金屬圖案第 3 部分 - 其他一切
繼現代農業中越來越多使用的鋰以及工業和生活世界中最重要的元素之一鈉和鉀之後，剩下的鹼性元素的時代就到了。 擺在我們面前的是銣、銫和法郎。
最後三種元素彼此非常相似，同時與鉀具有相似的性質，並與鉀一起形成一個亞族，稱為鉀。 由於您幾乎肯定無法用銣和銫進行任何實驗，因此您必須滿足於它們像鉀一樣發生反應以及它們的化合物與其化合物具有相同溶解度的信息。
1. 光譜之父：左羅伯特‧威廉‧本生 (1811-99)，右古斯塔夫‧羅伯特‧基爾霍夫 (1824-87)
光譜學的首次成功
用某些元素的化合物給火焰著色的現象早在煙花釋放到游離態之前就已為人所知並用於製造煙花。 十九世紀初，科學家們研究了出現在太陽光中並由加熱的化合物發出的光譜線。 1859 年，兩位德國物理學家—— 羅伯特·本生 i 古斯塔夫·基爾霍夫 - 建造了一個用於測試發射光的裝置 (1)。 第一台分光鏡的設計很簡單：它由一個將光分成光譜線的棱鏡和 帶透鏡的目鏡 供他們觀察（2）。 分光鏡在化學分析中的用處立即被注意到：物質在火焰的高溫下分解成原子，並且這些原子發出僅具有其自身特徵的線。
2.G. 基爾霍夫光譜儀
3. 金屬銫 (http://images-of-elements.com)
本生和基爾霍夫開始了他們的研究，一年後他們從塗爾幹的泉水中蒸發了 44 噸礦泉水。 沉積物光譜中出現的線條無法歸因於當時已知的任何元素。 本生（他也是一位化學家）從沉積物中分離出一種新元素的氯化物，並為其中所含的金屬命名 經濟特區 基於其光譜中的強藍線（拉丁語 = 藍色）(3)。
幾個月後，在 1861 年，科學家更詳細地檢查了鹽礦的光譜，發現其中有另一個元素。 他們能夠分離出其氯化物並確定其原子質量。 由於光譜中紅線清晰可見，新的鋰金屬被命名為 魯比德 （來自拉丁語=深紅色）（4）。 利用光譜分析發現的兩種元素令化學家和物理學家信服。 在隨後的幾年裡，光譜學成為主要的研究工具之一，新的發現像聚寶盆一樣湧入。
4.金屬銣 (http://images-of-elements.com)
紅寶石 它不形成自己的礦物質，並且只有一種銫（5）。 兩個要素。 地球表層含有0,029%的銣（元素含量列表中的第17位）和0,0007%的銫（元素含量列表中的第39位）。 它們不是生物元素，但有些植物選擇性地儲存銣，例如煙草和甜菜。 從物理化學的角度來看，這兩種金屬都是「類固醇鉀」：更軟、更易熔，甚至更具反應性（例如，它們在空氣中自燃，甚至與水發生爆炸反應）。
通過 這是最“金屬”的元素（在化學上，而不是在這個詞的通俗意義上）。 如上所述，它們的化合物的性質也與類似的鉀化合物相似。
5 銫榴石是唯一的銫礦物 (USGS)
金屬銣 銫是用鎂或鈣在真空中還原它們的化合物而得到的。 由於它們只需要生產某些類型的太陽能電池（入射光很容易從其表面釋放電子），因此銣和銫的年產量約為數百公斤。 它們的化合物也沒有被廣泛使用。
與鉀一樣， 銣的同位素之一具有放射性。 Rb-87的半衰期為50億年，因此輻射量很低。 這種同位素用於測定岩石年代。 銫沒有天然存在的放射性同位素，但是 CS-137的 是核反應器中鈾的裂變產物之一。 它與乏燃料棒分離，因為這種同位素已被用作 g 輻射源，例如用於摧毀癌性腫瘤。
為了紀念法國
6.法語的發現者——瑪格麗特佩雷（1909-75）
門捷列夫已經預見到比銫重的鋰金屬的存在，並給它起了一個工作名稱。 化學家在其他鋰礦物中尋找它，因為就像它的親戚一樣，它應該存在於那裡。 有好幾次，它似乎已經被發現，儘管只是假設，但它從未實現。
87 世紀 1914 年代初，發現 227 號元素具有放射性。 89年，奧地利物理學家接近發現這項發現。 S. Meyer、W. Hess 和 F. Paneth 觀察到藥物 Actinium-87 發出微弱的 α 發射（除了大量分泌的 β 粒子外）。 由於錒的原子序為 223，且 α 粒子的發射與該元素在週期表中的兩個位置的「分配」相關，因此原子序數為 XNUMX 和質量數為 XNUMX 的同位素將具有 α 粒子類似的能量（空氣中粒子的範圍按其能量的比例測量）也發送镤同位素，其他科學家建議該藥物受到污染。
不久戰爭爆發了，一切都被遺忘了。 在30年代，粒子加速器被設計出來，並獲得了第一個人造元素，例如，期待已久的原子序數為85的砹。就87號元素而言，當時的技術水平不允許獲得必要的數量用於合成的材料。 法國物理學家意外成功 瑪格麗塔佩雷，瑪麗·斯克沃多夫斯卡·居里 (Marie Skłodowska-Curie) 的學生 (6)。 她也像四分之一世紀前的奧地利人一樣，研究了錒227的衰變。 技術的進步使得獲得純淨的藥物成為可能，這次沒有人懷疑它終於被鑑定出來了。 研究人員給他取了個名字 法國人 以紀念他們的祖國。 87 號元素是最後在礦物中發現的；隨後的元素都是人工生產的。
法國 它是在放射性系列的一個側分支中形成的，其過程效率很低，而且壽命非常短。 Perey 夫人發現的最強同位素是 Fr-223，其半衰期只有 20 分鐘多一點（意味著一小時後只剩下原來數量的 1/8）。 據估計，整個地球僅含有約 30 克法郎（衰變同位素和新形成的同位素之間建立了平衡）。
雖然沒有得到可見的法郎化合物，但對其性質進行了研究，發現它屬於鹼性基團。 例如，當將高氯酸鹽添加到含有法郎和鉀離子的溶液中時，沉澱物將具有放射性，而不是溶液。 這行為證明 FrClO4 微溶（與KClO一起沉澱4），鈁的性質與鉀相似。
法國，他會怎樣…
……如果我能得到肉眼可見的樣本？ 當然，柔軟，像蠟一樣，也許帶有金色色調（上面的銫非常柔軟，顏色呈淡黃色）。 它會在 20-25°C 時融化，並在 650°C 左右蒸發（根據前一事件的數據估計）。 此外，它的化學反應性很強。 因此，應將其儲存在沒有氧氣和濕氣的環境中，並存放在防輻射的容器中。 有必要加快實驗速度，因為再過幾個小時，法國人幾乎所剩無幾了。
榮譽鋰
還記得去年鹵素系列的假鹵素嗎？ 這些離子的行為類似於陰離子，例如 Cl - 或沒有 - 。 例如，這些包括氰化物 CN - 和痣 SCN - ，形成溶解度與第 17 族陰離子相似的鹽類。
立陶宛人還有一個追隨者，那就是銨離子NH。 4 + - 氨水溶解（溶液呈鹼性，但弱於鹼金屬氫氧化物）並與酸反應的產物。 該離子類似地與較重的鹼金屬發生反應，其最密切的關係是與鉀的關係，例如，它與鉀陽離子的大小相似，並且經常取代其天然化合物中的 K+。 鋰金屬的反應性太強，無法通過電解鹽和氫氧化物的水溶液獲得。 使用汞電極，獲得金屬汞溶液（汞齊）。 銨離子與鹼金屬非常相似，因此它也形成汞齊。
在系統分析過程中L.含鎂離子材料 最後被發現。 原因是它們的氯化物、硫酸鹽和硫化物具有良好的溶解性，這意味著它們在先前添加的用於確定樣品中是否存在重金屬的試劑的影響下不會沉澱。 儘管銨鹽也具有很高的溶解度，但它們在分析的一開始就被檢測到，因為它們不能承受溶液的加熱和蒸發（它們很容易分解並釋放出氨）。 這個過程可能是每個人都知道的：將強鹼（NaOH 或 KOH）溶液添加到樣品中，導致氨的釋放。
山姆 氨 透過氣味或將用水潤濕的通用紙貼在試管頸部來檢測。 氨氣3 溶於水使溶液呈鹼性並使紙張變藍色。
7、銨離子檢測：左圖為試紙條在釋放氨的作用下呈藍色，右圖為納氏試驗陽性結果
透過氣味檢測氨時，請記住在實驗室中使用鼻子。 因此，不要靠在反應容器上，用手扇動蒸汽將蒸氣引向自己，也不要吸入空氣“充滿胸部”，而是讓化合物的香氣到達您的鼻子。
銨鹽的溶解度與類似鉀化合物的溶解度相似，因此製備高氯酸銨 NH 可能很誘人。4CLO4 和鈷絡合物（有關詳細信息，請參閱上一集）。 然而，所提出的方法不適合檢測樣品中極少量的氨和銨離子。 在實驗室中，納氏試劑用於此目的，即使存在微量 NH，該試劑也會沉澱或改變顏色3 （7）。
但是，我強烈建議不要在家中進行此測試，因為它需要使用有毒的汞化合物。
等到你在專業的實驗室裡，在導師的專業監督下。 化學很有趣，但是對於那些不了解化學或粗心的人來說它可能很危險。
另請參見：
