46. Відкриття інертних газів та їх місця в таблиці Менделєєва.

До благородних газів відносяться гелій, неон, аргон, криптон, ксенон і радон. За своїми властивостями вони не схожі ні на які інші елементи і в періодичній системі розташовуються між типовими металами і неметалами. Історія відкриття інертних газів представляє великий інтерес: по-перше, як тріумф введених Ломоносовим кількісних методів хімії(відкриття аргону), а по-друге, як тріумф теоретичного передбачення (відкриття інших інертних газів), що спирається на найбільше узагальнення хімії - періодичний закон Менделєєва. Відкриття фізиком Релеем і хіміком Рамзаем першого благородного газу - аргону - сталося в той час, коли побудова періодичної системи здавалася завершеною і в ній залишалася лише декілька порожніх клітин. Ще 1785 року англійський хімік і фізик Г. Кавендіш виявив в повітрі якийсь новий газ, незвичайно стійкий хімічно. На долю цього газу доводилася приблизно 1,120 частина об'єму повітря. Але що це за газ, Кавендішу з'ясувати не вдалося. Про цей досвід згадали через 107 років, коли Джон Уильям Стратт (лорд Релей) натрапив на ту ж домішку, помітивши, що азот повітря важчий, ніж азот, виділений із з'єднань. Не знайшовши достовірного пояснення аномалії, Релей через журнал звернувся до колег-дослідників природи з пропозицією разом подумати і попрацювати над розгадкою її причин.Через два роки Релей і У. Рамзай встановили, що в азоті повітря дійсно є домішка невідомого газу, важчого, ніж азот, і украй інертного хімічно. Повітря, за допомогою розжареної міді був позбавлений свого кисню і потім нагрітий з шматочками магнію в трубочці. Після того, як значна кількість азоту була поглинена магнієм, була визначена щільність залишку. Щільність виявилася в 15 разів більше щільності водню, тоді як щільність азоту тільки в 14 разів більше за неї. Ця щільність зростала ще у міру подальшого поглинання азоту, поки не досягла 18. Так було доведено, що повітря містить газ, щільність якого більше щільності азоту. Коли вони виступили з публічним повідомленням про своє відкриття, це справило приголомшуюче враження. До речі, саме цього дня і година, 13 серпня 1894 року, аргон і отримав своє ім'я, яке в перекладі з грецького означає "недіяльний". Гелій уперше був ідентифікований як хімічний елемент в 1868 П. Жансеном при вивченні сонячного затемнення в Індії. При спектральному аналізі сонячної хромосфери була виявлена яскраво-жовта лінія, спочатку віднесена до спектру натрію, проте в 1871 Дж.Локьер і П. Жансен довели, що ця лінія не відноситься ні до одного з відомих на землі елементів. Локьер і Е.Франкленд назвали новий елемент гелієм від греч. "гелиос", що означає сонце. У той час не знали, що гелій - інертний газ, і припускали, що це метал. І тільки опісля майже чверть століття гелій був виявлений на землі. У 1895, через декілька місяців після відкриття аргону, У.Рамзай і майже одночасно шведські хіміки П. Клюванні і Н.Ленгле встановили, що гелій виділяється при нагріванні мінералу клевеїту. Рік потому Г. Кейзер виявив домішку гелію в атмосфері, а в 1906 гелій був виявлений у складі природного газу нафтових свердловин Канзасу. У тому ж році Е.Резерфорд і Т. Ройдс встановили, що a -частиці, що випускаються радіоактивними елементами, є ядра гелію. Після цього відкриття Рамзай дійшов висновку, що існує ціла група хімічних елементів, яка розташовується в періодичній системі між лужними металами і галогенами. Користуючись періодичним законом і методом Менделєєва, було визначено кількість невідомих благородних газів і їх властивості, зокрема їх атомні маси. Це дозволило здійснити і цілеспрямовані пошуки благородних газів. Рамзай і його співробітники у пошуках інертних газів зайнялися мінералами, природними водами, навіть метеоритами. Проте, усе було безрезультатне, аналізи незмінно виявлялися негативними. Між тим - новий газ в них був, але використовувані методи, не були досить чутливими і ці "мікросліди" не уловлювалися. Почавши досліджувати повітря, всього за чотири наступні роки було відкрито чотири нові елементи, а такі гази, як неон, криптон і ксенон були навіть виділені з повітря. Для цього, повітря, очищене заздалегідь від вуглекислоти і вологи, зріджували, а потім починали повільно випаровувати. При цій процедурі легші гази випаровуються і випари, що залишилися потім, важкі інертні гази розсортовують. Отримані фракції піддавалися різним дослідженням. Використовувався спектральний аналіз, як один з методів визначення :

Для цього газ поміщається в розрядну трубку, до якої підключений струм. Коли в розрядну трубку помістили першу, найлегшу і низько-киплячу фракцію повітря, то в спектрі разом з відомими лініями азоту, гелію і аргону були виявлені нові лінії, з них особливо яскравими були червоні і помаранчеві. Вони надавали світлу в трубці вогняне забарвлення. Знайти інертні гази, що завершують четвертий, п'ятий і шостий періоди таблиці Менделєєва вдалося не відразу, хоча після того, як були відкриті гелій, неон і аргон, що завершують три перші періоди таблиці Менделєєва, в їх існуванні сумнівів не було. Але на той час навчилися отримувати значні кількості рідкого повітря, в багато завдяки старанням англійської вченої Траверси. Став доступний навіть рідкий водень. І Рамзай спільно з Траверсом змогли зайнятися дослідженням найбільш трудно летучої фракції повітря, відгону гелію, водню, неону, кисню, азоту і аргону, що виходить потім. Залишок взяв сирий (неочищений) криптон. І після відкачування його в посудині незмінно залишалася бульбашка газу. Цей газ давав своєрідний спектр з лініями в областях від помаранчевої до фіолетової і мав блакитнувате світіння в електричному розряді. Як відомо, по спектральних лініях можна безпомилково ідентифікувати елемент. І У Рамзая і Траверси були усі підстави вважати, що відкритий новий інертний газ. Він дістав назву - ксенон, що в перекладі з грецького означає "чужий". Адже дійсно, в криптоновій фракції повітря він виглядав чужаком. Вміст ксенону в атмосфері украй мало, але саме повітря - практично єдине і невичерпне джерело ксенону. Індивідуальність ксенону як нового хімічного елементу встановили, оперуючи всього 0,2 см3 цього газу. Офіційно було вирішено включити в періодичну систему нову групу хімічних елементів 16 березня 1900 року, після зустрічі Рамзая з Менделеевим.