Pola Logam Bagian 3 - Lainnya

Setelah litium, yang semakin banyak digunakan dalam perekonomian modern, dan natrium dan kalium, yang merupakan salah satu unsur terpenting dalam industri dan dunia kehidupan, saatnya telah tiba untuk unsur alkali lainnya. Di depan kita ada rubidium, cesium dan franc.

Tiga elemen terakhir sangat mirip satu sama lain, dan pada saat yang sama memiliki sifat yang mirip dengan kalium dan bersama-sama membentuk subkelompok yang disebut kalium. Karena Anda hampir pasti tidak akan dapat melakukan eksperimen apa pun dengan rubidium dan cesium, Anda harus puas dengan informasi bahwa keduanya bereaksi seperti kalium dan bahwa senyawanya memiliki kelarutan yang sama dengan senyawanya.

1. Bapak spektroskopi: Robert Wilhelm Bunsen (1811-99) di sebelah kiri, Gustav Robert Kirchhoff (1824-87) di sebelah kanan

Kemajuan awal dalam spektroskopi

Fenomena pewarnaan nyala api dengan senyawa unsur tertentu telah dikenal dan digunakan dalam pembuatan kembang api jauh sebelum dilepaskan ke keadaan bebas. Pada awal abad ke-1859, para ilmuwan mempelajari garis spektral yang muncul dalam cahaya Matahari dan dipancarkan oleh senyawa kimia yang dipanaskan. Pada tahun XNUMX, dua fisikawan Jerman - Robert Bunsen i Gustav Kirchhoff - membuat perangkat untuk menguji cahaya yang dipancarkan (1). Spektroskop pertama memiliki desain sederhana: terdiri dari prisma yang memisahkan cahaya menjadi garis spektral dan lensa mata dengan lensa untuk pengamatan mereka (2). Kegunaan spektroskop untuk analisis kimia segera diketahui: zat terurai menjadi atom-atom pada suhu nyala yang tinggi, dan garis-garis ini memancarkan karakteristik hanya dari dirinya sendiri.

2. G. Kirchhoff pada spektroskop

3. Cesium logam (http://images-of-elements.com)

Bunsen dan Kirchhoff memulai penelitian mereka dan setahun kemudian mereka menguapkan 44 ton air mineral dari mata air di Durkheim. Garis-garis muncul dalam spektrum sedimen yang tidak dapat dikaitkan dengan elemen apa pun yang diketahui pada waktu itu. Bunsen (dia juga seorang ahli kimia) mengisolasi klorida dari unsur baru dari sedimen, dan memberi nama pada logam yang terkandung di dalamnya. CEZ berdasarkan garis biru kuat dalam spektrumnya (Latin = biru) (3).

Beberapa bulan kemudian, tepatnya pada tahun 1861, para ilmuwan memeriksa spektrum deposit garam secara lebih rinci dan menemukan keberadaan elemen lain di dalamnya. Mereka mampu mengisolasi klorida dan menentukan massa atomnya. Karena garis merah terlihat jelas dalam spektrum, logam lithium baru dinamai merah jambu (dari bahasa Latin = merah tua) (4). Penemuan dua elemen melalui analisis spektral meyakinkan ahli kimia dan fisikawan. Pada tahun-tahun berikutnya, spektroskopi menjadi salah satu alat penelitian utama, dan penemuan-penemuan menghujani seperti tumpah ruah.

4. Rubidium logam (http://images-of-elements.com)

rubid itu tidak membentuk mineralnya sendiri, dan cesium hanya satu (5). Kedua elemen. Lapisan permukaan Bumi mengandung 0,029% rubidium (tempat ke-17 dalam daftar kelimpahan unsur) dan 0,0007% cesium (tempat ke-39). Mereka bukan bioelemen, tetapi beberapa tanaman secara selektif menyimpan rubidium, seperti tembakau dan bit gula. Dari sudut pandang fisikokimia, kedua logam adalah "kalium pada steroid": bahkan lebih lembut dan melebur, dan bahkan lebih reaktif (misalnya, mereka menyala secara spontan di udara, dan bahkan bereaksi dengan air dengan ledakan).

melalui itu adalah elemen yang paling "logam" (dalam bahan kimia, bukan dalam arti kata sehari-hari). Seperti disebutkan di atas, sifat senyawanya juga mirip dengan senyawa kalium analog.

5 Pollucite Adalah Satu-Satunya Cesium Mineral (USGS)

rubidium logam dan cesium diperoleh dengan mereduksi senyawanya dengan magnesium atau kalsium dalam ruang hampa. Karena mereka hanya diperlukan untuk menghasilkan jenis sel fotovoltaik tertentu (cahaya insiden dengan mudah memancarkan elektron dari permukaannya), produksi tahunan rubidium dan cesium mencapai ratusan kilogram. Senyawa mereka juga tidak banyak digunakan.

Seperti halnya kalium, salah satu isotop rubidium adalah radioaktif. Rb-87 memiliki waktu paruh 50 miliar tahun, sehingga radiasinya sangat rendah. Isotop ini digunakan untuk menentukan umur batuan. Cesium tidak memiliki isotop radioaktif alami, tetapi CS-137 merupakan salah satu produk fisi uranium dalam reaktor nuklir. Itu dipisahkan dari batang bahan bakar bekas karena isotop ini digunakan sebagai sumber radiasi-g, misalnya, untuk menghancurkan tumor kanker.

Untuk menghormati Prancis

6. Penemu bahasa Prancis - Marguerite Perey (1909-75)

Mendeleev telah meramalkan keberadaan logam lithium yang lebih berat daripada cesium dan memberinya nama kerja. Ahli kimia telah mencarinya di mineral lithium lainnya karena, seperti kerabat mereka, itu harus ada di sana. Beberapa kali tampaknya ditemukan, meskipun secara hipotetis, tetapi tidak pernah terwujud.

Pada awal 87-an, menjadi jelas bahwa unsur 1914 adalah radioaktif. Pada tahun 227, fisikawan Austria hampir menemukan. S. Meyer, W. Hess, dan F. Panet mengamati emisi alfa yang lemah dari persiapan actinium-89 (selain partikel beta yang disekresikan secara melimpah). Karena nomor atom aktinium adalah 87, dan emisi partikel alfa disebabkan oleh "reduksi" unsur ke dua tempat dalam tabel periodik, isotop dengan nomor atom 223 dan nomor massa XNUMX seharusnya, partikel alpha energi yang sama (kisaran partikel di udara diukur secara proporsional energi mereka) juga mengirimkan sebuah isotop protaktinium, ilmuwan lain telah menyarankan kontaminasi obat.

Perang segera pecah dan semuanya dilupakan. Pada 30-an, akselerator partikel dirancang dan elemen buatan pertama diperoleh, seperti astatium yang telah lama ditunggu-tunggu dengan nomor atom 85. Dalam kasus elemen 87, tingkat teknologi pada waktu itu tidak memungkinkan untuk memperoleh jumlah yang diperlukan dari bahan untuk sintesis. Fisikawan Prancis berhasil secara tak terduga Marguerite Perey, murid Maria Sklodowska-Curie (6). Dia, seperti orang Austria seperempat abad yang lalu, mempelajari peluruhan actinium-227. Kemajuan teknologi memungkinkan untuk mendapatkan persiapan murni, dan kali ini tidak ada yang meragukan bahwa itu akhirnya diidentifikasi. Penjelajah itu menamainya Perancis untuk menghormati tanah air mereka. Elemen 87 adalah yang terakhir ditemukan dalam mineral, yang berikutnya diperoleh secara artifisial.

Perancis itu terbentuk di cabang samping dari seri radioaktif, dalam proses dengan efisiensi rendah dan, apalagi, berumur sangat pendek. Isotop terkuat yang ditemukan oleh Nyonya Perey, Fr-223, memiliki waktu paruh lebih dari 20 menit (artinya hanya 1/8 dari jumlah aslinya yang tersisa setelah satu jam). Telah dihitung bahwa seluruh bola dunia hanya mengandung sekitar 30 gram franc (keseimbangan terbentuk antara isotop yang membusuk dan isotop yang baru terbentuk).

Meskipun bagian yang terlihat dari senyawa franc tidak diperoleh, sifat-sifatnya dipelajari, dan ditemukan bahwa itu termasuk dalam kelompok basa. Misalnya, ketika perklorat ditambahkan ke larutan yang mengandung ion franc dan kalium, endapannya akan bersifat radioaktif, bukan larutannya. Perilaku ini membuktikan bahwa FrClO₄ sedikit larut (diendapkan dengan KClO₄), dan sifat fransium mirip dengan kalium.

Prancis, bagaimana dia ...

… Jika saya bisa mendapatkan sampelnya terlihat dengan mata telanjang? Tentu saja, lembut seperti lilin, dan mungkin dengan semburat emas (cesium di atasnya sangat lembut dan berwarna kekuningan). Itu akan meleleh pada 20-25 ° C dan menguap sekitar 650 ° C (perkiraan berdasarkan data dari episode sebelumnya). Selain itu, itu akan sangat aktif secara kimia. Oleh karena itu, harus disimpan tanpa akses ke oksigen dan kelembaban dan dalam wadah yang melindungi terhadap radiasi. Eksperimen perlu dilakukan dengan tergesa-gesa, karena dalam beberapa jam praktis tidak ada lagi orang Prancis yang tersisa.

Litium kehormatan

Ingat pseudo-halogen dari siklus halogen tahun lalu? Ini adalah ion yang berperilaku seperti anion seperti Cl^- atau tidak^-. Ini termasuk, misalnya, sianida CN^- dan mol SCN^-, membentuk garam dengan kelarutan yang mirip dengan anion golongan 17.

Orang Lituania juga memiliki pengikut, yaitu ion amonium NHXNUMX. ₄ ⁺ - produk dari pembubaran amonia dalam air (larutannya bersifat basa, meskipun lebih lemah daripada dalam kasus hidroksida logam alkali) dan reaksinya dengan asam. Ion bereaksi serupa dengan logam alkali yang lebih berat, dan hubungan terdekatnya adalah dengan kalium, misalnya, ukurannya mirip dengan kation kalium dan sering menggantikan K+ dalam senyawa alaminya. Logam litium terlalu reaktif untuk diperoleh dengan elektrolisis larutan berair garam dan hidroksida. Menggunakan elektroda merkuri, larutan logam dalam merkuri (amalgam) diperoleh. Ion amonium sangat mirip dengan logam alkali yang juga membentuk amalgam.

Dalam perjalanan sistematis analisis L.bahan ion magnesium adalah yang terakhir ditemukan. Alasannya adalah kelarutan yang baik dari klorida, sulfat, dan sulfidanya, yang berarti bahwa mereka tidak mengendap di bawah aksi reagen yang ditambahkan sebelumnya yang digunakan untuk menentukan keberadaan logam berat dalam sampel. Meskipun garam amonium juga sangat larut, mereka terdeteksi pada awal analisis, karena mereka tidak tahan terhadap pemanasan dan penguapan larutan (mereka mudah terurai dengan pelepasan amonia). Prosedurnya mungkin diketahui semua orang: larutan basa kuat (NaOH atau KOH) ditambahkan ke sampel, yang menyebabkan pelepasan amonia.

Sam amonia itu dideteksi dengan bau atau dengan menerapkan selembar kertas universal yang dibasahi dengan air ke leher tabung reaksi. gas NH₃ larut dalam air dan membuat larutan basa dan mengubah kertas menjadi biru.

7. Deteksi ion amonium: di sebelah kiri, strip tes menjadi biru di bawah pengaruh amonia yang dilepaskan, di sebelah kanan, hasil positif dari uji Nessler

Saat mendeteksi amonia dengan bantuan penciuman, Anda harus mengingat aturan penggunaan hidung di laboratorium. Oleh karena itu, jangan bersandar pada wadah reaksi, arahkan uap ke diri Anda dengan gerakan kipas tangan Anda dan jangan menghirup udara "penuh dada", tetapi biarkan aroma senyawa mencapai hidung Anda dengan sendirinya.

Kelarutan garam amonium mirip dengan senyawa kalium analog, jadi mungkin tergoda untuk menyiapkan amonium perklorat NHXNUMX.₄ClO₄ dan senyawa kompleks dengan kobalt (untuk detailnya, lihat episode sebelumnya). Namun, metode yang disajikan tidak cocok untuk mendeteksi jumlah yang sangat kecil dari amonia dan ion amonium dalam sampel. Di laboratorium, reagen Nessler digunakan untuk tujuan ini, yang mengendap atau berubah warna bahkan dengan adanya jejak NH₃ (7).

Namun, saya sangat menyarankan untuk tidak melakukan tes yang sesuai di rumah, karena perlu menggunakan senyawa merkuri beracun.

Tunggu sampai Anda berada di laboratorium profesional di bawah pengawasan profesional seorang mentor. Kimia memang menarik, tetapi - bagi mereka yang tidak mengetahuinya atau ceroboh - itu bisa berbahaya.

Lihat juga: