Увлекательная таблица Менделеева

Из-за своей низкой плотности гелий часто используется для наполнения декоративных шаров, метеозондов и дирижаблей. Когда-то для наполнения воздушных шаров использовался водород, но он опасно реакционноспособен.

Поскольку он очень неактивен, гелий используется для создания инертной защитной атмосферы при изготовлении волоконной оптики и полупроводников, а также при дуговой сварке. Гелий также используется для обнаружения утечек, например, в системах кондиционирования воздуха автомобилей, а поскольку он быстро рассеивается, его используют для наполнения автомобильных подушек безопасности после удара.

Смесь из 80% гелия и 20% кислорода используется в качестве искусственной атмосферы для глубоководных дайверов и других лиц, работающих под давлением.

Гелий-неоновые газовые лазеры используются для сканирования штрих-кодов в кассах супермаркетов. Новое применение гелия – гелий-ионный микроскоп, который дает лучшее разрешение изображения, чем сканирующий электронный микроскоп.

После водорода гелий является вторым по распространенности элементом во Вселенной. Он присутствует во всех звездах. Он образовался и до сих пор образуется в результате распада радиоактивных элементов на Земле альфа-частицами. Часть образующегося гелия попадает в атмосферу, которая содержит около 5 частей на миллион по объему. Это динамический баланс, при котором гелий низкой плотности постоянно выходит в открытый космос.

Извлекать гелий из воздуха неэкономично. Основным источником является природный газ, который может содержать до 7% гелия.

В 1868 году Пьер Дж. К. Янссен отправился в Индию, чтобы измерить солнечный спектр во время полного затмения, и заметил новую желтую линию, обозначавшую новый элемент. Джозеф Норман Локьер зафиксировал ту же линию, наблюдая за солнцем сквозь лондонский смог, и, предположив, что новый элемент является металлом, назвал его гелием.

В 1882 году итальянец Луиджи Пальмиери обнаружил ту же линию спектра газов, испускаемых Везувием, что и американец Уильям Хиллебранд в 1889 году, когда он собрал газ, выделяемый минералом уранинитом (UO2) при растворении в кислоте. Однако именно Пер Теодор Клив и Нильс Абрахам Лангер в Уппсале, Швеция, в 1895 году повторили этот эксперимент и подтвердили, что это гелий, и измерили его атомный вес.

Описание элемента литий

Литий был обнаружен из минерала, в то время как другие распространенные щелочные металлы были обнаружены из растительного сырья. Считается, что это объясняет происхождение названия элемента; от «литос» (по-гречески «камень»). Изображение основано на алхимическом символе камня.

Мягкий серебристый металл. У него самая низкая плотность из всех металлов. Он активно реагирует с водой.

Наиболее важное применение лития – в перезаряжаемых батареях для мобильных телефонов, ноутбуков, цифровых фотоаппаратов и электромобилей. Литий также используется в некоторых неперезаряжаемых батареях для таких вещей, как кардиостимуляторы, игрушки и часы.

Металлический литий получают из сплавов с алюминием и магнием, повышающих их прочность и делающих их легче. Магниево-литиевый сплав используется для покрытия брони. Алюминиево-литиевые сплавы используются в самолетах, велосипедных рамах и высокоскоростных поездах.

Оксид лития используется в специальных стеклах и стеклокерамике. Хлорид лития является одним из наиболее гигроскопичных известных материалов и используется в системах кондиционирования воздуха и промышленной сушки (как и бромид лития). Стеарат лития используется в качестве универсальной высокотемпературной смазки. Карбонат лития используется в лекарствах для лечения маниакально-депрессивного психоза, хотя его действие на мозг до сих пор до конца не изучено. Гидрид лития используется как средство хранения водорода для использования в качестве топлива.

Литий в природе не встречается в виде металла, но в небольших количествах содержится почти во всех магматических породах и в водах многих минеральных источников. Сподумен, петалит, лепидолит и амблигонит являются наиболее важными минералами, содержащими литий.

Большая часть лития в настоящее время производится в Чили из рассолов, которые при обработке карбонатом натрия дают карбонат лития. Металл получают электролизом расплавленного хлорида лития и хлорида калия.

Первый минерал лития – петалит, LiAlSi4O10, был обнаружен на шведском острове Уто бразильцем Жозе Бонифацио де Андральда-э-Сильва в 1790-х годах. Было замечено, что при попадании в огонь он дает интенсивное малиновое пламя. В 1817 году Йохан Август Арфведсон из Стокгольма проанализировал его и пришел к выводу, что он содержит ранее неизвестный металл, который он назвал литием. Он понял, что это новый щелочной металл и более легкая версия натрия. Однако, в отличие от натрия, он не смог выделить его электролизом. В 1821 году Уильям Бранде получил таким образом небольшое количество, но недостаточное для проведения измерений. Только в 1855 году немецкий химик Роберт Бунзен и британский химик Август Маттиссен получили его в больших количествах путем электролиза расплавленного хлорида лития.

Описание элемента берилий

Бериллий используется в шестернях и винтиках, особенно в авиационной промышленности. Бериллий – серебристо-белый металл. Он относительно мягкий и имеет низкую плотность.

Бериллий используется в сплавах с медью или никелем для изготовления гироскопов, пружин, электрических контактов, электродов для точечной сварки и неискрящих инструментов. Смешивание бериллия с этими металлами повышает их электрическую и теплопроводность.

Другие сплавы бериллия используются в качестве конструкционных материалов для высокоскоростных самолетов, ракет, космических аппаратов и спутников связи.

Бериллий относительно прозрачен для рентгеновских лучей, поэтому ультратонкая бериллиевая фольга находит применение в рентгеновской литографии. Бериллий также используется в ядерных реакторах в качестве отражателя или замедлителя нейтронов.

Оксид имеет очень высокую температуру плавления, что делает его полезным в ядерных исследованиях, а также в керамике.

Бериллий и его соединения токсичны и канцерогенны. Вдыхание пыли или паров бериллия может привести к неизлечимому воспалению легких, называемому бериллиозом.

Бериллий содержится примерно в 30 различных видах минералов. Наиболее важными являются берилл (алюмосиликат бериллия) и бертрандит (силикат бериллия). Изумруд и аквамарин являются драгоценными формами берилла.

Металл обычно получают восстановлением фторида бериллия металлическим магнием.

Драгоценные камни берилл и изумруд представляют собой формы алюмосиликата бериллия, Be3Al2 (SiO3) 6. Французский минералог Аббат Рене-Жюст Ои подумал, что в них может содержаться новый элемент, и попросил Николаса Луи Воклена проанализировать их. Он понял, что в них содержится новый металл, и исследовал его. В феврале 1798 года Воклен объявил о своем открытии во Французской академии и назвал элемент глауциний (греч. glykys – сладкий), потому что его соединения были сладкими на вкус. Другие предпочитали название бериллий, основанное на драгоценном камне, и теперь это официальное название.

Металлический бериллий был выделен в 1828 году Фридрихом Велером в Берлине и независимо Антуаном-Александром-Брутом Бюсси в Париже, оба они извлекли его из хлорида бериллия (BeCl2) путем взаимодействия с калием.

Описание элемента бор

Чистый бор представляет собой темный аморфный порошок. Аморфный бор используется в качестве воспламенителя ракетного топлива и в пиротехнических сигнальных ракетах. Он придает сигнальным ракетам характерный зеленый цвет.

Наиболее важными соединениями бора являются борная кислота, бура (борат натрия) и оксид бора. Его можно найти в глазных каплях, мягких антисептиках, стиральных порошках и глазури для плитки. Раньше буру использовали для производства отбеливателя и в качестве консерванта для пищевых продуктов.

Оксид бора также широко используется в производстве боросиликатного стекла (Пирекс). Он делает стекло прочным и термостойким. Текстиль и изоляция из стекловолокна изготавливаются из боросиликатного стекла.

Октаборат натрия является антипиреном.

Изотоп бор-10 хорошо поглощает нейтроны. Это означает, что его можно использовать для регулирования ядерных реакторов. Он также играет важную роль в приборах, используемых для обнаружения нейтронов.

Бор необходим для клеточных стенок растений. Он не считается ядовитым для животных, но в больших дозах может нарушать обмен веществ в организме. Мы потребляем около 2 миллиграммов бора каждый день с пищей и около 60 граммов за всю жизнь. Некоторые соединения бора изучаются в качестве возможного средства лечения опухолей головного мозга.

Бор встречается в виде ортоборной кислоты в некоторых водах вулканических источников и в виде боратов в минералах буре и колеманите. Обширные месторождения буры обнаружены в Турции. Однако, безусловно, наиболее важным источником бора является разорит. Он находится в пустыне Мохаве в Калифорнии, США.

Бор высокой чистоты получают восстановлением трихлорида или трибромида бора водородом на электрически нагретых нитях. Загрязненный или аморфный бор можно получить путем нагревания триоксида с порошком магния.

На протяжении веков единственным источником буры, Na2B2O5 (OH) 4, были кристаллизованные отложения озера Ямдок Чо в Тибете. Он использовался ювелирами в качестве флюса.

В 1808 году Луи-Жозеф Гей-Люссак и Луи-Жак Тенар, работающие в Париже, и сэр Хамфри Дэви в Лондоне, независимо извлекли бор путем нагревания буры с металлическим калием. Фактически, ни один из них не произвел чистый элемент, получить который практически невозможно. Более чистый тип бора был выделен в 1892 году Анри Муассаном. В конечном итоге Э. Вайнтрауб в США получил абсолютно чистый бор путем зажигания смеси хлорида бора, паров BCl3 и водорода. Было обнаружено, что полученный таким образом материал бор обладает свойствами, сильно отличающимися от тех, о которых сообщалось ранее.

Описание элемента углерод

Существует ряд чистых форм этого элемента, включая графит, алмаз, фуллерены и графен.

Алмаз – бесцветное, прозрачное кристаллическое вещество и самый твердый из известных материалов. Графит черный и блестящий, но мягкий. Наноформы, фуллерены и графен, выглядят как черные или темно-коричневые порошки, похожие на сажу.

Углерод уникален среди элементов своей способностью образовывать прочно связанные цепочки, изолированные атомами водорода. Эти углеводороды, добываемые естественным путем в виде ископаемого топлива (угля, нефти и природного газа), в основном используются в качестве топлива. Небольшая, но важная фракция используется в качестве сырья для нефтехимической промышленности, производящей полимеры, волокна, краски, растворители, пластмассы и т. д.

Загрязненный углерод в виде древесного угля (из древесины) и кокса (из угля) используется при выплавке металлов. Это особенно важно в черной металлургии.

Графит используется в карандашах, для изготовления кисточек в электродвигателях и в облицовке печей. Активированный уголь используется для очистки и фильтрации. Его можно найти в респираторах и кухонных вытяжках.

Углеродное волокно находит множество применений как очень прочный, но легкий материал. В настоящее время оно используется в теннисных ракетках, лыжах, удочках, ракетах и самолетах.

Промышленные алмазы используются для резки горных пород и бурения. Алмазные пленки используются для защиты поверхностей, таких как лезвия для бритья.

Недавнее открытие углеродных нанотрубок, других фуллеренов и атом-тонких листов графена произвело революцию в разработке оборудования в электронной промышленности и в нанотехнологиях в целом.

150 лет назад естественная концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляла 280 частей на миллион. В 2013 году в результате сжигания ископаемого топлива с кислородом она составляла 390 частей на миллион. Атмосферный углекислый газ пропускает видимый свет, но предотвращает утечку некоторого количества инфракрасного излучения (естественный парниковый эффект). Благодаря этому на Земле остается достаточно тепла для поддержания жизни. Однако усиливается парниковый эффект из-за вызванного человеком повышения содержания углекислого газа в атмосфере. Это влияет на живые организмы по мере изменения нашего климата.

Углерод необходим для жизни. Это потому, что он способен образовывать огромное разнообразие цепочек разной длины. Когда-то считалось, что молекулы жизни на основе углерода могут быть получены только из живых организмов. Считалось, что они содержат «искру жизни». Однако в 1828 году из неорганических реагентов была синтезирована мочевина, и разделы органической и неорганической химии были объединены.