gost, iso. Terminologian harmonisoinnin periaatteet. (Federation of European Chemical Societies). Analyyttinen kemia (määritelmä). V.I.Vernadsky RAS.
"Kemian kehitys" - Suorittanut: Uralbayeva K.A. Astana, 1. ryhmä. Eichi Negishi. Akira Suzuki. Englantilaiset kemistit A. Todd ja D. Brown perustivat RNA:n rakenteen perusperiaatteen. Van't Hoff Jacob Hendrik (30.8.1852 - 1.3.1911). Richard Heck. Syntynyt 13. elokuuta 1918 Englannissa. Frederick Sanger. Kolloidikemiasta on tullut itsenäinen tieteenala, joka syntyi fysiikan ja kemian rajalla.
"Kemian aine" - Kiinteä. Aineiden muunnokset. Euroopan tunnetuin alkemisti oli Albert von Bolstat (Suuri). Yhden alkuaineen atomeista muodostuvia aineita kutsutaan yksinkertaisiksi. Kemian opinnot. Valitse ominaisuudet seuraaville aineille: KUPARI, RAUTA, SAVI. Voidaan käsitellä käsin. Muodoton. Aine - molekyyli - atomi.
Aiheessa yhteensä 31 esitystä
