Книга по химии для домашнего чтения

Степин Борис Дмитриевич

Ядра первых трех изотопов также носят специальные названия: протон p⁺ , дейтрон d и тритон t. Тритий, в отличие от протия и дейтерия, радиоактивен, он испускает мягкие -лучи с периодом полураспада 12,3 года, превращаясь в атомы гелия ³₂He. В обычной воде один атом трития приходится на 10¹⁸ атомов протия. Это означает, что во всей гидросфере Земли находится не более 100 кг трития.

Земной тритий — космического происхождения: нейтроны космоса превращают атомы азота в атомы углерода и трития:

¹⁴₇N + ¹₀n = ¹²₆C + ³₁H(T).

Искусственный

тритий получают в ядерных реакторах при взаимодействии атомов лития Li с нейтронами:

⁶₃Li + ¹₀n = ⁷₃Li = ⁴₂He + Т.

4.16. ЕСТЕСТВЕННО РАДИОАКТИВНЫЕ

Это калий K и рубидий Rb, создающие ту фоновую радиацию, в которой человечество жило тысячелетиями.

Элемент K (порядковый номер 19), встречающийся в природе в значительном количестве (2,5%), имеет три изотопа (см. 4.60): ³⁹K (93,26%), ⁴¹K (6,73%), ⁴⁰K (0,01%). Только последний изотоп радиоактивен. Половина атомов изотопа распадается за 1,3•10⁹ лет. Такое время называют периодом полураспада:

⁴⁰₁₉K = ⁴⁰₂₀Ca + e^– ^; ⁴⁰₁₉Ca + e^– = ⁴⁰₁₈Ar.

При распаде ядра ⁴⁰K в 88% случаев испускается электрон e^– и образуется изотоп кальция ⁴⁰₂₀Ca, а в 12% — происходит захват ядром электрона с нижнего энергетического уровня (K-захват) и появляется изотоп аргона ⁴⁰₁₈Ar. При захвате ядром электрона протон ядра превращается в нейтрон, в результате чего атомный номер (см. 4.4) элемента уменьшается на единицу, т. е. ядро калия превращается в ядро аргона. Ежегодно из 1 г калия образуется около 4•10^{– 12} мл аргона, поступающего в атмосферу (см. 4.6, 4.29). Миллиарды лет назад изотоп ⁴⁰K был одним из главных генераторов теплоты в земной коре. Его тогда было много, примерно 2%.

Рассеянный; природе элемент Rb (порядковый номер 37) обнаружен во всех минералах и водах, содержащих калий. Рубидий является тенью калия. У нею есть два изотопа: ⁸⁵Rb (72,2%) и ⁸⁷Rb (27,8%). Последний изотоп радиоактивен:

⁸⁷₃₇Rb = ⁸⁷₃₈Sr + е^– ^.

Период полураспада этого изотопа равен 5•10¹⁰ лет. Найдено, что 1% всего земного стронция Sr образовался в результате распада ядер ⁸⁷Rb, который, кстати, помог установить, что Земля «живет на свете» уже приблизительно 4,5 млрд. лет.

4.17.

ИМЕНА ЭЛЕМЕНТОВ — ОТ НАЗВАНИЙ МИНЕРАЛОВ

Так, элемент цирконий Zr был назван по имени минерала циркона ZrSiO₄, ортосиликата циркония. В русской химической литературе до начала XX в. элемент Zr называли цирконь и циркон.

Элемент бериллий Be получил свое имя от имени минерала берилла состава Be₃Al₂(Si₆O₁₃). Драгоценная разновидность берилла — изумруд (см. 10.22) известная всем, хотя имеют и видели его немногие. Имя элемента марганца Mn произошло от немецкого слова «манганерд» — марганцевая руда.

Элемент бор B назван по имени минерала буры, латинское название которого «боракс».

Элемент натрий Na получил свое имя от арабского слова «натрун», означающего соду, карбонат натрия Na₂CO₃, а вот элемент литий Li был назван с использованием греческого слова «литое», что означает камень. От древних названий, встречающихся в природе веществ, происходят имена элементов калия K и кальция Ca. Первое является производным от арабского названия поташа, карбоната калия K₂CO₃ — «аль-кали», а второе — от латинского названия извести, карбоната кальция CaCO₃ — «кальке» (см. 3.23).

4.18. «БОЛОНСКИЙ ФОСФОР»

В 1602 г. болонский сапожник и алхимик В. Касциароло нашел в горах около г. Болонья (Италия) очень тяжелый плотный камень серого цвета. Алхимик заподозрил в нем наличие золота. Чтобы выделить его, он прокаливал камень вместе с углем и олифой. К удивлению Касциароло, охлажденный продукт реакции стал светиться в темноте красным светом. Алхимик дал найденному камню название «ляпис соларис» — солнечный камень. Известие о светящемся камне произвело сенсацию среди алхимиков (см. 1.2). Камень стали называть «болонским самоцветом», «болонским фосфором».

Впоследствии выяснилось, что Касциароло нашел минерал барит, или сульфат бария, BaSO₄. При взаимодействии BaSO₄ с углем образуется сульфид бария BaS:

BaSO₄ + 2С = BaS + 2СО₂^,

который обладает способностью светиться после того, как его подержат на солнце. Фосфоресценция присуща не самому сульфиду бария, а его смеси с сульфидами других металлов (см. 9.25).

В 1774 г. шведский химик Шееле (см. 2.7) и его друг Юхан-Готлиб Ган (1745–1818), шведский химик и минералог, установили, что в найденном алхимиком камне содержится новый химический элемент, который они назвали баритом, что в переводе с греческого означает «тяжелый». Однако шведские химики открыли не новый элемент, а его оксид BaO. В XIX в. название барит осталось за минералом, а новый элемент получил имя барий. Впервые барий в виде металла удалось получить только в 1808 г. английскому химику Дэви (см. 2.44) путем электролиза увлажненного гидроксида бария Ba(OH)₂.

Барий химически очень активен. Он легко самовоспламеняется на воздухе, окрашивая пламя в зеленый цвет, энергично взаимодействует с водой. Поэтому приходится его хранить под слоем безводного керосина.

4.19. ЭКАСИЛИЦИЙ ИЛИ ГЕРМАНИЙ?

В письме Менделеева немецкому профессору химии Винклеру, открывшему новый элемент германий, содержались такие слова: «Вы отец открытия, Вам одному и принадлежит право дать имя своему детищу».