Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Дальнейшая история открытия аргона связана с именем Рэ-лея, который несколько лет посвятил исследованиям плотности; газов, особенно азота. Оказалось, что плотность азота, полученного из воздуха, больше плотности химического азота, полученного разложением какого-либо азотистого соединения, например* окиси азота, аммиака, мочевины или селитры. В 1892 г. Рэлей опубликовал письмо к ученым с просьбой дать объяснение тому факту, что в зависимости от способа выделения азота он получал разные величины его плотности. Научная интуиция побудила Рамзая предположить, что азот воздуха содержит примеси неизвестного и более тяжелого газа, а Дьюар обратил внимание-Рэлея на описание старинных опытов Кавендиша (лабораторные записи и рукописи Кавендиша были в свое время опубликованы Максвеллом). Казалось, что полученный в XVIII в. Кавендишем: пузырь газа, не реагирующего с кислородом, и есть тот неизвестный газ, существование которого было предположено Рамзаем.
Упорная работа Рэлея и Рамзая завершилась открытием в< августе 1894 г. нового газа, который был назван аргоном (по-гречески «недеятельный», «ленивый»). Ныне кажется удивитель-
4
ным тот факт, что на протяжении многих десятилетий ученые, занимавшиеся изучением воздуха, не обнаружили в нем газа, содержание которого rio весу превышает целый процент (1,288 вес. %). .
Последующее изучение двух основных инертных газов — гелия и аргона — позволило определить их место в периодической системе Д. И. Менделеева: гелий — в конце первого-периода, аргон — в конце третьего периода. Анализ периодической системы приводит Рамзая к выводу, что подобные же инертные одноатомные газы должны завершать и другие периоды, т. е. должна существовать целая группа элементов, пропущенных в периодической системе. Основываясь на методе Д. И.Менделеева, Рамзай предсказал существование газа с атомным весом 20, который должен замыкать второй период таблицы.
Начались поиски новых газов в минералах, метеоритах; пытались подвергать дальнейшему разделению аргон, гелий, но безуспешно. К этому времени уже был накоплен опыт по технике сжижения воздуха, возросли количества жидкого воздуха, которыми располагали исследователи, усовершенствовались методы спектрального анализа, и Рамзай совместно с Траверсом вновь обратился к изучению воздуха.
В поисках гипотетического газа с атомным весом 20 Рамзай предпринял исследование наиболее летучей фракции жидкого воздуха, содержащей, как уже ранее было установлено, гелий. При пропускании электрического тока через разрядную трубку, содержащую летучую (первую) фракцию испаренного воздуха, появилось ярко-красное свечение, которое ныне столь знакомо по рекламным неоновым трубкам; был открыт новый газ — неон, что по-гречески означает «новый» (1898 г.).
В спектре газа, полученного при испарении последних капель жидкого воздуха (тяжелолетучая последняя фракция), Рамзай обнаружил (1898 г.) новые спектральные линии—они принадлежали новому элементу, который был назван криптоном («скрытный»).
Поиски новых газов в низкокипящей фракции продолжались; в остатке после отгонки гелия, неона, азота, аргона, кислорода, т. е. в криптоне, был обнаружен новый газ (1898 г.) с голубым свечением и особым спектром; этот газ был назван ксеноном («незнакомый»). Открытие ксенона, содержание которого крайне мало и составляет всего 0,086 см3 в 1 м3 воздуха, явилось для того времени великолепным образцом экспериментального искусства Рамзая и Траверса. Они установили индивидуальность ксенона, оперируя всего с 0,2 см3 этого газа.
Итак, в конце XIX в. за четыре года (1895—1898) было открыто пять инертных элементов (гелий, аргон, неон, криптон, ксенон). Последний, шестой элемент — радон — открыт в 1900 г. Еще ранее стало известно, что при радиоактивном распаде радия образуется газ; Дорн в Германии и Дёбьерн, сотрудничав-
V
ший с Кюри во Франции, установили, чтот этот радиоактивный газ — последний и самый тяжелый член новой, нулевой группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева.
Все эти открытия подготовлены работами многих исследователей, в частности трудами ученых, решивших проблему сжижения так называемых постоянных газов, а также великим достижением физики — спектральным анализом, без которого трудно представить возможность открытия столь рассеянных элементов на Земле, а тем более на Солнце. Приверженность Рамзая периодическому закону Менделеева обеспечила четкое и целеустремленное направление его творческих усилий, завершившихся столь большим триумфом.
Периодическая система элементов предусматривает существование только шести инертных газов, и после заполнения этих шести клеток не было основания искать новые инертные газы. Однако упорные поиски продолжались еще долго; пытались разделись на «составные элементы» аргон и гелий, искали новые линии в спектрах самых легких и самых тяжелых элементов. В 1907 г. Мур исследовал остатки после испарения 120 т жидкого воздуха; ему удалось выделить 220 см3 жидкого криптона и при его последующем испарении он обнаружил линии уже открытого ксенона. Еще в 1923 г. Астон продолжал поиски новых инертных газов — он обрабатывал остатки после испарения 439 т жидкого воздуха и получил 500 см3 ксенона. Тончайшими методами анализа не удалось обнаружить ничего нового, как это и следовало из периодического закона Д. И. Менделеева.
