Открытие инертных газов и редкоземельных элементов. Кто и когда открыл аргон
Открытие аргона • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»
В 1892 году британский ученый Джон Стретт, более известный нам как лорд Рэлей (см. Критерий Рэлея), занимался одной из тех однообразных и не слишком увлекательных работ, без которых тем не менее не может существовать экспериментальная наука. Он исследовал оптические и химические свойства атмосферы, поставив перед собой цель измерить массу литра азота с точностью, которой до него никому не удавалось достичь.
Однако результаты этих измерений казались парадоксальными. Масса литра азота, полученного методом удаления из воздуха всех других известных тогда веществ (таких, как кислород), и масса литра азота, полученного посредством химической реакции (пропусканием аммиака над нагретой до красного каления медью) оказывались разными. Получалось, что азот из воздуха на 0,5% тяжелее азота, полученного химическим путем. Это расхождение не давало Рэлею покоя. Убедившись, что никаких ошибок в эксперименте допущено не было, Рэлей опубликовал в журнале Nature письмо, в котором спрашивал, не может ли кто-нибудь объяснить причину этих расхождений.
Сэр Уильям Рамзай (Рэмзи) (Sir William Ramsay, 1852–1916), работавший в то время в Университетском колледже в Лондоне, ответил Рэлею на это письмо. Рамзай предположил, что в атмосфере может присутствовать не открытый еще газ, и для выделения этого газа предложил использовать новейшее оборудование. В проведенном эксперименте обогащенный кислородом воздух, смешанный с водой, подвергался воздействию электрического разряда, что вызывало соединение атмосферного азота с кислородом и растворение образующихся окислов азота в воде. К концу эксперимента, после того как весь азот и кислород из воздуха уже были исчерпаны, в сосуде все еще оставался маленький пузырек газа. Когда через этот газ пропустили электрическую искру и подвергли его спектроскопии, ученые увидели неизвестные ранее спектральные линии (см. Спектроскопия). Это означало, что был открыт новый элемент. Рэлей и Рамзай опубликовали свои результаты в 1894 году, назвав новый газ аргоном, от греческого «ленивый», «безразличный». А в 1904 году оба они за эту работу получили Нобелевскую премию. Однако она не была разделена между учеными, как это принято в наше время, а каждый получил премию в своей области — Рэлей по физике, а Рамзай — по химии.
Имел место даже своего рода конфликт. В то время многие ученые полагали, что «владеют» отдельными областями исследований, и не было до конца ясно, давал ли Рэлей Рамзаю разрешение работать над этой проблемой. К счастью, оба ученых оказались достаточно мудры, чтобы осознать преимущества совместной работы, и, сообща опубликовав ее результаты, они исключили возможность неприятной борьбы за первенство.
elementy.ru
История открытия благородных газов
Открытие благородных газов и изучение их свойств представляют собой очень интересную историю, хотя и вызвавшую некоторые потрясения у ученых-химиков. Этот период в истории химии даже называли полушутливо «кошмаром благородных газов».
Первый благородный газ, аргон, был открыт в 1894 году. В это время возник горячий научный спор между двумя британскими учеными - лордом Рэлеем и Вильямом Рамзаем. Релею пришло в голову, что азот, полученный из воздуха после удаления кислорода, имел плотность несколько большую, чем азот, полученный химическим путем. Рамзай придерживался той точки зрения, что такую аномалию в плотности можно объяснить присутствием в воздухе неизвестного тяжелого газа. Его коллега, напротив, не хотел согласиться с этим. Релей считал, что это, скорее, какая-то тяжелая озоноподобная модификация азота. Внести ясность мог только эксперимент. Рамзай удалил из воздуха кислород обычным способом - использовав его для сжигания, и связал азот, как он это обычно делал в своих лекционных опытах, пропуская его над раскаленным магнием. Применив оставшийся газ для дальнейших спектральных исследований, изумленный ученый увидел невиданный раньше спектр с красными и зелеными линиями.
Все лето 1894 года лорд Релей и Рамзай вели оживленную переписку и 18 августа сообщили об открытии новой составной части атмосферы – аргона. Рамзай продолжил свои опыты и выяснил, что аргон еще более инертен, чем азот, и, очевидно, вообще не реагирует с каким-либо другим химическим веществом. Именно за это свойство он получил свое название: «аргон» – от греческого «инертный». Рамзай определил атомную массу аргона: 40. Следовательно, его надо было бы поместить между калием и кальцием. Однако там не было свободного места! Чтобы разрешить это противоречие, высказывались различные гипотезы. В частности, Д.И. Менделеев предположил, что аргон – аллотропическая модификация азота N3, молекула которой предположительно обладала очень высокой устойчивостью. Рамзай вспомнил о сообщении доктора Гиллебранда из Института геологии в Вашингтоне. В 1890 году американский ученый обратил внимание на то, что при разложении минерала клевеита кислотами выделяются значительные количества газа, который он считал азотом. Теперь Рамзай хотел проверить - быть может, в этом азоте, связанном в минерале, можно было бы обнаружить аргон!
Он разложил две унции редкой породы серной кислотой. В марте 1895 он изучил спектр собранного газа и был необычайно поражен, когда обнаружил сверкающую желтую линию, отличающуюся от известной желтой спектральной линии натрия.
Это был новый газ, не известный до той поры газообразный элемент. Уильям Крукс, который в Англии считался первейшим авторитетом в области спектрального анализа, сообщил своему коллеге, что пресловутая желтая линия - та же, что была замечена Локьером и Жансеном в 1868 году в спектре Солнца: следовательно, гелий есть и на Земле.
Рамзай нашел способ, как разместить оба вновь открытых газа в периодической системе, хотя формально места для них не было. К известным восьми группам элементов он добавил нулевую группу, специально для нульвалентных, нереакционноспособных благородных газов, как теперь стали называть новые газообразные элементы.
Когда Рамзай разместил благородные газы в нулевой группе по их атомной массе - гелий 4, аргон 40, то обнаружил, что между ними есть место еще для одного элемента. Рамзай сообщил об этом осенью 1897 года в Торонто на заседании Британского общества. После многих неудачных опытов Рамзаю пришла в голову мысль искать их в воздухе. Тем временем немец Линде и англичанин Хемпсон практически одновременно опубликовали новый способ сжижения воздуха. Этим методом и воспользовался Рамзай и, действительно, с его помощью смог обнаружить в определенных фракциях сжиженного воздуха недостающие газы: криптон («затаившийся»), ксенон («чужой») и неон («новый»).
После этих открытий стало ясно, что в природе существует группа новых химических элементов и для нее нужно найти место в системе химических элементов. Поскольку эти новые элементы были исключительно инертными и не проявляли химических свойств, то по предложению бельгийского химика Эрреры, а также Рамзая, и по согласованию с Д.И. Менделеевым в 1900 году в Периодическую систему была введена нулевая группа химических элементов, в которую вошли названные элементы, а также радон («луч») – продукт радиоактивного распада радия (открыт в 1901 году). Нулевая группа, естественно, располагалась перед первой группой; номер группы в Периодической системе связан с максимальной валентностью химических элементов, проявляемой ими в кислородных соединениях, или с максимальной степенью окисления. Огромные усилия химиков разных стран, направленные на выявление реакционной способности новых элементов, были тщетными. Они не вступали во взаимодействие ни с какими, даже самыми активными веществами, и потому был сделан вывод, что валентность и степень окисления благородных газов равны нулю. В связи с этим их назвали «инертными газами». Впоследствии это название было заменено термином «благородные газы».
www.apxu.ru
Открытие инертных газов и редкоземельных элементов
Еще до открытия галлия, скандия и германия спектроскоп позволил эффектно обнаружить другой неизвестный элемент.
Во время солнечного затмения в 1868 г. спектроскоп был впервые использован для разложения и изучения света, испускаемого хромосферой — накаленной солнечной атмосферой.
Открытие гелия
Французский астроном Жансен обнаружил яркую желтую линию в солнечном спектре. Две другие желтые линии легко распознавались как линии натрия. Новая линия, видимо, принадлежала какому-то другому элементу и до того никогда не наблюдалась. Вскоре выяснилось, что эта особая желтая линия света создается неизвестным элементом, находящимся на Солнце. Элемент был назван гелием (по-гречески Солнце — Гелиос). Сведения о существовании гелия на Земле появились только спустя двадцать семь лет после этого открытия.
В то время для гелия не было места в периодической таблице Менделеева, точнее, в том ее виде, который она имела в 1870—1880 гг. Открытие гелия на Земле поставило вопрос о включении его в периодическую систему. В 1880-е годы профессор физики лорд Рэлей работал в Кавендишской лаборатории Кэмбриджского университета в Англии. Он несколько лет занимался исследованиями плотности газов, особенно интересовал его азот.
Открытие аргона
Рэлей обнаружил, что азот, приготовленный из аммиака, имеет плотность на 0,5—1% меньшую, чем азот, который он извлекал из воздуха.
Почему?
Это различие было, в сущности, небольшим, и большинство ученых считало, что не следует заниматься этим вопросом. Однако химик Уильям Рамзай считал, что этот факт заслуживает дальнейшего изучения, и, получив от Рэлея разрешение, он продолжил его работу. Рамзай взял определенное количество воздуха и удалил из него кислород. Затем удалил азот. Однако все еще оставался небольшой остаток. Оставшийся газ Рамзай поместил в стеклянную трубку и возбудил его, пропустив через трубку электрический ток. Исследовав накаленный газ с помощью спектроскопа, он обнаружил несколько новых линий, не принадлежавших ни одному из известных элементов.
Странным было то, что в периодической системе не было предусмотрено место для нового газообразного элемента.
Однако в 1894 г. Рамзай выдвинул идею, что может существовать целая вертикальная колонка элементов, пропущенных в периодической системе. Ни один из этих элементов не был известен Менделееву, и поэтому великий русский химик не имел ключа, который позволил бы предположить существование еще одной колонки элементов.
Рамзай считал, что, вероятно, открытый им газ будет первым в колонке новых элементов; эта колонка показана здесь в рамках современной периодической таблицы, но в нее включены лишь известные в то время элементы.
Он назвал открытый им газ аргоном, что означает по-гречески «ленивый», или «недеятельный». Причиной для этого названия послужило то обстоятельство, что аргон вовсе не обладает химическими свойствами. Этот газ не имеет ни цвета, ни запаха или вкуса и не вступает в реакцию с другими элементами.
Открытие неона, криптона и ксенона
В следующем году Рамзай открыл другой новый газ, который выделялся при нагревании редкого минерала клевеита. Изучив спектр этого газа, ученый обнаружил, что он совершенно аналогичен спектру солнечного гелия. Рамзай продолжал свои исследования воздуха вместе со своим юным студентом М. Траверсом. Вскоре они выделили гелий из воздуха, а затем приступили к поискам других газов, похожих на аргон.
Они стали перегонять жидкий воздух.
Различные составные части (компоненты) жидкого воздуха могут отделяться друг от друга при кипении, потому что каждая из них имеет свою температуру кипения. Например, азот из жидкого воздуха выкипает раньше кислорода. Этот процесс называется фракционной перегонкой и является основным методом разделения компонентов нефти.
Рамзай и Траверс возбуждали полученный газ в разрядной трубке и затем анализировали свет при помощи спектроскопа, который позволил бы им найти новые элементы, если бы они действительно были бы выделены. В течение очень короткого времени они обнаружили три новых элемента и назвали их соответственно неоном (значит «новый»), криптоном («скрытный») и ксеноном ( «незнакомый» ).
Все три элемента были такими же инертными, как и «ленивый» аргон. Они теперь называются редкими или инертными газами. Последний из инертных газов был открыт в 1900 г. Эрнстом Дорном. Было известно, что при радиоактивном распаде радия образуется газ. Но именно Дорн установил, что этот газ и есть последний и самый тяжелый член нового семейства. Этот газ также оказался радиоактивным, и его назвали радоном.
Значение инертных газов
Инертные газы нашли широкое применение, в частности, именно благодаря их инертности. Первый опыт промышленного производства гелия застал англичан врасплох: однажды немецкий военный дирижабль был обстрелян зажигательными пулями, но не загорелся. Этот дирижабль, очевидно, был наполнен гелием вместо легко воспламеняющегося водорода.
Хотя гелий и является наиболее легким элементом после водорода, он обладает совершенно иными свойствами. Водолазы дышат теперь смесью кислорода и гелия, а не кислородоазотной смесью обычного воздуха. Азот растворяется в крови водолазов и вызывает «кессонную болезнь»; гелий же растворяется в значительно меньшей степени.
Еще в 1903 г. Рамзай показал, что гелий является продуктом радиоактивного распада радия. В эксперименте Рамзая впервые было обнаружено превращение одного элемента в другой. В настоящее время гелий используется в качестве источника бомбардирующих частиц в современных атомных машинах — ускорителях. Ядро гелия, лишенного двух атомных электронов, представляет собой обычный продукт радиоактивного распада; оно носит название альфа-частицы. Аргон применяется при сварке, так как он инертен и, следовательно, предохраняет металлы от окисления во время сварки. Аргон используется также для наполнения счетчиков Гейгера и ламп накаливания. Аргон, неон и некоторые другие инертные газы используются в наших «неоновых» вывесках и рекламах. Различные окраски в них получаются в результате того, что внутренняя поверхность стеклянных трубок покрывается различными флуоресцирующими веществами, а также благодаря наполнению трубки той или иной смесью инертных газов.
Свойства инертных газов
Совершенно невероятным может показаться то, что эти газы вообще не обладают химическими свойствами. Они не соединяются и не реагируют ни с какими другими элементами ). Это странное поведение — отсутствие каких-либо химических свойств — связано с электронной структурой их атомов.
В атоме натрия имеется внутренняя оболочка из двух электронов и еще один электрон, расположенный над этой заполненной оболочкой, который также вращается вокруг ядра. Натрий — чрезвычайно активныи и потому опасный, активность обусловлена наличием этого единственного внешнего электрона.
У элемента, находящегося в периодической таблице перед натрием, нет активного внешнего электрона; именно такая симметричная картина расположения электронов имеет место в атоме неона. Оболочка из восьми электронов, как и внутренняя оболочка, состоящая из двух электронов, полностью заполнена. Можно сказать, что неон, попросту говоря, не заинтересован в обмене. Он не склонен к захвату электронов от каких-то других атомов и не имеет таких внешних электронов, которые можно было бы отдать другим атомам. Таким образом, неон почти совсем не обладает химическими свойствами.
Если взять атом, у которого имеется на один электрон меньше, чем у неона, то у такого атома будет одно свободное место в его внешней оболочке. Так обстоит дело в случае фтора, который сильно стремится заполучить недостающий внешний электрон, чтобы заполнить свою внешнюю оболочку. Поэтому фтор, подобно натрию, также один из наиболее активных элементов.
Инертные, или редкие, газы действительно очень редки на Земле; в частности, из-за этого они и были открыты значительно позднее других элементов. Они заняли в периодической таблице вертикальную колонку, которую Менделеев не мог предсказать.
Открытие редкоземельных элементов
Одновременно с галлием (Ga), скандием (Sc), германием (Ge) и фтором (F) были открыты еще восемь новых элементов, относящихся к группе «редкоземельных»: иттербий (Yb) в 1878 г., самарий (Sm), гольмий (Но) и тулий (Ти) в 1879 г., празеодим (Рг) и неодим (Nd) в 1885 г., гадолиний (Gd) и диспрозий (Dy) в 1886 г. Полоний (Ро) и радий (Ra) были открыты в 1898 г., а затем последовали актиний (Ас) в 1899 г., европий (Ей) в 1901 г., лютеций (Lu) в 1907 г. и протактиний (Ра) в 1917 г.
Лантан и другие четырнадцать «редкоземельных» элементов, называемых лантанидами (потому что все они подобны лантану), находятся в периодической системе между барием и гафнием. Для удобства они помещены внизу в отдельном ряду. «Редкими землями» их назвали из-за сходства с известью и магнезией, которые когда-то называли «землями».
Актиний и актинидные элементы (торий и другие) также помещены отдельно внизу таблицы. Каждый актинидный элемент подобен, с одной стороны, актинию, а с другой — лантанидному элементу, с которым он образует пару. Открытие гафния (Hf) в 1923 г. и рения (Re) в 1925 г. дополнило периодическую таблицу, после чего вплоть до урана осталось только четыре свободных места.
Каждый элемент размещается в периодической таблице согласно его атомному номеру. Этот номер, как мы уже говорили, представляет собой величину положительного электрического заряда атомного ядра, или, что то же самое, число отрицательных зарядов (электронов), вращающихся вокруг ядра.
В первом горизонтальном ряду, или периоде, таблицы Менделеева находятся два элемента — водород и гелий; во втором периоде — восемь элементов и столько же в третьем; затем восемнадцать элементов составляют четвертый период и еще восемнадцать — пятый.
В шестом периоде имеется восемнадцать элементов плюс четырнадцать лантанидов — итого тридцать два элемента. В современной периодической таблице есть седьмой период, который теоретически имеет места для восемнадцати элементов плюс четырнадцать актинидов, хотя, если ориентироваться на таблицу 1925 г., эта часть ее должна была бы выглядеть по-иному.
Если мы рассмотрим вертикальные колонки вместо горизонтальных рядов, то обнаружим в них элементы с одинаковыми химическими свойствами, расположенные один под другим. Группа I, например, включает водород и щелочные элементы, такие, как литий и натрий. Группа III включает скандий, иттрий и все лантанидные и актинидные элементы.
Крайняя справа группа — это благородные газы. Перед ней расположена группа галогенов (соль рождающих элементов), подобных фтору и хлору, каждый из которых имеет одно свободное место на своей внешней электронной оболочке.
www.polnaja-jenciklopedija.ru
История открытия инертных газов — Знаешь как
В сентябре 1897 г. Рамзай выступил на научном собрании в Торонто (Канада) с докладом, озаглавленным «Неоткрытый газ». Пользуясь методом Менделеева, он предсказал существование газа, плотность которого близка к 10, а атомный вес к20. Еще двумя годами раньше Лекок де Буабодран, также основываясь на методе Менделеева, предсказал атомные веса трех последующих благородных газов; 20,0945; 84,01; 132,71. Любопытно, что этот ученый взял на себя смелость ставить прогноз атомного веса с точностью до четвертого знака, что сам Менделеев избегал делать.
Где искать новый газ? Рамзай, как и другие ученые, этого не знал. Было перебрано немалое число минералов,
вод различных источников, не забыты были и посланцы Вселенной — метеориты. В спектрах газов, выделенных из некоторых образцов, попадались линии гелия и аргона, но никаких новых линий, которые можно было бы отнести к неизвестному элементу, не обнаруживалось. Возникла мысль: не содержится ли новый газ в аргоне или гелии как скрытая примесь? Однако опыты по разделению гелия и аргона, проведенные Рамзаем и Колли, не увенчались успехом. Тогда в сотрудничестве с Траверсом Рамзай вновь обратился к воздуху.
Траверс настолько усовершенствовал систему глубокого охлаждения газов, что экспериментаторы могли работать с очень большими количествами жидкого воздуха, и им стал доступен жидкий водород. Из предыдущих опытов они знали, что при медленном испарении жидкого воздуха гелий улетучивается первым. Разыскиваемый газ по летучести и другим свойствам должен находиться где-то между гелием и аргоном; на это указывало его место в периодической таблице. Значит, рассудили Рамзай и Траверс, новый газ надо искать в первой испаряющейся порции воздуха совместно с гелием.
Когда эту фракцию выделили, поместили в газоразрядную трубку и пропустили электрический ток, появился яркий свет. В спектре было множество красных, оранжевых, желтых и зеленых линий; впоследствии их насчитали несколько сот. Газ оказался химически инертным и был назван неоном, что по-гречески значит «новый». Этим именем газ был обязан восклицанию «новый!», вырвавшемуся у двенадцати летнего сына Рамзая, который, зайдя в лабораторию отца, неожиданно увидел ярко-красное свечение только что полученного газа.
Открытие криптона предшествовало открытию неона и было почти случайным. Оно явилось следствием ошибки Рамзая, который, желая выделить из воздуха гелий, пошел вначале по ложному пути. Он пытался получить этот газ из остатков, получающихся при медленном испарении воздуха, иными словами — из наиболее высококипящих фракций. Разумеется, гелия там не было, но в спектре этих фракций Рамзай увидел две блестящие линии — желтую и зеленую, расположенные в местам, не соответствующих ни одному известному элементу. Так был открыт криптон. Он оказался вдвое тяжелее аргона, а в воздухе его содержится в 5 раз меньше, чем гелия — примерно 0,0001 объем. %. Название «криптон» было дано в память о тех трудностях, которые пришлось преодолеть при его выделении в относительно чистом виде. И это название подлинно нового газа не пришлось менять, подобно названию «земного гелия».
Пятый инертный газ уже уверенно стали искать в самой высококипящей фракции жидкого воздуха, после отгонки гелия, водорода, неона, кислорода, азота и, наконец, аргона. Остаток представлял собой сырой (т. е. неочищенный) криптон. Однако остаток после очистки имел голубое свечение и давал особый спектр с линиями от оранжевого до фиолетового цвета. Его нарекли именем ксенон («чужой») в знак того, что в криптоновой фракции воздуха он выглядел посторонним, чужаком. В воздухе его оказалось крайне мало: около двух миллионных долей объемного процента.
О необычайной для того времени тонкости экспериментального искусства Рамзая и Траверса можно судить по тому факту, что индивидуальность ксенона как нового химического элемента они установили, работая с 0,2 см³ этого газа, а для изучения физических свойств использовали менее 4 см³. В общей же сложности эти ученые в течение двух лет получили менее 300 см³ ксенона, переработав для этого 77,5 млн. л воздуха, т. е. 100 т.
Итак, в конце XIX столетия, всего за четыре года, стали известны пять недеятельных элементов. Теперь уже ни у кого не вызывали сомнения их места в периодической системе. Более того, трем из них — неону, криптону и ксенону — места были определены заранее. 16 марта 1900 г. в Лондоне произошла встреча Менделеева и Рамзая. Оба ученых пришли к согласному мнению о необходимости ввести новую группу в периодическую систему элементов. Именно она явилась логически необходимым звеном между галогенами, обладающими наиболее выраженными электроотрицательными свойствами, и электроположительными щелочными металлами. Идея создания отдельной группы инертных газов была высказана также бельгийским химиком А. Эррерой в статье, опубликованной за 11 дней до встречи Менделеева с Рамзаем. В 1903 г. вышло 7-е издание «Основ химии» Менделеева, где была помещена периодическая таблица, включавшая отдельную группу инертных газов.
Более шести десятилетий инертные газы объединялись в отдельную группу, имевшую нулевой номер. Теперь принято включать их в восьмую группу в качестве главной подгруппы.
Статья на тему История открытия инертных газов
znaesh-kak.com
Инертные газы: история открытия, свойства, применение
Министерство общего и профессионального образования
Вятский Государственный Технический Университет
Химический факультет
Кафедра биотехнологии
Реферат
На тему: ” Инертные газы: история открытия, свойства, применение ”
Разработал студент БТ-21
хххххххххххххх
Проверила
Киров 2000 г.
1. История открытия инертных газов.
К благородным газам относятся гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. По своим свойствам они не похожи ни на какие другие элементы и в периодической системе располагаются между типичными металлами и неметаллами.
История открытия инертных газов представляет большой интерес: во-первых, как триумф введённых Ломоносовым количественных методов химии(открытие аргона), а во-вторых, как триумф теоретического предвидения (открытие остальных инертных газов), опирающегося на величайшее обобщение химии – периодический закон Менделеева.
Открытие физиком Рэлеем и химиком Рамзаем первого благородного газа – аргона – произошло в то время, когда построение периодической системы казалось завершённым и в ней оставалось лишь несколько пустых клеток.
Ещё 1785 году английский химик и физик Г. Кавендиш обнаружил в воздухе какой-то новый газ, необыкновенно устойчивый химически. На долю этого газа приходилась примерно одна сто двадцатая часть объема воздуха. Но что это за газ, Кавендишу выяснить не удалось.
Об этом опыте вспомнили 107 лет спустя, когда Джон Уильям Стратт (лорд Рэлей) натолкнулся на ту же примесь, заметив, что азот воздуха тяжелее, чем азот, выделенный из соединений. Не найдя достоверного объяснения аномалии, Рэлей через журнал «Nature» обратился к коллегам-естествоиспытателям с предложением вместе подумать и поработать над разгадкой ее причин...
Спустя два года Рэлей и У. Рамзай установили, что в азоте воздуха действительно есть примесь неизвестного газа, более тяжелого, чем азот, и крайне инертного химически. “Воздух при помощи раскалённой меди был лишён своего кислорода и затем нагрет с кусочками магния в трубочке. После того как значительное количество азота было поглощено магнием, была определена плотность остатка. Плотность оказалась в 15 раз больше плотности водорода, тогда как плотность азота только в 14 раз больше её. Эта плотность возрастала ещё по мере дальнейшего поглощения азота, пока не достигла 18. Этим было доказано, что воздух содержит газ, плотность которого больше плотности азота… Я получил 100 см3 этого вещества и нашёл его плотность равной 19,9. Оно оказалось одноатомным газом.” Когда они выступили с публичным сообщением о своем открытии, это произвело ошеломляющее впечатление. Многим казалось невероятным, чтобы несколько поколений ученых, выполнивших тысячи анализов воздуха, проглядели его составную часть, да еще такую заметную - почти процент! Кстати, именно в этот день и час, 13 августа 1894 года, аргон и получил свое имя, которое в переводе с греческого значит «недеятельный».
Гелий впервые был идентифицирован как химический элемент в 1868 П.Жансеном при изучении солнечного затмения в Индии. При спектральном анализе солнечной хромосферы была обнаружена ярко-желтая линия, первоначально отнесенная к спектру натрия, однако в 1871 Дж.Локьер и П.Жансен доказали, что эта линия не относится ни к одному из известных на земле элементов. Локьер и Э.Франкленд назвали новый элемент гелием от греч. «гелиос», что означает солнце. В то время не знали, что гелий – инертный газ, и предполагали, что это металл. И только спустя почти четверть века гелий был обнаружен на земле. В 1895, через несколько месяцев после открытия аргона, У.Рамзай и почти одновременно шведские химики П.Клеве и Н.Ленгле установили, что гелий выделяется при нагревании минерала клевеита. Год спустя Г.Кейзер обнаружил примесь гелия в атмосфере, а в 1906 гелий был обнаружен в составе природного газа нефтяных скважин Канзаса. В том же году Э.Резерфорд и Т.Ройдс установили, что a-частицы, испускаемые радиоактивными элементами, представляют собой ядра гелия.
www.wikidocs.ru
Открытие гелия • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»
Основная часть элементов периодической системы Менделеева была открыта в XIX и XX веке. Это объясняется тем, что большинство из них в природной форме встречается крайне редко и, чтобы их обнаружить (или получить), нужен определенный уровень развития техники. У каждого элемента своя история открытия. Пожалуй, наиболее поучительная — у гелия, ведь вплоть до конца 1930-х годов ученые не могли окончательно опровергнуть предположение, что где-нибудь во Вселенной могут существовать химические элементы, которых нет на Земле. Если бы это оказалось правдой, был бы подвергнут сомнению один из главных принципов современной науки, согласно которому все известные нам в настоящее время законы природы действовали и будут действовать всегда и во всех точках Вселенной (в этом состоит принцип Коперника).
Ключевую роль в истории открытия гелия сыграл Норман Локьер, основатель одного из передовых мировых научных изданий — журнала Nature. В процессе подготовки к выпуску журнала он познакомился с лондонским научным истеблишментом и увлекся астрономией. Это было время, когда, вдохновленные открытием Кирхгофа—Бунзена, астрономы только начинали изучать спектр света, испускаемого звездами. Локьеру самому удалось сделать ряд важных открытий — в частности, он первым показал, что солнечные пятна холоднее остальной солнечной поверхности, а также первый указал на наличие у Солнца внешней оболочки, назвав ее хромосферой. В 1868 году, исследуя свет, излучаемый атомами в протуберанцах — огромных выбросах плазмы с поверхности Солнца, — Локьер заметил ряд прежде неизвестных спектральных линий (см. Спектроскопия). Попытки получить такие же линии в лабораторных условиях окончились неудачей, из чего Локьер сделал вывод, что он обнаружил новый химический элемент. Локьер назвал его гелием, от греческого helios — «Солнце».
Ученые недоумевали, как им отнестись к появлению гелия. Одни предполагали, что при интерпретации спектров протуберанцев была допущена ошибка, однако эта точка зрения получала все меньше сторонников, поскольку все большему количеству астрономов удавалось наблюдать линии Локьера. Другие утверждали, что на Солнце есть элементы, которых нет на Земле — что, как уже говорилось, противоречит главному положению о законах природы. Третьи (их было меньшинство) считали, что когда-нибудь гелий будет найден и на Земле.
В конце 1890-х годов лорд Рэлей и сэр Уильям Рамзай провели серию опытов, приведших к открытию аргона. Рамзай переделал свою установку, чтобы с ее помощью исследовать газы, выделяемые урансодержащими минералами. В спектре этих газов Рамзай обнаружил неизвестные линии и послал образцы нескольким коллегам для анализа. Получив образец, Локьер сразу же узнал линии, которые более четверти века назад он наблюдал в солнечном свете. Загадка гелия была решена: газ, несомненно, находится на Солнце, но он существует также и здесь, на Земле. В наше время этот газ больше всего известен в обычной жизни как газ для надувания дирижаблей и воздушных шаров (см. Закон Грэма), а в науке — благодаря его применению в криогенике, технологии достижения сверхнизких температур.
Короний и небулий
Вопрос о том, есть ли где-нибудь во Вселенной химические элементы, которых нет на Земле, не потерял свою актуальность и в XX веке. При исследовании внешней солнечной атмосферы — солнечной короны, состоящей из горячей сильно разреженной плазмы, — астрономы обнаружили спектральные линии, которые им не удалось отождествить ни с одним из известных земных элементов. Ученые предположили, что эти линии принадлежат новому элементу, который получил название короний. А при изучении спектров некоторых туманностей — далеких скоплений газов и пыли в Галактике — были обнаружены еще одни загадочные линии. Их приписали другому «новому» элементу — небулию. В 1930-е годы американский астрофизик Айра Спрейг Боуэн (Ira Sprague Bowen, 1898–1973) пришел к выводу, что линии небулия на самом деле принадлежат кислороду, но приобрели такой вид из-за экстремальных условий, существующих на Солнце и в туманностях, причем условия эти не могут быть воспроизведены в земных лабораториях. Короний же оказался сильно ионизированным железом. А эти линии получили название запрещенные линии.
elementy.ru
