मॉस्को, 6 फरवरी - रिया नोवोस्ती।प्रकृति रसायन विज्ञान पत्रिका में प्रकाशित एक लेख के अनुसार, रूसी और विदेशी रसायनज्ञ सबसे अधिक "ज़ेनोफोबिक" तत्व - हीलियम के दो स्थिर यौगिकों के अस्तित्व की संभावना की घोषणा करते हैं, और प्रयोगात्मक रूप से उनमें से एक - सोडियम हेलाइड के अस्तित्व की पुष्टि करते हैं।
"यह अध्ययन दर्शाता है कि सबसे आधुनिक सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक तरीकों का उपयोग करके पूरी तरह से अप्रत्याशित घटनाओं का पता कैसे लगाया जा सकता है। हमारा काम एक बार फिर दिखाता है कि हम आज रसायन शास्त्र पर चरम स्थितियों के प्रभाव के बारे में कितना कम जानते हैं, और ग्रहों के अंदर प्रक्रियाओं पर ऐसी घटनाओं की भूमिका अभी तक समझाया जाना चाहिए, ”डॉल्गोप्रुडनी में स्कोल्टेक और मॉस्को फिजटेक के प्रोफेसर आर्टेम ओगनोव कहते हैं।
महान गैसों का रहस्य
ब्रह्मांड का प्राथमिक पदार्थ, जो बिग बैंग के कई सौ मिलियन वर्ष बाद उत्पन्न हुआ, इसमें केवल तीन तत्व शामिल थे - हाइड्रोजन, हीलियम और लिथियम की ट्रेस मात्रा। हीलियम आज भी ब्रह्मांड में तीसरा सबसे प्रचुर तत्व है, लेकिन यह पृथ्वी पर अत्यंत दुर्लभ है, और ग्रह पर हीलियम का भंडार इस तथ्य के कारण लगातार कम हो रहा है कि यह अंतरिक्ष में भाग जाता है।
आवर्त सारणी के आठवें समूह के हीलियम और अन्य तत्वों की एक विशिष्ट विशेषता, जिसे वैज्ञानिक "महान गैस" कहते हैं, यह है कि वे बेहद अनिच्छुक हैं - क्सीनन और अन्य भारी तत्वों के मामले में - या सिद्धांत रूप में, जैसे नियॉन, हैं रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम नहीं। 1925 में प्रयोगात्मक रूप से खोजे गए फ्लोरीन, ऑक्सीजन और अन्य मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों, नियॉन के शून्य यौगिकों और एक हीलियम यौगिक के साथ क्सीनन और क्रिप्टन के केवल कुछ दर्जन यौगिक हैं।
यह यौगिक, एक प्रोटॉन और हीलियम का मिलन, शब्द के सख्त अर्थ में एक वास्तविक रासायनिक यौगिक नहीं है - इस मामले में हीलियम रासायनिक बंधों के निर्माण में भाग नहीं लेता है, हालांकि यह एक से वंचित हाइड्रोजन परमाणुओं के व्यवहार को प्रभावित करता है। इलेक्ट्रॉन। जैसा कि रसायनज्ञों ने पहले माना था, इस पदार्थ के "अणु" इंटरस्टेलर माध्यम में पाए जाने चाहिए थे, लेकिन पिछले 90 वर्षों में, खगोलविदों ने उनकी खोज नहीं की है। इसका एक संभावित कारण यह है कि यह आयन अत्यधिक अस्थिर है और लगभग किसी भी अन्य अणु के संपर्क में आने पर नष्ट हो जाता है।
आर्टेम ओगनोव और उनकी टीम ने सोचा कि क्या हीलियम यौगिक विदेशी परिस्थितियों में मौजूद हो सकते हैं, जिनके बारे में स्थलीय रसायनज्ञ शायद ही कभी सोचते हैं - अति उच्च दबाव और तापमान पर। ओगनोव और उनके सहयोगी लंबे समय से इस तरह के "विदेशी" रसायन विज्ञान का अध्ययन कर रहे हैं और यहां तक \u200b\u200bकि ऐसी परिस्थितियों में मौजूद पदार्थों की खोज के लिए एक विशेष एल्गोरिथ्म भी विकसित किया है। उनकी मदद से, उन्होंने पाया कि विदेशी ऑर्थोकार्बोनिक एसिड, साधारण टेबल नमक के "असंभव" संस्करण, और कई अन्य यौगिक जो शास्त्रीय रसायन विज्ञान के नियमों का "उल्लंघन" करते हैं, गैस दिग्गजों और कुछ अन्य ग्रहों की गहराई में मौजूद हो सकते हैं।
उसी प्रणाली का उपयोग करते हुए, यूएसपीईएक्स, रूसी और विदेशी वैज्ञानिकों ने पाया कि अति उच्च दबाव पर वायुमंडलीय दबाव 150 हजार और दस लाख गुना से अधिक, एक ही बार में दो स्थिर हीलियम यौगिक होते हैं - सोडियम हेलाइड और सोडियम ऑक्सीजेलाइड। पहला यौगिक दो सोडियम परमाणुओं और एक हीलियम परमाणु से बना है, जबकि दूसरा ऑक्सीजन, हीलियम और दो सोडियम परमाणुओं से बना है।
अत्यधिक उच्च दाब के कारण नमक रसायन के नियमों को 'तोड़' देता हैअमेरिकी-रूसी और यूरोपीय रसायनज्ञों ने साधारण टेबल नमक को रासायनिक रूप से "असंभव" यौगिक में बदल दिया है, जिसके अणु अलग-अलग संख्या में सोडियम और क्लोरीन परमाणुओं की विदेशी संरचनाओं में व्यवस्थित होते हैं।हीरे की निहाई पर परमाणु
दोनों दबावों को आधुनिक हीरे की निहाई का उपयोग करके आसानी से प्राप्त किया जा सकता है, जो ओगनोव के सहयोगियों ने वाशिंगटन में भूभौतिकीय प्रयोगशाला से एक अन्य रूसी, अलेक्जेंडर गोंचारोव के मार्गदर्शन में किया था। जैसा कि उनके प्रयोगों ने दिखाया, सोडियम जेलाइड लगभग 1.1 मिलियन वायुमंडल के दबाव में बनता है और कम से कम 10 मिलियन वायुमंडल तक स्थिर रहता है।
दिलचस्प बात यह है कि सोडियम हेलाइड आवर्त सारणी पर फ्लोरीन लवण, हीलियम के "पड़ोसी" की संरचना और गुणों के समान है। इस "नमक" में प्रत्येक हीलियम परमाणु आठ सोडियम परमाणुओं से घिरा होता है, जो कैल्शियम फ्लोराइड या हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के किसी अन्य नमक की संरचना के समान होता है। Na2He में इलेक्ट्रॉन इतनी दृढ़ता से "आकर्षित" होते हैं कि यह यौगिक, सोडियम के विपरीत, एक इन्सुलेटर है। वैज्ञानिक ऐसी संरचनाओं को आयनिक क्रिस्टल कहते हैं, क्योंकि इलेक्ट्रॉन उनमें ऋणात्मक आवेशित आयनों की भूमिका और स्थान लेते हैं।
"हमने जो यौगिक खोजा वह बहुत ही असामान्य है: हालांकि हीलियम परमाणु सीधे रासायनिक बंधन में भाग नहीं लेते हैं, उनकी उपस्थिति मौलिक रूप से सोडियम परमाणुओं के बीच रासायनिक बातचीत को बदल देती है, जो वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के मजबूत स्थानीयकरण में योगदान देती है, जो परिणामी सामग्री को एक इन्सुलेटर बनाती है।" टियांजिन (चीन) में विश्वविद्यालय ननकान से जिओ डोंग बताते हैं।
एक अन्य यौगिक, Na2HeO, दबाव सीमा में 0.15 से 1.1 मिलियन वायुमंडल में स्थिर निकला। पदार्थ भी एक आयनिक क्रिस्टल है और इसकी संरचना Na2He के समान है, उनमें केवल नकारात्मक चार्ज किए गए आयनों की भूमिका इलेक्ट्रॉनों द्वारा नहीं, बल्कि ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा निभाई जाती है।
दिलचस्प बात यह है कि अन्य सभी क्षार धातुएं, जिनमें उच्च प्रतिक्रियाशीलता होती है, वायुमंडलीय दबाव से 10 मिलियन गुना अधिक दबाव पर हीलियम के साथ यौगिक बनाने की संभावना बहुत कम होती है।
ओगनोव और उनके सहयोगी इसका श्रेय इस तथ्य को देते हैं कि जिन कक्षाओं में इलेक्ट्रॉन पोटेशियम, रूबिडियम और सीज़ियम परमाणुओं में चलते हैं, वे बढ़ते दबाव के साथ स्पष्ट रूप से बदलते हैं, जो सोडियम के साथ नहीं होता है, ऐसे कारणों से जो अभी तक स्पष्ट नहीं हैं। वैज्ञानिकों का मानना है कि कुछ ग्रहों, सफेद बौनों और अन्य तारों के कोर में सोडियम जेलाइड और इसी तरह के अन्य पदार्थ पाए जा सकते हैं।
मुझे उम्मीद है कि हर कोई कम से कम एक बार चिड़ियाघर गया होगा। आप चलते हैं और पिंजरों में बैठे जानवरों की प्रशंसा करते हैं। अब हम अद्भुत "चिड़ियाघर" के माध्यम से भी यात्रा करेंगे, केवल कोशिकाओं में जानवर नहीं, बल्कि विभिन्न परमाणु होंगे। यह "चिड़ियाघर" इसके निर्माता दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव का नाम रखता है और इसे "रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी" या बस "मेंडेलीव की तालिका" कहा जाता है।
एक वास्तविक चिड़ियाघर में, एक ही नाम के कई जानवर एक साथ पिंजरे में रह सकते हैं, उदाहरण के लिए, खरगोशों के एक परिवार को एक पिंजरे में रखा जाता है, और लोमड़ियों के एक परिवार को दूसरे में रखा जाता है। और हमारे "चिड़ियाघर" में सेल में "बैठे" परमाणु-रिश्तेदार, वैज्ञानिक तरीके से - आइसोटोप। किन परमाणुओं को रिश्तेदार माना जाता है? भौतिकविदों ने स्थापित किया है कि किसी भी परमाणु में एक नाभिक और इलेक्ट्रॉनों का एक कोश होता है। बदले में, परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन होते हैं। तो, "रिश्तेदारों" में परमाणुओं के नाभिक में समान संख्या में प्रोटॉन और अलग-अलग संख्या में न्यूट्रॉन होते हैं।
फिलहाल, तालिका में अंतिम है लिवरमोरियम, जो सेल नंबर 116 में अंकित है। इतने सारे तत्व, और प्रत्येक की अपनी कहानी है। नाम में कई दिलचस्प बातें हैं। एक नियम के रूप में, तत्व का नाम उस वैज्ञानिक द्वारा दिया गया था जिसने इसे खोजा था, और केवल 20 वीं शताब्दी की शुरुआत से ही इंटरनेशनल एसोसिएशन ऑफ फंडामेंटल एंड एप्लाइड केमिस्ट्री द्वारा नाम दिए गए हैं।
कई तत्वों का नाम प्राचीन यूनानी देवताओं और मिथकों के नायकों, महान वैज्ञानिकों के नाम पर रखा गया है। रूस से जुड़े लोगों सहित भौगोलिक नाम हैं।
एक किंवदंती है कि मेंडेलीव भाग्यशाली था - उसने सिर्फ मेज का सपना देखा था। शायद। लेकिन महान फ्रांसीसी वैज्ञानिक ब्लेज़ पास्कल ने एक बार टिप्पणी की थी कि केवल तैयार दिमाग ही यादृच्छिक खोज करते हैं। और जिस किसी ने भी आवर्त सारणी के साथ बैठक के लिए मन तैयार किया था, वह दिमित्री इवानोविच था, क्योंकि वह कई वर्षों से इस समस्या पर काम कर रहा था।
अब चलो सड़क पर उतरो!
हाइड्रोजन (एच)
हमारे चिड़ियाघर के सेल नंबर 1 में हाइड्रोजन "रहता है"। तो इसे महान वैज्ञानिक एंटोनी लावोसियर ने बुलाया था। उन्होंने इस तत्व को एक नाम दिया हाइड्रोजन(ग्रीक ὕδωρ से - "पानी" और जड़ -γεν- "जन्म देने के लिए"), जिसका अर्थ है "पानी को जन्म देना"। रूसी भौतिक विज्ञानी और रसायनज्ञ मिखाइल फेडोरोविच सोलोविओव ने इस नाम का रूसी - हाइड्रोजन में अनुवाद किया। हाइड्रोजन को एच अक्षर से निरूपित किया जाता है, यह एकमात्र तत्व है जिसके समस्थानिकों के अपने नाम हैं: 1 एच - प्रोटियम, 2 एच - ड्यूटेरियम, 3 एच - ट्रिटियम, 4 एच - क्वाडियम, 5 एच - पेंटियम, 6 एच - हेक्सियम और 7 एच - सेप्टियम ( सुपरस्क्रिप्ट एक परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की कुल संख्या को दर्शाता है)।
हमारे लगभग पूरे ब्रह्मांड में हाइड्रोजन है - यह सभी परमाणुओं का 88.6% है। जब हम आकाश में सूर्य को देखते हैं, तो हमें हाइड्रोजन का एक विशाल गोला दिखाई देता है।
हाइड्रोजन सबसे हल्की गैस है और, ऐसा प्रतीत होता है, उनके लिए गुब्बारे भरना फायदेमंद है, लेकिन यह विस्फोटक है, और वे इसके साथ खिलवाड़ नहीं करना पसंद करते हैं, यहां तक कि वहन क्षमता के नुकसान के लिए भी।
हीलियम (वह)
सेल 2 में नोबल गैस हीलियम होता है। हीलियम को इसका नाम सूर्य के ग्रीक नाम - (हेलिओस) से मिला, क्योंकि यह पहली बार सूर्य पर खोजा गया था। यह कैसे काम किया?
आइजैक न्यूटन ने भी पाया कि जो प्रकाश हम देखते हैं वह अलग-अलग रंगों की अलग-अलग रेखाओं से बना होता है। उन्नीसवीं सदी के मध्य में, वैज्ञानिकों ने निर्धारित किया कि प्रत्येक पदार्थ की ऐसी रेखाओं का अपना सेट होता है, जैसे प्रत्येक व्यक्ति की अपनी उंगलियों के निशान होते हैं। तो, सूर्य की किरणों में, एक चमकदार पीली रेखा पाई गई जो पहले से ज्ञात रासायनिक तत्वों में से किसी से संबंधित नहीं है। और तीन दशक बाद ही पृथ्वी पर हीलियम पाया गया।
हीलियम एक अक्रिय गैस है। दूसरा नाम नोबल गैसें हैं। ऐसी गैसें जलती नहीं हैं, इसलिए वे अपने साथ गुब्बारे भरना पसंद करते हैं, हालांकि हीलियम हाइड्रोजन से 2 गुना भारी होता है, जिससे वहन क्षमता कम हो जाती है।
हीलियम रिकॉर्ड धारक है। यह गैसीय से तरल अवस्था में जाता है, जब सभी तत्व लंबे समय तक ठोस रहे हैं: -268.93 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, और सामान्य दबाव में ठोस अवस्था में बिल्कुल भी नहीं जाता है। केवल 25 वायुमंडल के दबाव और -272.2 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर हीलियम ठोस हो जाता है।
लिथियम (ली)
सेल नंबर 3 पर लिथियम का कब्जा है। लिथियम को इसका नाम ग्रीक शब्द (पत्थर) से मिला, क्योंकि यह मूल रूप से खनिजों में पाया जाता था।
एक तथाकथित लोहे का पेड़ है जो पानी में डूब जाता है, और एक विशेष रूप से हल्की धातु लिथियम है - इसके विपरीत, यह पानी में नहीं डूबता है। और न केवल पानी में - किसी अन्य तरल में भी। लिथियम का घनत्व पानी के घनत्व से लगभग 2 गुना कम है। यह धातु की तरह बिल्कुल भी नहीं दिखता - यह बहुत नरम है। हां, और वह लंबे समय तक तैर नहीं सका - लिथियम पानी में फुफकार के साथ घुल जाता है।
लिथियम के छोटे जोड़ एल्यूमीनियम की ताकत और लचीलापन बढ़ाते हैं, जो विमानन और रॉकेट विज्ञान में बहुत महत्वपूर्ण है। जब लिथियम पेरोक्साइड कार्बन डाइऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो ऑक्सीजन निकलती है, जिसका उपयोग अलग-अलग कमरों में हवा को शुद्ध करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, पनडुब्बी या अंतरिक्ष यान पर।
बेरिलियम (बी)
सेल नंबर 4 में बेरिलियम है। नाम खनिज बेरिल से आता है - बेरिलियम धातु के उत्पादन के लिए फीडस्टॉक। बेरिल का नाम भारतीय शहर बेलूर के नाम पर रखा गया था, जिसके आसपास प्राचीन काल से इसका खनन किया जाता रहा है। तब उसकी जरूरत किसे थी?
एमराल्ड सिटी के जादूगर को याद करें - महान और भयानक गुडविन। उन्होंने अपने शहर को "पन्ना" दिखाने के लिए हरे रंग का चश्मा पहनने के लिए मजबूर किया, और इसलिए बहुत समृद्ध था। तो, पन्ना बेरिल की किस्मों में से एक है, कुछ पन्ना हीरे से अधिक मूल्यवान हैं। इसलिए प्राचीन काल में वे जानते थे कि बेरिल के निक्षेपों का विकास क्यों किया जाता है।
1896 के पांच-खंड विश्वकोश "द यूनिवर्स एंड मैनकाइंड" में, बेरिलियम के बारे में संस्करण कहता है: "इसका कोई व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं है।" और इससे पहले कि लोगों ने इसके अद्भुत गुणों को देखा, बहुत अधिक समय बीत गया। उदाहरण के लिए, बेरिलियम ने परमाणु भौतिकी के विकास में योगदान दिया है। यह हीलियम नाभिक के साथ विकिरण के बाद था कि वैज्ञानिकों ने न्यूट्रॉन जैसे महत्वपूर्ण प्राथमिक कण की खोज की।
तांबे के साथ बेरिलियम का मिश्र धातु वास्तव में अद्वितीय है - बेरिलियम कांस्य। यदि अधिकांश धातुएं समय के साथ "उम्र" खो देती हैं, तो बेरिलियम कांस्य, इसके विपरीत, समय के साथ "युवा हो जाता है", इसकी ताकत बढ़ जाती है। इसमें से स्प्रिंग्स व्यावहारिक रूप से खराब नहीं होते हैं।
बोर (वी)
बोहर सेल नंबर 5 पर कब्जा कर लेता है। यह सोचने की जरूरत नहीं है कि इस तत्व का नाम डेनिश फुटबॉल क्लब "अकादमिक" के गोलकीपर नील्स बोहर के नाम पर रखा गया था, जो बाद में एक महान भौतिक विज्ञानी थे। नहीं, तत्व का नाम फारसी शब्द "बुरख" या अरबी शब्द "बुराक" (सफेद) से मिला है, जो बोरॉन - बोरेक्स के यौगिक को दर्शाता है। लेकिन मैं इस संस्करण को पसंद करता हूं कि "चुकंदर" एक अरबी नहीं है, बल्कि एक विशुद्ध रूप से यूक्रेनी शब्द है, रूसी में - "चुकंदर"।
बोरॉन एक बहुत मजबूत सामग्री है, इसमें उच्चतम तन्यता ताकत है। यदि बोरॉन और नाइट्रोजन के यौगिक को 65 हजार वायुमंडल (यह अब तकनीकी रूप से प्राप्त करने योग्य है) के दबाव में 1350 ° C के तापमान पर गर्म किया जाता है, तो क्रिस्टल प्राप्त किए जा सकते हैं जो हीरे को खरोंच सकते हैं। बोरॉन यौगिकों के आधार पर बनाई गई अपघर्षक सामग्री हीरे से नीच नहीं हैं और साथ ही, बहुत सस्ती हैं।
बोरॉन को आमतौर पर अलौह और लौह धातुओं के मिश्र धातुओं में उनके गुणों में सुधार के लिए पेश किया जाता है। हाइड्रोजन के साथ बोरॉन के संयोजन - बोरेन - उत्कृष्ट रॉकेट ईंधन हैं, जो पारंपरिक लोगों की तुलना में लगभग दोगुना प्रभावी हैं। कृषि में बोरॉन का काम है: उर्वरकों में बोरॉन मिलाया जाता है, क्योंकि मिट्टी में इसकी कमी से कई फसलों की पैदावार में काफी कमी आती है।
कलाकार अन्ना गोरलाचो
"ब्रह्मांड में दो सबसे आम तत्व हाइड्रोजन और मूर्खता हैं।" -हरलन एलिसन. हाइड्रोजन और हीलियम के बाद आवर्त सारणी आश्चर्यों से भरी पड़ी है। सबसे आश्चर्यजनक तथ्य यह है कि जिस भी पदार्थ को हमने छुआ है, देखा है, उसके साथ बातचीत की है, वह एक ही दो चीजों से बना है: सकारात्मक रूप से आवेशित परमाणु नाभिक और ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन। जिस तरह से ये परमाणु एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं - कैसे वे धक्का देते हैं, बांधते हैं, आकर्षित करते हैं और पीछे हटते हैं, नए स्थिर अणु, आयन, इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा राज्यों का निर्माण करते हैं - वास्तव में, हमारे आसपास की दुनिया की सुरम्यता को निर्धारित करता है।
भले ही इन परमाणुओं और उनके घटकों के क्वांटम और विद्युत चुम्बकीय गुण हमारे ब्रह्मांड की अनुमति देते हैं, यह समझना महत्वपूर्ण है कि यह इन सभी तत्वों के साथ बिल्कुल भी शुरू नहीं हुआ था। इसके विपरीत, उसने लगभग उनके बिना ही शुरुआत की।
आप देखते हैं, बंधन संरचनाओं की विविधता को प्राप्त करने और जटिल अणुओं का निर्माण करने में बहुत सारे परमाणु लगते हैं जो हम सब कुछ जानते हैं। मात्रात्मक शब्दों में नहीं, बल्कि विविध शब्दों में, अर्थात्, उनके परमाणु नाभिक में अलग-अलग संख्या में प्रोटॉन होते हैं: यह वही है जो तत्वों को अलग बनाता है।
हमारे शरीर को कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, फास्फोरस, कैल्शियम और आयरन जैसे तत्वों की आवश्यकता होती है। हमारी पृथ्वी की पपड़ी को सिलिकॉन जैसे तत्वों और कई अन्य भारी तत्वों की आवश्यकता होती है, जबकि पृथ्वी की कोर - गर्मी उत्पन्न करने के लिए - संभवतः संपूर्ण आवर्त सारणी से तत्वों की आवश्यकता होती है जो प्रकृति में होती हैं: थोरियम, रेडियम, यूरेनियम और यहां तक कि प्लूटोनियम।
लेकिन आइए ब्रह्मांड के शुरुआती चरणों में वापस जाएं - मनुष्य, जीवन, हमारे सौर मंडल के प्रकट होने से पहले, पहले ठोस ग्रहों और यहां तक कि पहले सितारों तक - जब हमारे पास प्रोटॉन का गर्म, आयनित समुद्र था , न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन। कोई तत्व नहीं थे, कोई परमाणु नहीं था, और कोई परमाणु नाभिक नहीं था: ब्रह्मांड इतना गर्म था। यह तब तक नहीं था जब तक ब्रह्मांड का विस्तार और ठंडा नहीं हुआ था कि कम से कम कुछ स्थिरता थी।
कुछ समय बीत चुका है। पहले नाभिक एक साथ विलीन हो गए और फिर से अलग नहीं हुए, हाइड्रोजन और इसके समस्थानिक, हीलियम और इसके समस्थानिकों का उत्पादन किया, और लिथियम और बेरिलियम के छोटे, बमुश्किल अलग-अलग मात्रा में, बाद में रेडियोधर्मी रूप से लिथियम में क्षय हो गया। इस तरह से ब्रह्मांड की शुरुआत हुई: नाभिकों की संख्या के संदर्भ में - 92% हाइड्रोजन, 8% हीलियम और लगभग 0.00000001% लिथियम। वजन से - 75-76% हाइड्रोजन, 24-25% हीलियम और 0.00000007% लिथियम। शुरुआत में दो शब्द थे: हाइड्रोजन और हीलियम, बस इतना ही, कोई कह सकता है।
सैकड़ों हजारों साल बाद, ब्रह्मांड तटस्थ परमाणुओं के निर्माण के लिए पर्याप्त ठंडा हो गया था, और दसियों लाख साल बाद, गुरुत्वाकर्षण पतन ने पहले सितारों को बनने दिया। इसी समय, परमाणु संलयन की घटना ने न केवल ब्रह्मांड को प्रकाश से भर दिया, बल्कि भारी तत्वों के निर्माण की अनुमति भी दी।
जब तक पहले तारे का जन्म हुआ, बिग बैंग के 50 से 100 मिलियन वर्ष बाद, हाइड्रोजन की प्रचुर मात्रा में हीलियम में फ्यूज होना शुरू हो गया था। लेकिन इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि सबसे बड़े तारे (हमारे सूर्य से 8 गुना बड़े पैमाने पर) ने अपना ईंधन बहुत जल्दी जला दिया, बस कुछ ही वर्षों में जल गया। जैसे ही ऐसे तारों के कोर हाइड्रोजन से बाहर निकलते हैं, हीलियम कोर सिकुड़ जाता है और एक परमाणु के तीन नाभिकों को कार्बन में मिलाना शुरू कर देता है। लिथियम को पराजित करने के लिए प्रारंभिक ब्रह्मांड (जिसने पहले कुछ सौ मिलियन वर्षों में कई और सितारों का गठन किया) में इन भारी सितारों में से केवल एक ट्रिलियन लिया।
और यहाँ आप शायद सोच रहे हैं कि कार्बन इन दिनों तीसरे नंबर का तत्व बन गया है? यह माना जा सकता है कि तारे एक प्याज की तरह परतों में तत्वों का संश्लेषण करते हैं। हीलियम को कार्बन में, कार्बन को ऑक्सीजन में (बाद में और उच्च तापमान पर), ऑक्सीजन को सिलिकॉन और सल्फर में, और सिलिकॉन को लोहे में संश्लेषित किया जाता है। श्रृंखला के अंत में, लोहा किसी और चीज़ में फ़्यूज़ नहीं हो सकता है, इसलिए कोर फट जाता है और तारा सुपरनोवा चला जाता है।
ये सुपरनोवा, वे चरण जो उन्हें ले गए, और परिणामों ने ब्रह्मांड को तारे, हाइड्रोजन, हीलियम, कार्बन, ऑक्सीजन, सिलिकॉन और अन्य प्रक्रियाओं के दौरान बनने वाले सभी भारी तत्वों की बाहरी परतों की सामग्री से समृद्ध किया:
- धीमी न्यूट्रॉन कैप्चर (एस-प्रोसेस), क्रमिक रूप से तत्वों को अस्तर;
- भारी तत्वों के साथ हीलियम नाभिक का संलयन (नियॉन, मैग्नीशियम, आर्गन, कैल्शियम, और इसी तरह के गठन के साथ);
- यूरेनियम और उससे आगे तक के तत्वों के निर्माण के साथ तेजी से न्यूट्रॉन कैप्चर (आर-प्रोसेस)।
लेकिन हमारे पास सितारों की एक से अधिक पीढ़ी थी: हमारे पास उनमें से कई थे, और आज जो पीढ़ी मौजूद है वह मुख्य रूप से कुंवारी हाइड्रोजन और हीलियम पर नहीं, बल्कि पिछली पीढ़ियों के अवशेषों पर भी बनी है। यह महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसके बिना हमारे पास कभी ठोस ग्रह नहीं होंगे, केवल हाइड्रोजन और हीलियम से बने गैस दिग्गज, विशेष रूप से।
अरबों वर्षों में, अधिक से अधिक समृद्ध तत्वों के साथ, तारा निर्माण और मृत्यु की प्रक्रिया दोहराई गई है। हाइड्रोजन को हीलियम में मिलाने के बजाय, बड़े तारे समय के साथ कार्बन और ऑक्सीजन (और थोड़ा कम नाइट्रोजन) की बराबरी करते हुए, C-N-O चक्र में हाइड्रोजन को फ्यूज करते हैं।
इसके अलावा, जब तारे कार्बन बनाने के लिए हीलियम संलयन से गुजरते हैं, तो ऑक्सीजन बनाने के लिए एक अतिरिक्त हीलियम परमाणु को पकड़ना काफी आसान होता है (और नियॉन बनाने के लिए ऑक्सीजन में एक और हीलियम भी मिलाते हैं), और यहां तक कि हमारा सूर्य भी अपने लाल विशाल चरण के दौरान ऐसा करेगा।
लेकिन तारकीय फोर्ज में एक हत्यारा कदम है जो कार्बन को ब्रह्मांडीय समीकरण से बाहर ले जाता है: जब कोई तारा कार्बन संलयन शुरू करने के लिए पर्याप्त रूप से विशाल हो जाता है - तो टाइप II सुपरनोवा बनाने की आवश्यकता होती है - वह प्रक्रिया जो गैस को बदल देती है जब तक तारा विस्फोट के लिए तैयार होता है, तब तक कार्बन की तुलना में बहुत अधिक ऑक्सीजन का निर्माण करते हुए, ऑक्सीजन रुक जाती है।
जब हम सुपरनोवा अवशेष और ग्रहीय नीहारिकाओं को देखते हैं - क्रमशः बहुत बड़े सितारों और सूर्य जैसे सितारों के अवशेष - हम पाते हैं कि ऑक्सीजन प्रत्येक मामले में द्रव्यमान और बहुतायत में कार्बन से अधिक है। हमने यह भी पाया कि अन्य कोई भी तत्व भारी या निकट नहीं है।
तो, हाइड्रोजन #1, हीलियम #2 - ब्रह्मांड में इनमें से बहुत सारे तत्व हैं। लेकिन शेष तत्वों में, ऑक्सीजन #3 पर विश्वास रखता है, उसके बाद कार्बन #4, नियॉन #5, नाइट्रोजन #6, मैग्नीशियम #7, सिलिकॉन #8, आयरन #9 और बुधवार शीर्ष दस में आता है।
भविष्य हमारे लिए क्या रखता है?
पर्याप्त रूप से लंबी अवधि में, ब्रह्मांड की वर्तमान आयु के हजारों (या लाखों) गुना, तारे बनते रहेंगे, या तो अंतरिक्ष में ईंधन उगलेंगे या जितना संभव हो उतना इसे जलाएंगे। इस प्रक्रिया में, हीलियम अंततः बहुतायत में हाइड्रोजन से आगे निकल सकता है, या हाइड्रोजन पहले स्थान पर रहेगा यदि यह संलयन प्रतिक्रियाओं से पर्याप्त रूप से पृथक है। लंबी दूरी पर, जो पदार्थ हमारी आकाशगंगा से बाहर नहीं निकलता है, वह बार-बार विलीन हो सकता है, जिससे कार्बन और ऑक्सीजन भी हीलियम को बायपास कर देंगे। शायद तत्व #3 और #4 पहले दो को स्थानांतरित कर देंगे।
ब्रह्मांड बदल रहा है। ऑक्सीजन आधुनिक ब्रह्मांड में तीसरा सबसे प्रचुर तत्व है, और बहुत दूर के भविष्य में, यह शायद हाइड्रोजन से ऊपर उठ जाएगा। हर बार जब आप हवा में सांस लेते हैं और इस प्रक्रिया की संतुष्टि महसूस करते हैं, तो याद रखें: तारे ही ऑक्सीजन के अस्तित्व का एकमात्र कारण हैं।
लिथियम
हीलियम
हीलियम आवर्त सारणी में हाइड्रोजन के बाद दूसरे स्थान पर है। हीलियम का परमाणु द्रव्यमान 4.0026 है। यह बिना रंग की अक्रिय गैस है। इसका घनत्व 0.178 ग्राम प्रति लीटर है। हीलियम सभी ज्ञात गैसों की तुलना में केवल शून्य से 268.93 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर द्रवीभूत करना अधिक कठिन होता है और व्यावहारिक रूप से जमता नहीं है। शून्य से 270.98 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने पर हीलियम अतिप्रवाहित हो जाता है। हीलियम अक्सर बड़े परमाणुओं के क्षय के परिणामस्वरूप बनता है। पृथ्वी पर, यह कम मात्रा में वितरित किया जाता है, लेकिन सूर्य पर, जहां परमाणुओं का तीव्र क्षय होता है, वहां बहुत अधिक हीलियम होता है। ये सभी डेटा हैं, जैसा कि यह था, पासपोर्ट डेटा और अच्छी तरह से जाना जाता है।
आइए हीलियम की टोपोलॉजी से निपटें, और पहले हम इसके आयामों का निर्धारण करेंगे। यह देखते हुए कि हीलियम का परमाणु द्रव्यमान हाइड्रोजन का चार गुना है, और हाइड्रोजन परमाणु एक इलेक्ट्रॉन से 1840 गुना भारी है, हमें हीलियम परमाणु का द्रव्यमान 7360 इलेक्ट्रॉनों के बराबर मिलता है; इसलिए हीलियम परमाणु में ईथर ग्लोब्यूल्स की कुल संख्या लगभग 22,000 है; परमाणु की रस्सी की लंबाई और मूल टोरस का व्यास क्रमशः 7360 और 2300 ईथर गेंदों के बराबर है। हीलियम परमाणु और उसके व्यास के मूल टोरस की कॉर्ड की मोटाई के अनुपात की कल्पना करने के लिए, आइए हम एक कागज की शीट पर एक पेन के साथ 370 मिलीमीटर के व्यास के साथ एक वृत्त खींचते हैं, और ट्रेस से ट्रेस करते हैं कलम की चौड़ाई एक मिलीमीटर के एक तिहाई होती है; परिणामी सर्कल हमें संकेतित प्रतिनिधित्व देगा। एक इलेक्ट्रॉन (अंतर्निहित ईथर गेंद) खींचे गए सर्कल पर केवल 0.15 मिलीमीटर पर कब्जा करेगा।
मूल टोरस का हीलियम परमाणु के तैयार रूप में मुड़ना निम्नानुसार होता है। सबसे पहले, सर्कल को एक अंडाकार में चपटा किया जाता है, फिर एक डंबेल के आकार में, फिर एक आकृति आठ में, और फिर आकृति आठ के लूप सामने आते हैं ताकि एक ओवरलैप हो। वैसे, बड़े परमाणुओं का ओवरलैप नहीं बनता है, और यह इस तथ्य से समझाया गया है कि हीलियम परमाणु पर कॉर्ड की लंबाई अभी बड़ी नहीं है, और जब कॉर्ड के मध्य बिंदु करीब आते हैं, तो किनारे ( लूप) को प्रकट करने के लिए मजबूर किया जाता है। इसके अलावा, किनारे झुकेंगे और अभिसरण करना शुरू कर देंगे।
इस बिंदु तक, हीलियम परमाणु की टोपोलॉजी, जैसा कि हम देखते हैं, हाइड्रोजन आइसोटोप - ट्रिटियम के परमाणु की टोपोलॉजी के समान है, लेकिन अगर ट्रिटियम में किनारों को बंद करने के लिए पर्याप्त ताकत नहीं थी (पर्याप्त लंबाई नहीं थी) इसकी रस्सी), फिर हीलियम लूप एक के ऊपर एक चलते हैं और इस तरह बंद हो जाते हैं। छोरों के कनेक्शन की विश्वसनीयता को सत्यापित करने के लिए, उनके सक्शन पक्षों के स्थान का पालन करना पर्याप्त है: आंतरिक लूप के लिए यह बाहर होगा, और बाहरी लूप के लिए यह अंदर से होगा।
तार मॉडल के रूप में परमाणुओं की टोपोलॉजी का प्रतिनिधित्व करना बहुत सुविधाजनक है; ऐसा करने के लिए, यह एक मामूली लोचदार, लेकिन पर्याप्त रूप से प्लास्टिक के तार का उपयोग करने के लिए पर्याप्त है। हाइड्रोजन परमाणु को एक साधारण वलय के रूप में दर्शाया जाएगा। आइए तार के एक टुकड़े की लंबाई चार गुना बढ़ाएं (इतनी बार हीलियम परमाणु हाइड्रोजन परमाणु से भारी होता है), इसे एक रिंग में रोल करें, सिरों को मिलाप करें और हीलियम परमाणु को घुमाने की प्रक्रिया का प्रदर्शन करें। घुमाते समय, हमें लगातार याद रखना चाहिए कि झुकने वाली त्रिज्या रिंग की त्रिज्या से कम नहीं होनी चाहिए, जो कि हाइड्रोजन परमाणु है; यह, जैसा कि यह था, एक शर्त है जो नाल की लोच द्वारा निर्धारित की जाती है - टोरस के गोले। (प्रकृति में, हमें याद है, न्यूनतम त्रिज्या 285 ईथर गेंदों के बराबर थी।) स्वीकृत न्यूनतम झुकने वाला त्रिज्या सभी परमाणुओं की टोपोलॉजी को निर्धारित करता है; और एक और बात: एक ही झुकने वाली त्रिज्या का परिणाम सक्शन लूप के समान आकार (उनका एक प्रकार का मानकीकरण) होगा, और इसलिए वे एक स्थिर वैलेंस बनाते हैं, जो विभिन्न परमाणुओं को एक दूसरे से जोड़ने की क्षमता में व्यक्त किया जाता है। यदि टिका अलग-अलग आकार का होता, तो उनका कनेक्शन समस्याग्रस्त होता।
हीलियम परमाणु के तार मॉडल को मोड़ने की प्रक्रिया को अंत तक लाते हुए, हम पाते हैं कि अतिव्यापी छोरों को तब तक एक के ऊपर एक धकेला नहीं जाता जब तक कि वे रुक नहीं जाते। अधिक सटीक रूप से, वे और भी आगे मुड़ना पसंद करेंगे, लेकिन कॉर्ड की लोच, यानी न्यूनतम त्रिज्या की स्थिति इसकी अनुमति नहीं देती है। और छोरों के और भी आगे बढ़ने के हर प्रयास के साथ, नाल की लोच उन्हें वापस फेंक देगी; रिबाउंडिंग, वे फिर से आगे बढ़ेंगे, और फिर से लोच उन्हें वापस फेंक देगा; इस मामले में, हीलियम परमाणु फिर सिकुड़ जाएगा, फिर खिल जाएगा, यानी एक स्पंदन होता है। स्पंदन, बदले में, परमाणु के चारों ओर एक स्थायी तापीय क्षेत्र बनाएगा और इसे भुलक्कड़ बना देगा; इसलिए हम इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि हीलियम एक गैस है।
टोपोलॉजी के आधार पर हीलियम की अन्य भौतिक और रासायनिक विशेषताओं को भी समझाया जा सकता है। इसकी जड़ता, उदाहरण के लिए, इस तथ्य से संकेत मिलता है कि इसके परमाणुओं में न तो खुले सक्शन लूप हैं और न ही सक्शन चैनल हैं: यह अन्य परमाणुओं के साथ बिल्कुल भी संयोजन करने में सक्षम नहीं है, इसलिए यह हमेशा परमाणु होता है और व्यावहारिक रूप से कठोर नहीं होता है। हीलियम का कोई रंग नहीं है क्योंकि इसके परमाणुओं में डोरियों के सीधे "साउंडिंग" खंड नहीं होते हैं; और चिपचिपापन (परमाणुओं के एक साथ चिपके हुए), गोल आकार और परमाणु के छोटे आकार की किसी भी कमी से अतिप्रवाहता उत्पन्न होती है।
हाइड्रोजन की तरह, हीलियम परमाणुओं का आकार समान नहीं होता है: उनमें से कुछ बड़े होते हैं, अन्य छोटे होते हैं, और सामान्य तौर पर वे हाइड्रोजन (ट्रिटियम) से लेकर हीलियम के बाद लिथियम तक लगभग पूरे भार स्थान पर कब्जा कर लेते हैं; हीलियम के कम टिकाऊ समस्थानिक, निश्चित रूप से बहुत पहले ही सड़ चुके हैं, लेकिन वर्तमान समय में मौजूद सौ से अधिक की गणना करना संभव है।
आवर्त सारणी में, हीलियम को पहली अवधि के अंत में नहीं रखा गया है - हाइड्रोजन के साथ एक ही पंक्ति में, लेकिन लिथियम से पहले दूसरी अवधि की शुरुआत में, क्योंकि इसका परमाणु, इस पूरे अवधि के परमाणुओं की तरह, एक है एकल संरचना (एकल ग्लोमेरुलस), जबकि अगली अक्रिय गैस का एक परमाणु, नियॉन, पहले से ही एक युग्मित संरचना की तरह दिखता है, इस विशेषता में तीसरी अवधि के परमाणुओं के समान है।
लिथियम आवर्त सारणी में तीसरे नंबर पर है; इसका परमाणु द्रव्यमान 6.94 है; यह क्षार धातुओं के अंतर्गत आता है। लिथियम सभी धातुओं में सबसे हल्का है: इसका घनत्व 0.53 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर है। यह चमकीले धात्विक चमक के साथ चांदी के सफेद रंग का होता है। लिथियम नरम होता है और चाकू से आसानी से कट जाता है। हवा में, यह जल्दी से मंद हो जाता है, ऑक्सीजन के साथ संयोजन करता है। लिथियम का गलनांक 180.5 डिग्री सेल्सियस होता है। परमाणु भार 6 और 7 वाले लिथियम समस्थानिक ज्ञात हैं। पहले समस्थानिक का उपयोग हाइड्रोजन, ट्रिटियम के भारी समस्थानिक का उत्पादन करने के लिए किया जाता है; लिथियम के एक अन्य समस्थानिक का उपयोग परमाणु रिएक्टरों के बॉयलरों में शीतलक के रूप में किया जाता है। ये लिथियम के सामान्य भौतिक और रासायनिक डेटा हैं।
आइए मूल टोरस के आयामों की समझ के साथ लिथियम परमाणुओं की टोपोलॉजी फिर से शुरू करें। अब हम जानते हैं कि लिथियम सहित प्रत्येक रासायनिक तत्व में बड़ी संख्या में समस्थानिक होते हैं, जिन्हें सैकड़ों और हजारों में मापा जाता है; इसलिए, परमाणुओं के आकार ... से ... तक इंगित किए जाएंगे। लेकिन इन सीमाओं का क्या मतलब है? क्या उन्हें सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है? या वे अनुमानित हैं? और समस्थानिकों का अनुपात क्या है? आइए तुरंत कहें: पूछे गए प्रश्नों के कोई स्पष्ट उत्तर नहीं हैं; हर बार परमाणुओं की एक विशिष्ट टोपोलॉजी में घुसपैठ करना आवश्यक होता है। आइए लिथियम के उदाहरण का उपयोग करके इन मुद्दों को देखें।
जैसा कि हमने देखा है, टोपोलॉजी के दृष्टिकोण से प्रोटियम से हीलियम में संक्रमण व्यवस्थित रूप से होता है: प्रारंभिक टोरस के आकार में वृद्धि के साथ, परमाणुओं का अंतिम विन्यास धीरे-धीरे बदलता है। लेकिन प्रोटियम से हीलियम में संक्रमण के दौरान परमाणुओं के भौतिक और विशेष रूप से रासायनिक गुणों में काफी बदलाव आया है, बल्कि मौलिक रूप से: प्रोटियम के सार्वभौमिक आकर्षण से हीलियम की पूर्ण जड़ता तक। यह कहाँ, किस समस्थानिक पर हुआ?
गुणों में इस तरह की छलांग आइसोटोप के आकार की छलांग से जुड़ी होती है। एक बड़ा हाइड्रोजन परमाणु (ट्रिटियम), जो हीलियम परमाणु का आकार लेता है, रेडियोधर्मी, यानी नाजुक हो जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि छोरों के इसके घुमावदार किनारे एक दूसरे तक नहीं पहुंचते हैं, और कोई कल्पना कर सकता है कि वे कैसे फड़फड़ाते हैं, भागते हैं। वे अलग-अलग नावों में सवार दो लोगों के हाथों से मिलते-जुलते हैं, शक्तिहीन रूप से पहुंचने और हाथापाई करने की कोशिश कर रहे हैं। बाहरी ईथर दबाव परमाणुओं के फड़फड़ाते छोरों के कंसोल पर इतनी मजबूती से दबाव डालेगा कि इससे अच्छा नहीं होगा; पक्ष से थोड़ा सा अतिरिक्त निचोड़ प्राप्त करने के बाद, कंसोल टूट जाएगा - वे कॉर्ड के तेज मोड़ का सामना नहीं करेंगे, और परमाणु गिर जाएगा; ऐसा होता है। इसलिए, हम कह सकते हैं कि मौजूदा भौतिक रासायनिक संक्रमणों की सीमाओं पर आइसोटोप के बीच डुबकी देखी जाती है: वहां कोई आइसोटोप नहीं होता है।
हीलियम और लिथियम के बीच एक समान अंतर मौजूद है: यदि परमाणु अब हीलियम नहीं है, लेकिन अभी तक लिथियम नहीं है, तो यह नाजुक है, और यह लंबे समय से स्थलीय स्थितियों से अनुपस्थित है। इसलिए, छह के परमाणु भार के साथ लिथियम आइसोटोप, यानी 11 ईथर गेंदों की टोरस कॉर्ड लंबाई के साथ, बहुत दुर्लभ है और, जैसा कि कहा गया है, ट्रिटियम प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है: इसे तोड़ना, इसे छोटा करना और प्राप्त करना आसान है परिणामस्वरूप हाइड्रोजन का एक समस्थानिक।
इस प्रकार, ऐसा लगता है, हमने लिथियम परमाणु के सबसे छोटे आकार पर फैसला किया है: ये 11 बाध्य इलेक्ट्रॉन हैं। इसकी ऊपरी सीमा के लिए, यहाँ कुछ रोड़ा है: तथ्य यह है कि, टोपोलॉजी के अनुसार, लिथियम परमाणु अगले बेरिलियम परमाणु के परमाणु से बहुत अलग नहीं है (हम जल्द ही इसे देखेंगे), और इसमें कोई समस्थानिक नहीं हैं या तो तत्व कोई विफलता नहीं। इसलिए, फिलहाल, हम लिथियम परमाणु के आकार की ऊपरी सीमा का संकेत नहीं देंगे।
आइए हम लिथियम परमाणु के निर्माण का अनुसरण करें। ऊपर बताए गए आयामों के साथ एक नवगठित माइक्रोवोर्टेक्स का प्रारंभिक चक्र एक अंडाकार में बदल जाएगा; केवल लिथियम में, अंडाकार बहुत लंबा होता है: अंत गोलाई (भविष्य के लूप) के व्यास से लगभग 8 गुना लंबा; यह एक बहुत लम्बा अंडाकार है। लिथियम परमाणु के थक्के की शुरुआत बड़े हाइड्रोजन परमाणुओं और हीलियम के लिए समान शुरुआत के समान होती है, लेकिन फिर एक विचलन होता है: एक ओवरलैप के साथ आंकड़ा-आठ, जो कि छोरों के एक मोड़ के साथ नहीं होता है ; अंडाकार के लंबे पक्षों (डोरियों) के आगे अभिसरण जब तक वे पूर्ण संपर्क में नहीं होते हैं, एक साथ एक दूसरे की ओर सिरों के झुकने के साथ होता है।
ओवरलैप वाला आठ क्यों नहीं बनता है? सबसे पहले, क्योंकि अंडाकार बहुत लंबा है, और यहां तक कि डंबल में इसका पूर्ण विक्षेपण जब तक कि डोरियों को बीच में स्पर्श नहीं करता है, तब तक वे दृढ़ता से झुकते नहीं हैं; इसलिए, चरम छोरों के उत्क्रमण की संभावना बहुत कमजोर है। और दूसरी बात, अंडाकार के सिरों के झुकने की शुरुआत कुछ हद तक मोड़ का प्रतिकार करती है। दूसरे शब्दों में: अंतिम छोरों को मोड़ने की प्रवृत्ति वाले बलों का सक्रिय क्षण बहुत छोटा होता है, और मोड़ के प्रतिरोध का क्षण बड़ा होता है।
स्पष्टता के लिए, हम रबड़ के छल्ले का उपयोग करेंगे, उदाहरण के लिए, मशीन मुहरों में उपयोग किए जाने वाले। यदि आप छोटे व्यास की एक अंगूठी चुटकी लेते हैं, तो यह निश्चित रूप से एक ओवरलैप के साथ आठ की आकृति में घुमाएगी; और यदि आप बड़े व्यास की अंगूठी चुनते हैं, तो डोरियों के पूर्ण संपर्क में होने तक इसकी पिंचिंग अंत छोरों की बारी का कारण नहीं बनती है। वैसे: ये रबर के छल्ले परमाणुओं की टोपोलॉजी मॉडलिंग के लिए भी बहुत सुविधाजनक हैं; अगर, ज़ाहिर है, उनमें से एक विस्तृत श्रृंखला है।
अंडाकार के सिरों का झुकना, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, उनके बीच ईथर की गड़बड़ी के कारण होता है: आदर्श रूप से सीधी स्थिति से थोड़ा दूर चले जाने के बाद, वे पहले से ही पूरी तरह से छूने तक संपर्क करने के लिए मजबूर होंगे। इसका मतलब है कि सिरों को अलग-अलग दिशाओं में नहीं मोड़ा जा सकता। लेकिन मोड़ की दिशा के साथ, उनके पास एक विकल्प होता है: या तो अंत छोरों के चूषण पक्ष बाहर या अंदर होते हैं। पहला संस्करण अधिक संभावित है, क्योंकि छोरों के बाहरी बिंदुओं पर आसन्न ईथर से कॉर्ड के घूमने वाले गोले के प्रतिकर्षण की ताकतों का क्षण आंतरिक लोगों की तुलना में अधिक होगा।
अंडाकार के आने वाले पक्ष बहुत जल्द संपर्क में आ जाएंगे, डोरियों का धनुष केंद्र से छोर तक फैल जाएगा और केवल तभी रुकेगा जब न्यूनतम स्वीकार्य झुकने वाली त्रिज्या वाले छोर अंत में सिरों पर बनेंगे। एक साथ होने वाले मोड़ और इन छोरों के परस्पर अभिसरण से उनके शीर्षों की टक्कर होती है, जिसके बाद उनके चूषण पक्ष खेल में आते हैं: लूप, चूसने, गहरा गोता लगाने; और लिथियम परमाणु के विन्यास के गठन की प्रक्रिया इस तथ्य से पूरी होती है कि विस्थापित लूप संरचना के केंद्र में युग्मित डोरियों के खिलाफ अपने शीर्षों के साथ समाप्त हो जाते हैं। दूर से, परमाणु का यह विन्यास एक दिल या, अधिक सटीक रूप से, एक सेब जैसा दिखता है।
पहला निष्कर्ष खुद ही बताता है: लिथियम परमाणु तब शुरू होता है जब युग्मित प्राथमिक छोरों के शीर्ष जो संरचना में गोता लगाते हैं, परमाणु के मध्य की डोरियों तक पहुँचते हैं। और उससे पहले अभी भी लिथियम नहीं था, बल्कि कुछ और तत्व था, जो अब प्रकृति में नहीं है; इसका परमाणु अत्यंत अस्थिर था, बहुत जोर से स्पंदित था, इसलिए फूला हुआ था और गैसों का था। लेकिन बहुत प्रारंभिक लिथियम आइसोटोप का परमाणु (हमने इसे 11,000 बाध्य इलेक्ट्रॉनों से मिलकर परिभाषित किया है) भी बहुत मजबूत नहीं निकला: इसके छोरों की झुकने वाली त्रिज्या सीमित है, अर्थात लोचदार डोरियां सीमा तक मुड़ी हुई हैं, और किसी भी बाहरी प्रभाव से वे फटने के लिए तैयार हैं। बड़े परमाणुओं के लिए, यह कमजोर बिंदु समाप्त हो जाता है।
टोपोलॉजी के परिणामों के आधार पर लिथियम परमाणु की छवि का प्रतिनिधित्व करते हुए, कोई भी मूल्यांकन कर सकता है कि क्या हुआ। दो प्राथमिक लूप बंद और बेअसर हो गए, और प्राथमिक लूप के दोनों ओर द्वितीयक लूप भी निष्प्रभावी हो गए। युग्मित डोरियों ने एक खांचा बनाया, और यह खांचा परमाणु के पूरे समोच्च के साथ चलता है - यह, जैसा कि था, एक अंगूठी में बंद था - और इसका चूषण पक्ष बाहर निकला। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि लिथियम परमाणु एक दूसरे के साथ और अन्य परमाणुओं के साथ केवल अपने चूषण खांचे की मदद से मिल सकते हैं; लिथियम परमाणु एक लूप आणविक यौगिक नहीं बना सकता है।
लिथियम परमाणुओं के मजबूत उत्तल चूषण कुंड केवल छोटे वर्गों (सैद्धांतिक रूप से, बिंदुओं पर) में एक दूसरे से जुड़े हो सकते हैं, और इसलिए एक दूसरे से जुड़े लिथियम परमाणुओं की स्थानिक संरचना बहुत ढीली और विरल हो जाती है; इसलिए लिथियम का घनत्व कम है: यह पानी से लगभग दो गुना हल्का है।
लिथियम - धातु; इसके धात्विक गुण इसके परमाणुओं के आकार की ख़ासियतों से उत्पन्न होते हैं। इसे दूसरे तरीके से कहा जा सकता है: लिथियम के वे विशेष गुण, जो इसके परमाणुओं के विशेष रूपों के कारण होते हैं और जो इसे अन्य पदार्थों से भौतिक और रासायनिक रूप से अलग बनाते हैं, धात्विक कहलाते हैं; आइए उनमें से कुछ को देखें:
- विद्युत चालकता: यह इस तथ्य से उत्पन्न होता है कि परमाणु युग्मित डोरियों से वलय के आकार के होते हैं, सक्शन गर्त बनाते हैं, बाहर की ओर खुलते हैं, समोच्च के साथ परमाणुओं को गले लगाते हैं और खुद को बंद करते हैं; इन खांचे में फंसे इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र रूप से उनके साथ आगे बढ़ सकते हैं (हम एक बार फिर याद करते हैं कि जब इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से अलग किया जाता है तो कठिनाइयां उत्पन्न होती हैं); और चूंकि परमाणु एक ही खांचे से एक दूसरे से जुड़े होते हैं, तो इलेक्ट्रॉनों में परमाणु से परमाणु तक कूदने की क्षमता होती है, अर्थात शरीर के चारों ओर घूमने की क्षमता होती है;
- तापीय चालकता: एक परमाणु के लोचदार घुमावदार तार एक अत्यंत कठोर लोचदार संरचना बनाते हैं, जो व्यावहारिक रूप से पड़ोसी परमाणुओं के कम-आवृत्ति वाले बड़े-आयाम (थर्मल) झटके को अवशोषित नहीं करता है, लेकिन उन्हें आगे स्थानांतरित करता है; और यदि परमाणुओं की मोटाई में उनके संपर्कों (अव्यवस्था) में कोई संभावित गड़बड़ी नहीं होती, तो थर्मल तरंग बड़ी गति से फैलती;
- दीप्ति: ईथर की प्रकाश तरंगों के उच्च-आवृत्ति वाले निम्न-आयाम प्रभाव आसानी से परमाणुओं की तनावपूर्ण मुड़ी हुई डोरियों से परावर्तित होते हैं और तरंग परावर्तन के नियमों का पालन करते हुए चले जाते हैं; लिथियम परमाणु में डोरियों के सीधे खंड नहीं होते हैं, इसलिए इसकी अपनी "ध्वनि" नहीं होती है, अर्थात इसका अपना रंग नहीं होता है - लिथियम इसलिए वर्गों पर एक मजबूत चमक के साथ चांदी का सफेद होता है;
- प्लास्टिसिटी: गोल लिथियम परमाणु किसी भी तरह से एक दूसरे से जुड़े हो सकते हैं; वे बिना तोड़े, एक दूसरे पर लुढ़क सकते हैं; और यह इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि लिथियम से बना शरीर अपनी अखंडता को खोए बिना अपना आकार बदल सकता है, अर्थात प्लास्टिक (नरम) हो सकता है; नतीजतन, लिथियम को चाकू से बहुत कठिनाई के बिना काटा जाता है।
लिथियम की विख्यात भौतिक विशेषताओं के उदाहरण का उपयोग करके, कोई भी धातु की अवधारणा को स्पष्ट कर सकता है: धातु एक पदार्थ है जो परमाणुओं से बना होता है जिसमें तेज घुमावदार तार होते हैं जो समोच्च चूषण कुंड बनाते हैं जो बाहर की ओर खुलते हैं; स्पष्ट (क्षारीय) धातुओं के परमाणुओं में खुले चूषण लूप और सीधे या सुचारू रूप से घुमावदार कॉर्ड खंड नहीं होते हैं. इसलिए, सामान्य परिस्थितियों में लिथियम हाइड्रोजन के साथ संयोजन नहीं कर सकता, क्योंकि हाइड्रोजन परमाणु एक लूप है। उनका संबंध केवल काल्पनिक हो सकता है: गहरी ठंड में, जब हाइड्रोजन जम जाता है, तो इसके अणु लिथियम परमाणुओं के साथ जुड़ सकते हैं; लेकिन सब कुछ दिखाता है कि उनका मिश्र धातु लिथियम जितना ही नरम होगा।
उसी समय, हम प्लास्टिसिटी की अवधारणा को स्पष्ट करते हैं: धातुओं की प्लास्टिसिटी इस तथ्य से निर्धारित होती है कि उनके गोल परमाणु एक दूसरे पर लुढ़क सकते हैं, सापेक्ष स्थिति को बदलते हुए, लेकिन एक दूसरे के साथ संपर्क खोए बिना.
आवर्त सारणी में बेरिलियम चौथे स्थान पर है। इसका परमाणु द्रव्यमान 9.012 है। यह एक हल्के भूरे रंग की धातु है जिसका घनत्व 1.848 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर और गलनांक 1284 डिग्री सेल्सियस है; यह कठिन है और साथ ही नाजुक भी है। बेरिलियम पर आधारित संरचनात्मक सामग्री हल्की, मजबूत और उच्च तापमान के प्रतिरोधी दोनों हैं। बेरिलियम मिश्र, एल्यूमीनियम की तुलना में 1.5 गुना हल्का होने के बावजूद, कई विशेष स्टील्स की तुलना में अधिक मजबूत होते हैं। वे 700 ... 800 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक अपनी ताकत बनाए रखते हैं। बेरिलियम विकिरण के लिए प्रतिरोधी है।
इसके भौतिक गुणों के संदर्भ में, जैसा कि देखा जा सकता है, बेरिलियम लिथियम से बहुत अलग है, लेकिन परमाणुओं की टोपोलॉजी के संदर्भ में, वे लगभग अप्रभेद्य हैं; अंतर केवल इतना है कि बेरिलियम परमाणु, जैसा कि था, "एक मार्जिन के साथ सिलना" है: यदि लिथियम परमाणु एक वयस्क पर एक स्कूली लड़के के तंग सूट जैसा दिखता है, तो इसके विपरीत, बेरिलियम परमाणु, एक विशाल सूट है एक बच्चे की आकृति पर एक वयस्क। बेरिलियम परमाणु की कॉर्ड की अतिरिक्त लंबाई, लिथियम के साथ इसके समान विन्यास के साथ, कम से कम महत्वपूर्ण लोगों से अधिक झुकने वाली त्रिज्या के साथ एक अधिक कोमल रूपरेखा बनाती है। बेरिलियम परमाणुओं के लिए वक्रता का ऐसा "रिजर्व" उन्हें फिलामेंट झुकने की सीमा तक पहुंचने तक विकृत होने की अनुमति देता है।
लिथियम और बेरिलियम परमाणुओं की टोपोलॉजिकल समानता इंगित करती है कि उनके बीच कोई स्पष्ट सीमा नहीं है; और यह कहना असंभव है कि लिथियम का सबसे बड़ा परमाणु कौन सा है और बेरिलियम का सबसे छोटा परमाणु कौन सा है। केवल सारणीबद्ध परमाणु भार (और यह सभी मूल्यों का औसत) पर ध्यान केंद्रित करते हुए, हम मान सकते हैं कि एक मध्यम आकार के बेरिलियम परमाणु की कॉर्ड में लगभग 16,500 बाध्य इलेक्ट्रॉन होते हैं। बेरिलियम समस्थानिक परमाणुओं के आकार की ऊपरी सीमा अगले तत्व - बोरॉन के परमाणु के न्यूनतम आकार पर टिकी हुई है, जिसका विन्यास तेजी से भिन्न होता है।
बेरिलियम परमाणुओं की डोरियों की वक्रता का मार्जिन मुख्य रूप से धातु के जमने के समय एक-दूसरे से उनके संबंध को प्रभावित करता है: वे एक-दूसरे से सटे होते हैं, जैसे कि लिथियम की तरह, छोटे (बिंदीदार) खंडों से नहीं, बल्कि लंबी सीमाओं से; परमाणुओं की आकृति, जैसा कि यह थी, एक दूसरे के साथ समायोजित, विकृत और अधिकतम संभव तरीके से एक-दूसरे का पालन करना; इसलिए ये संबंध बहुत मजबूत हैं। बेरिलियम परमाणु अन्य धातुओं के परमाणुओं के साथ यौगिकों में भी अपनी मजबूत करने की क्षमता दिखाते हैं, अर्थात्, मिश्र धातुओं में बेरिलियम का उपयोग भारी धातुओं के लिए एक योजक के रूप में किया जाता है: रिक्तियों को भरना और आधार धातु के परमाणुओं के लिए अपने लचीले खांचे से चिपकना, बेरिलियम परमाणु उन्हें गोंद की तरह एक साथ पकड़ें, जिससे मिश्र धातु बहुत टिकाऊ हो। इसलिए यह इस प्रकार है कि धातुओं की ताकत परमाणुओं के चूषण गर्त के एक साथ अटके हुए वर्गों की लंबाई से निर्धारित होती है: ये खंड जितने लंबे होंगे, धातु उतनी ही मजबूत होगी। धातुओं का विनाश हमेशा सतह पर सबसे छोटे चिपचिपे वर्गों के साथ होता है।
बेरिलियम परमाणुओं की डोरियों की झुकने वाली त्रिज्या के लिए मार्जिन उनके बीच के कनेक्शन को बदले बिना उन्हें विकृत करने की अनुमति देता है; नतीजतन, पूरा शरीर विकृत हो जाता है; यह एक लोचदार विरूपण है। यह लोचदार है क्योंकि किसी भी प्रारंभिक अवस्था में परमाणुओं में कम से कम तनावग्रस्त रूप होते हैं, और विकृत होने पर उन्हें कुछ "असुविधा" सहने के लिए मजबूर किया जाता है; और जैसे ही विकृत बल गायब हो जाता है, परमाणु अपने मूल, कम तनाव वाले राज्यों में वापस आ जाते हैं। इसलिये, किसी धातु की लोच उसके परमाणुओं की डोरियों की अधिक लंबाई से निर्धारित होती है, जो उन्हें परस्पर संबंध के क्षेत्रों को बदले बिना विकृत होने की अनुमति देती है।.
बेरिलियम की लोच इसकी गर्मी प्रतिरोध से संबंधित है; यह इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि परमाणुओं की ऊष्मीय गति लोचदार विकृतियों की सीमा के भीतर हो सकती है जो आपस में परमाणुओं के यौगिकों में परिवर्तन का कारण नहीं बनती हैं; तो सामान्य तौर पर धातु का ताप प्रतिरोध निर्धारित किया जाता है, साथ ही लोच, इसके परमाणुओं की डोरियों की अधिक लंबाई. उच्च ताप पर धातु की ताकत में कमी को इस तथ्य से समझाया जाता है कि इसके परमाणुओं की ऊष्मीय गति उनके कनेक्शन के क्षेत्रों को एक दूसरे से कम कर देती है; और जब ये क्षेत्र पूरी तरह से गायब हो जाते हैं, तो धातु पिघल जाती है।
बेरिलियम की लोच इसकी नाजुकता के साथ है। सामान्य स्थिति में नाजुकता को प्लास्टिसिटी के विपरीत माना जा सकता है: यदि प्लास्टिसिटी को परमाणुओं की क्षमता को जोड़ने वाले क्षेत्रों को बनाए रखते हुए अपनी पारस्परिक स्थिति को बदलने की क्षमता में व्यक्त किया जाता है, तो नाजुकता व्यक्त की जाती है, सबसे पहले, इस तथ्य में कि परमाणु नहीं करते हैं ऐसी संभावना है। भंगुर पदार्थ के परमाणुओं का कोई भी पारस्परिक विस्थापन तभी हो सकता है जब उनके बंधन पूरी तरह से टूट गए हों; इन परमाणुओं में यौगिकों का कोई अन्य रूप नहीं है। लोचदार सामग्री (धातुओं में) में, भंगुरता को इस तथ्य से भी चिह्नित किया जाता है कि यह कूद रहा था: अत्यधिक तनाव के परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाली एक दरार शरीर के पूरे क्रॉस सेक्शन में बिजली की गति से फैलती है। तुलना के लिए: हथौड़े के वार के तहत एक ईंट उखड़ सकती है (यह भी नाजुकता है), लेकिन विभाजित नहीं। बेरिलियम की "कूद" भंगुरता को इस तथ्य से समझाया गया है कि इसके परमाणु सबसे अच्छे तरीके से आपस में जुड़े नहीं हैं, और वे सभी तनावग्रस्त हैं; और जैसे ही एक बंधन टूट जाता है, सीमा परमाणु तेजी से अपने पड़ोसियों के साथ संबंधों की हानि के लिए "सीधा" होने लगते हैं; उत्तरार्द्ध के संबंध भी टूटने लगेंगे; और यह प्रक्रिया एक श्रृंखला चरित्र लेगी। इसलिये, लोचदार धातुओं की नाजुकता परस्पर जुड़े परमाणुओं के विरूपण की डिग्री और उनके बीच के बंधनों को बदलने में असमर्थता पर निर्भर करती है।.
बेरिलियम के विकिरण प्रतिरोध को उसके परमाणुओं के आकार में एक ही रिजर्व द्वारा समझाया गया है: बेरिलियम परमाणु की कॉर्ड में एक कठोर विकिरण प्रभाव के तहत वसंत करने की क्षमता होती है, इसकी महत्वपूर्ण वक्रता तक नहीं पहुंचती है, और इस तरह बरकरार रहती है।
और बेरिलियम का हल्का भूरा रंग और चमकदार धातु चमक की अनुपस्थिति, उदाहरण के लिए, लिथियम, को उसी तरह समझाया जा सकता है: ईथर की हल्की तरंगें, बेरिलियम के सतह परमाणुओं के गैर-कठोर डोरियों पर गिरती हैं, उनके द्वारा अवशोषित किया जाता है, और तरंगों का केवल एक हिस्सा परावर्तित होता है और एक बिखरा हुआ प्रकाश बनाता है।
बेरिलियम का घनत्व लिथियम की तुलना में लगभग चार गुना अधिक होता है क्योंकि इसके परमाणुओं की डोरियों का घनत्व अधिक होता है: वे एक दूसरे से बिंदुओं पर नहीं, बल्कि लंबे खंडों में जुड़े होते हैं। इसी समय, अपने निरंतर द्रव्यमान में, बेरिलियम एक ढीला पदार्थ है: यह पानी से केवल दोगुना घना है।
लिथियम - हीलियम। एक रासायनिक तत्व के नाभिक की दुनिया।
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