ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Новая эпоха в химии. Д. М. Пост из "Соединения благородных газов" Летом 1962 г. несколько ученых, работы которых представлены в этой книге, открыли существование богатой и сложной химии ксенона. Хотя практика и теория никогда не доказывали невозможность образования соединений инертных газов, однако многие ученые были очень удивлены и даже не поверили, когда впервые услышали об этом открытии. [c.11] Понятно желание собрать и издать результаты исследований в этой интересной области отдельной книгой. В апреле 1963 г. большая часть ученых, внесших вклад в изучение соединений благородных газов, собралась в Аргоннской национальной лаборатории, где была выполнена первая работа по химии благородных газов. В двухдневной встрече они подвели итоги и сравнили свои наблюдения. В основу настоящей книги и легли материалы этой конференции. [c.11] Количество исследований, которое менее чем за один год накоплено по соединениям благородных газов, поразительно, и этот сборник может послужить отправной точкой для дальнейшей работы в этой области. Когда был собран материал книги, стало ясно, что она может стать учебным пособием, гораздо более ценным, чем обычный сборник текущих исследований. [c.11] Не остались в стороне и традиционные методы физической химии измерение давления паров для определения молекулярного веса, установление термодинамической устойчивости соединений с помощью термохимических измерений, общепринятые химические способы исследования водных и неводных растворов и, конечно, мощные средства абсорбционной спектроскопии и комбинационного рассеяния для идентификации молекулярных форм. Здесь читатель найдет сведения о том, как современный химик изучает неорганическую химию, — вопросы, которые ставятся, и способ, которым находятся ответы. [c.12] Если отбросить область эксперимента и посмотреть на теоретические толкования и на связь обнаруженных фактов, то мы увидим захватывающую историю, историю со множеством загадок, которые и в настоящий момент остаются загадками даже для выдающейся когорты исследователей, посвятивших себя изучению химии благородных газов. Не легко предсказать или даже объяснить химию семейства элементов, которые прежде считались инертными. [c.12] При чтении последней части книги легко обнаружить тот огромный интерес, который проявляют ученые к неразгаданным проблемам химии благородных газов. Нет единодушия в том, что уже найдено лучшее объяснение. Ясно, однако, что проблемы, связанные с объединением семейства благородных газов с другими семействами периодической системы, включают в основном фундаментальные вопросы образования соединений. Изучающий современную химию найдет здесь оценку современного состояния теоретической химии с ее сильными и слабыми сторонами. [c.12] Открытие соединений благородных газов и быстрое накопление соответствующих экспериментальных и теоретических исследований преподало нам интересный урок время, необходимое для нового открытия в химии, оказалось очень кратким. Правда, для современных ученых волнение, которое вызвало открытие семейства элементов, не образующих химических соединений, практически относится к области далекого прошлого, это волнение имело место при жизни тех, кого мы знаем не как коллег, а как учителей. [c.13] Книга открывается статьей Гиберта, в основу которой положена речь, произнесенная им на Конференции 1963 г. по соединениям благородных газов. Гиберт цитирует речи и статьи, в которых сообщалось об открытии (1894—1895 гг.) семейства инертных газов он напоминает о впечатлении, которое произвело это открытие в свое время, и сравнивает его с большим интересом к открытию, сделанному в наши дни, противоположному открытию 1895 г. элементы нулевой группы периодической системы в действительности образуют химические соединения. [c.13] Во второй статье Йост описывает трудности, с которыми он столкнулся 30 лет назад при попытках определить, действительно ли инертны благородные газы. В следующей статье Бартлет и Юха обсуждают свои исследования взаимодействия между ксеноном и гексафторидом платины — продолжение исследований Бартлета, который первым разрушил миф об абсолютной инертности элементов нулевой группы. [c.13] ЗАМЕЧАНИЯ ПО ПОВОДУ ОТКРЫТИЯ АРГОНА. [c.14] Так называемые инертные, редкие или благородные газы образуют группу родственных элементов, открытие которой представляет один из наиболее волнующих эпизодов в истории естественных наук. История открытия и определения свойств аргона в 1894—1895 гг. является не просто историей открытия нового элемента. Это открытие привело к новой интерпретации кинетической теории газов, спектральных исследований и понятия о валентности. Оно привело также к новой классификации химических элементов и в конечном счете к фундаментально важным открытиям в теории строения атома. Чтобы понять истоки этого открытия, мы должны вернуться к временам Кавендиша, химика восемнадцатого столетия. [c.14] В 1785 г. в письме, адресованном Королевскому обществу в Лондоне, Кавендиш выразил некоторые сомнения в однородности того, что называлось тогда флогистонным воздухом , т. е. азота [1]. В своих опытах он пропускал электрические разряды от ручной электрораз-рядной машины через короткий столб воздуха, заключенный вместе с поташем над ртутью в перевернутой и-образной трубке. Он отметил, что когда пять частей чистого дефлогистонного воздуха (кислорода) смешивалось с тремя частями обычного воздуха, то почти весь воздух исчезал . [c.14] Кавендиш после этого поставил опыт, чтобы определить, весь ли взятый объем флогистонного воздуха атмосферы может быть восстановлен до азотистой кислоты или имеется часть, отличная по природе от остального, которая не может быть подвергнута этому изменению . [c.14] Пропуская электрические разряды через столбик воздуха высотой 25 мм и диаметром около 2,5 мм в течение нескольких недель, Кавендиш и его помощник обнаружили, что небольшой пузырек воздуха остается непоглощенным . Он заметил Если имеется какая-то часть флогистонного воздуха в нашей атмосфере, которая отличается от остальной части и не может быть восстановлена до азотистой кислоты, то мы можем с уверенностью заключить, что она составляет не более 1/120 доли . [c.15] Открытие Кавендишем инертного остатка в атмосферном азоте, по-видимому, выпало из памяти большинства химиков XIX века, которые пытались связать определения кислорода и азота в атмосфере с местностью, временем и метеорологическими условиями. Подобного рода исследования первоначально стимулировались желанием найти местность с наиболее благоприятным для здоровья воздухом. [c.15] В 1804 г. Гей-Люссак и Гумбольдт, применяя эвдио-метрическую взрывную методику Вольта с измеренными объемами водорода, получили более точное соотношение между кислородом и азотом в воздухе [2]. В 1846 г. Бунзен пришел к выводу, что содержание кислорода изменяется от 20,840 до 20,970 части на 100 частей воздуха по объему [3]. После 1850 г. стали доступными анализы воздуха из различных частей света [4, 5]. К 1890 г. стало общепризнанным, что соотношение кислорода и азота в воздухе на уровне моря почти постоянно и составляет по объему примерно 79 21. Кроме того, в воздухе имеются небольшие переменные количества углекислого газа и паров воды, а также следы аммиака, перекиси водорода и озона. [c.15] Открытие в 1894 г. аргона как новой составляющей атмосферы было связано с исследованиями, предпринятыми Рэлеем за 10 лет до этого [6—9]. У Рэлея мы находим проницательный и лишенный аффектации научный подход к физическим проблемам, соединенный с большим терпением и склонностью к конструированию и проведению экспериментов. В этом случае он еще раз проявил свой талант ставить важные экспериментальные вопросы и делать поразительные открытия в области, где все кажется ясным и незыблемым. [c.15] Когда в 1882 г. Рэлей начал работу по определению относительных плотностей газов, он был профессором экспериментальной физики в Кембридже и руководителем Кавендишской лаборатории. В своей президентской речи в 1882 г. перед Британской ассоциацией содействия развитию науки [11] он ссылается на опыты по определению относительных плотностей водорода и кислорода. Целью этого исследования было определить, отклоняются ли относительные веса водорода и кислорода от простого целочисленного отношения 1 16, которое требовалось по закону Пруста. Он специально обратился, несмотря на неуверенность в себе, к этому закону, согласно которому атомные веса элементов, по крайней мере большинства из них, находятся в простом отношении к атомному весу водорода. Он добавил Некоторые химики энергично осуждают привлечение априорных воззрений при рассмотрении вопроса и утверждают, что достойны внимания только величины, полученные непосредственно в результате эксперимента. Другие, более убежденные в правильности представления, что близость отношений к простым числам не может быть случайностью, и верящие в неизбежное несовершенство наших измерений, считают опытное опровержение закона простых кратных отношений весьма неубедительным, которое уравновешивается, если не перевешивается, априорным утверждением в пользу простоты. Предмет достоин дополнительного исследования а так как он сейчас привлекает внимание химиков, мы можем ожидать решения этого вопроса нынешним поколением. Возможно, настало время, когда было бы желательно произвести новые определения плотностей основных газов, для чего я уже сделал некоторые приготовления . [c.16] Стокса в секретариате Королевского общества, опубликовал предварительное сообщение [12] об относительных плотностях водорода и кислорода с рассчитанным отношением их атомных весов, равным 15,912. Надеясь по- лучить более легкий водород (так как более тяжелыми могут быть только примеси к водороду), Рэлей в следующем году сообщил [13], что отношение атомных весов равно 15,89. В 1892 г. после множества необычайно тру- доемких опытов он дал результат 15,880 — величину, ко- торая, как он допускал, может быть заниженной из-за 4 присутствия в его водороде паров ртути [14]. Его заинтересовало, очевидно, отклонение примерно в 1 % от вели-f чины 16, -которая требовалась в соответствии с законом Пруста. [c.17] Вернуться к основной статье