Ev / Pediküloz/ Sentetik ve yapay yüksek moleküllü bileşikler. D elementleri ve bileşiklerinin uygulamaları Diğer endüstriyel uygulamalar

Sentetik ve yapay yüksek molekül ağırlıklı bileşikler. D elementleri ve bileşiklerinin uygulamaları Diğer endüstriyel uygulamalar

d-ELEMANLAR VE BAĞLANTILARI

1. D elementlerinin genel özellikleri

D bloğu periyodik tablonun 32 elementini içerir. d-Elementler 4-7. ana dönemler arasında yer alır. Grup IIIB atomları d-orbitalinde ilk elektrona sahiptir. Sonraki B gruplarında, d-alt seviyesi 10'a kadar elektronla doldurulur (dolayısıyla d-elementleri adı verilir). D-blok atomlarının dış elektron kabuklarının yapısı genel formül (n-1)d ile tanımlanır. A ns B , burada a = 1-10, b = 1-2.

Bu dönemlerin elementlerinin bir özelliği, artan elektron sayısıyla birlikte atom yarıçapında orantısız derecede yavaş bir artıştır. Yarıçaplardaki bu nispeten yavaş değişim, ns elektronlarının d elektron katmanı altına nüfuz etmesinden kaynaklanan lantanit sıkışması olarak adlandırılan şeyle açıklanmaktadır. Bunun sonucunda atom numarası arttıkça d-elementlerinin atomik ve kimyasal özelliklerinde hafif bir değişiklik olur. Kimyasal özelliklerin benzerliği, d-elementlerinin çeşitli ligandlarla karmaşık bileşikler oluşturma karakteristik özelliğinde ortaya çıkar.

D elementlerinin önemli bir özelliği değişken değerlik ve buna bağlı olarak çeşitli oksidasyon durumlarıdır. Bu özellik esas olarak ön-d-elektron katmanının eksikliği ile ilişkilidir (IB ve IIB gruplarının elemanları hariç). Farklı oksidasyon durumlarında d-elementlerinin var olma olasılığı, elementlerin redoks özelliklerinin geniş bir aralığını belirler. Düşük oksidasyon durumlarında d-elementleri metallerin özelliklerini sergiler. B gruplarında atom numarasının artmasıyla metalik özellikler doğal olarak azalır.

Çözeltilerde, en yüksek oksidasyon durumuna sahip olan d-elementlerinin oksijen içeren anyonları asidik ve oksitleyici özellikler sergiler. Düşük oksidasyon durumlarının katyonik formları, bazik ve indirgeyici özelliklerle karakterize edilir.

Ara oksidasyon durumlarındaki d-elementler amfoterik özellikler sergiler. Bu modeller molibden bileşikleri örneği kullanılarak düşünülebilir:

Özelliklerdeki bir değişiklikle, farklı oksidasyon durumlarındaki (VI - II) molibden komplekslerinin rengi değişir:

Nükleer yükün arttığı dönemde, daha yüksek oksidasyon durumlarındaki element bileşiklerinin stabilitesinde bir azalma gözlenir. Buna paralel olarak bu bileşiklerin redoks potansiyelleri de artar. En büyük oksitleyici yetenek ferrat iyonlarında ve permanganat iyonlarında gözlenir. D elementlerinde bağıl elektronegatiflik arttıkça asidik ve metalik olmayan özelliklerin arttığına dikkat edilmelidir.

B gruplarında yukarıdan aşağıya doğru hareket ederken bileşiklerin stabilitesi arttıkça oksitleyici özellikleri de aynı anda azalır.

Biyolojik evrim sırasında, hafif redoks özellikleriyle karakterize edilen ara oksidasyon durumlarındaki element bileşiklerinin seçildiği varsayılabilir. Bu tür seçimin avantajları açıktır: Biyokimyasal reaksiyonların düzgün akışına katkıda bulunurlar. RH potansiyelindeki bir azalma, enerji kazancı sağlayan biyolojik süreçlerin daha incelikli bir "düzenlenmesi" için önkoşulları yaratır. Vücudun işleyişi daha az enerji tüketir ve dolayısıyla gıda tüketiminde daha ekonomik hale gelir.

Evrim açısından bakıldığında, düşük oksidasyon durumlarında d-elementlerinin varlığı organizma için haklı hale gelir. Mn iyonlarının olduğu bilinmektedir. 2+, Fe 2+, ortak 2+fizyolojik koşullar altında güçlü indirgeyici maddeler değildirler ve Cu iyonları 2+ve Fe 2+pratik olarak vücutta onarıcı özellikler göstermezler. Bu iyonlar biyoorganik ligandlarla etkileşime girdiğinde reaktivitede ek bir azalma meydana gelir.

Yukarıdakiler biyoorganik molibden(V) ve (VI) komplekslerinin çeşitli organizmalardaki önemli rolüyle çelişiyor gibi görünebilir. Ancak bu aynı zamanda genel kalıpla da tutarlıdır. Yüksek derecede oksidasyona rağmen bu tür bileşikler zayıf oksitleyici özellikler sergilerler.

Genellikle s ve p elementlerinden önemli ölçüde daha yüksek olan d elementlerinin yüksek kompleks oluşturma yeteneklerine dikkat etmek gerekir. Bu öncelikle d-elementlerin bir koordinasyon bileşiği oluşturan bir çift elektronun hem vericisi hem de alıcısı olma yeteneği ile açıklanmaktadır.

Krom hidroksi kompleksi durumunda [Cr(OH) 6]3-Metal iyonu bir elektron çifti alıcısıdır. Hibridizasyon 3d 24sp 3-krom yörüngeleri, krom elektronlarının hidrokso gruplarının yörüngelerinde bulunduğu duruma göre daha kararlı bir enerji durumu sağlar.

Bileşik [СrСl 4]2-tam tersine, metalin yalnız d-elektronlarının ligandların serbest d-orbitallerini işgal etmesi sonucu oluşur, çünkü bu durumda bu yörüngelerin enerjisi daha düşüktür.

Cr katyonunun özellikleri 3+d-elementlerinin koordinasyon sayılarının değişkenliğini gösterir. Çoğu zaman bunlar 4'ten 8'e kadar çift sayılardır, 10 ve 12 sayıları daha az yaygındır, yalnızca mononükleer komplekslerin olmadığı unutulmamalıdır. D-elementlerin çok sayıda di-, tri- ve tetra-nükleer koordinasyon bileşiği bilinmektedir.

Bir örnek, çift çekirdekli kobalt kompleksidir [Co 2(NN 3)10(HAKKINDA 2)](HAYIR 3)5bir oksijen taşıyıcısının modeli olarak hizmet edebilir.

Vücuttaki tüm mikro elementlerin 1/3'ünden fazlası d elementleridir. Organizmalarda ortalama hidrasyon kabuk değişim süresi 10 olan karmaşık bileşikler veya hidratlı iyonlar şeklinde bulunurlar. -110'a kadar -10İle. Bu nedenle vücutta "serbest" metal iyonlarının bulunmadığı iddia edilebilir: bunlar ya onların hidratlarıdır ya da hidroliz ürünleridir.

Biyokimyasal reaksiyonlarda d-elementler çoğunlukla kompleks oluşturan metaller olarak kendilerini gösterirler. Bu durumda ligandlar biyolojik olarak aktif maddelerdir, genellikle organik yapıdadır veya inorganik asitlerin anyonlarıdır.

Protein molekülleri, d-elementlerle (kümeler veya biyolojik kümeler) biyoinorganik kompleksler oluşturur. Metal iyonu (metal kompleksi oluşturucu madde), küme boşluğunun içinde bulunur ve proteinin bağlanma gruplarının elektronegatif atomlarıyla etkileşime girer: hidroksil (-OH), sülfhidril (-SH), karboksil (-COOH) ve amino grupları proteinlerin (H 2N -). Bir metal iyonunun küme boşluğuna nüfuz etmesi için iyonun çapının boşluğun boyutuyla orantılı olması gerekir. Böylece doğa, belirli boyutlardaki d-element iyonları ile biyolojik kümelerin oluşumunu düzenler.

En iyi bilinen metaloenzimler: karbonik anhidraz, ksantin oksidaz, süksinat dehidrojenaz, sitokromlar, rubredoksin. Bunlar, boşlukları metal iyonları ile substratları bağlamak için merkezler oluşturan biyolojik kümelerdir.

Biyokümeler (protein kompleksleri) çeşitli işlevleri yerine getirir.

Taşıma protein kompleksleri organlara oksijen ve gerekli elementleri sağlar. Metal koordinasyonu, proteinin karboksil gruplarının oksijeni ve amino gruplarının nitrojeni yoluyla gerçekleşir. Bu durumda stabil bir şelat bileşiği oluşur.

D elementleri (kobalt, nikel, demir) metalleri koordine etme görevi görür. Demir içeren taşıma proteini kompleksinin bir örneği transferrindir.

Diğer biyokümeler bir pil (depolama) rolü üstlenebilir - bunlar demir içeren proteinlerdir: hemoglobin, miyoglobin, ferritin. Grup VIIIB'nin özelliklerini açıklarken bunlar dikkate alınacaktır.

Zn, Fe, Co, Mo, Cu elementleri hayati öneme sahiptir ve metaloenzimlerin bir parçasıdır. Üç gruba ayrılabilecek reaksiyonları katalize ederler:

Asit-baz etkileşimleri. İlgili çinko iyonu, CO'nun geri dönüşümlü hidrasyonunu katalize eden karbonik anhidraz enziminin bir parçasıdır. Biyosistemlerde 2.
Redoks etkileşimleri. Fe, Co, Cr, Mo iyonları yer alır. Demir sitokromun bir parçasıdır, işlem sırasında elektron transferi meydana gelir:

Fe 3+→ Fe 2++ e -

3.Oksijen transferi. Fe, Cu işin içinde. Demir hemoglobinin bir parçasıdır, bakır hemosiyaninin bir parçasıdır. Bu elementlerin oksijene bağlandığı ancak onun tarafından oksitlenmediği varsayılmaktadır.

D-element bileşikleri farklı dalga boylarındaki ışığı seçici olarak emer. Bu da rengin ortaya çıkmasına neden olur. Kuantum teorisi, absorpsiyonun seçiciliğini, ligand alanının etkisi altında metal iyonlarının d-alt seviyelerinin bölünmesiyle açıklar.

D elementlerine karşı aşağıdaki renk reaksiyonları iyi bilinmektedir:

Mn 2++S 2-= МnS↓ (ten rengi çökelti)

Hayır 2++ 2I -= НgI 2↓(sarı veya kırmızı çökelti)

İLE 2CR 2HAKKINDA 7+ N 2BU YÜZDEN 4(kons.) = K 2BU YÜZDEN 4+ N 2O + 2СrО 3↓

(turuncu kristaller)

Yukarıdaki reaksiyonlar analitik kimyada karşılık gelen iyonların niteliksel belirlenmesi için kullanılır. Dikromat ile reaksiyon denklemi, kimyasal bulaşıkları yıkamak için bir "krom karışımı" hazırlarken ne olacağını gösterir. Bu karışım, kimyasal şişelerin yüzeyindeki hem inorganik hem de organik kalıntıların giderilmesi için gereklidir. Örneğin parmaklarınızla dokunduğunuzda daima cam üzerinde kalan yağ lekeleri.

Vücuttaki d-elementlerin normal yaşamı sağlayan biyokimyasal süreçlerin çoğunun başlatılmasını sağladığına dikkat etmek gerekir.

VIB grubunun d elemanlarının genel özellikleri

Grup VIB elementlerden (geçiş metalleri) oluşur - krom, molibden ve tungsten. Bu nadir metaller doğada az miktarda bulunur. Bununla birlikte, bir dizi yararlı kimyasal ve fiziksel özellik nedeniyle, yalnızca makine mühendisliği ve kimya teknolojisinde değil, aynı zamanda tıbbi uygulamada da yaygın olarak kullanılmaktadırlar (Cr-Co-Mo alaşımı cerrahide ve diş hekimliğinde kullanılır, molibden ve alaşımları X-ışını tüpleri için parça olarak kullanılır, X-ışını tüpleri için tungsten imalatı anotları, tungsten alaşımları - koruma için ekranların temeli γ -ışınlar).

Değerlik elektronları Cr ve Mo'nun konfigürasyonu - (n-1)d 5ns 1, G - 5d 46'lı 2. Krom, molibden ve tungstenin değerlik elektronlarının toplamı 6'dır ve bu onların VIB grubundaki konumlarını belirler. Cr ve Mo'da son elektron katmanı W - 12'de 13 elektron tarafından işgal edilir. Çoğu d elementi gibi bu katman da kararsızdır. Bu nedenle krom, molibden ve tungstenin değerliği sabit değildir. Aynı sebepten ötürü, VIB grubu metallerinin bileşikleri +2 ila +6 arasında bir dizi oksidasyon durumuyla karakterize edilir.

D elementleri grubunda genel bir eğilim ortaya çıkar: atom numarası arttıkça, en yüksek oksidasyon durumuna sahip bileşiklerin stabilitesi artar. E durumundaki en güçlü oksitleyici ajan 6+kromdur. "Sınırda" Mo 6+zayıf oksitleyici özellikler gösterir. Molibdenat iyonu MoO 42-yalnızca Mo'ya kurtarır 6HAKKINDA 17(“molibden mavisi”), burada bazı molibden atomlarının oksidasyon durumu +5'tir. Bu reaksiyon analitik kimyada fotometrik belirlemeler için kullanılır.

Daha düşük değerlik durumlarında, aynı eğilimi takip ederek Cr, daha güçlü indirgeyici özellikler sergiler 2+. Mo iyonları için 2+ve W 2+İyonlaşma enerjisindeki bir artış, indirgeyici ve metalik özelliklerde bir azalmaya yol açar.

Bu element grubunun karmaşık bileşikleri çoğunlukla 6 koordinasyon numarasına ve sp tipi hibridizasyona sahiptir. 3D 2uzayda bir oktahedron tarafından tanımlanan.

Bu grubun bileşiklerinin karakteristik bir özelliği, grup VI elementlerinin oksijen formlarını polimerize etme (yoğunlaştırma) eğilimidir. Bu özellik, grupta yukarıdan aşağıya doğru hareket edildiğinde geliştirilir. Bu durumda M tipi bileşikler oluşur. 6HAKKINDA 2412-MoO oktahedradan oluşan 4ve W.O. 4. Bu oktahedralar polimer kristalleri oluşturur. Krom (VI) oksit polimerleşme yeteneği gösterir, ancak zayıftır. Bu nedenle molibden ve tungsten oksitler daha yüksek derecede polimerizasyona sahiptir.

Doldurulmamış bir d-orbitalli atomların elektronik kabuğunun yapısına, fiziksel ve kimyasal özelliklerin kombinasyonuna ve elektropozitif iyonlar ve koordinasyon bileşikleri oluşturma eğilimine dayanarak, grup VI'nın elemanları geçiş metallerine aittir.

Krom bileşiklerinin kimyasal özellikleri. Çoğu krom bileşiği çeşitli renklerde parlak renklidir. Adı Yunancadan geliyor. kromos - renk, renklendirme.

Üç değerlikli krom bileşikleri (molibden bileşiklerinin aksine ve tungsten için +3 oksidasyon durumu hiç karakteristik değildir) kimyasal olarak inerttir.

Doğada krom üç değerlikli formda bulunur (spinel - çift oksit MnСrO 4- magnokromit) ve altı değerlikli durum (PbСrO 4- krokoit). Bazik, amfoterik ve asidik nitelikte oksitler oluşturur.

Krom (II) oksit CrO - kırmızı (kırmızı-kahverengi) kristaller veya siyah piroforik toz, suda çözünmez. Hidroksit Cr(OH)'a karşılık gelir 2. Hidroksit sarı (ıslak) veya kahverengidir. Havada ısıtıldığında Cr'a dönüşür 2HAKKINDA 3(Yeşil renk):

Cr(OH) 2+ 0,5О 2= Cr 2Ö 3+ 2 saat 2HAKKINDA

Katyon Cr 2+- renksizdir, susuz tuzları beyaz, sulu tuzları mavidir. İki değerlikli krom tuzları enerjik indirgeyici maddelerdir. Oksijeni kantitatif olarak absorbe etmek için gaz analizinde sulu bir krom (II) klorür çözeltisi kullanılır:

2СrСl 2+ 2НgО + 3Н 2O+0.5O 2= 2НgСl 2+ 2Cr(OH) 3↓

(kirli yeşil kalıntı)

Krom(III) hidroksit amfoterik özelliklere sahiptir. Kolayca kolloidal duruma geçer. Asitlerde ve alkalilerde çözünerek su veya hidrokso kompleksleri oluşturur:

Cr(OH) 3+ 3 saat 3HAKKINDA += [Cr(H 2HAKKINDA) 6]3+(mavi-mor çözelti)

Cr(OH) 3+ 3OH -= [Cr(OH) 6]3-(zümrüt yeşili çözüm)

İki değerlikli krom gibi üç değerlikli krom bileşikleri indirgeyici özellikler sergiler:

CR 2(BU YÜZDEN 4)z+KSIO 3+ 10KON = 2K 2CrO 4 + 3K 2BU YÜZDEN 4 + KCl + 5H 2HAKKINDA

Krom(VI) bileşikleri tipik olarak oksijen içeren krom kompleksleridir. Altı değerlikli krom oksit, kromik asitlere karşılık gelir.

CrO suda çözündüğünde kromik asitler oluşur 3. Bunlar oksitleyici özelliklere sahip oldukça toksik sarı, turuncu ve kırmızı çözeltilerdir. CRO 3H bileşimindeki polikromik asitleri oluşturur 2CR N HAKKINDA (3n+1) : nCrО 3+ N 2Ç → N 2CR N HAKKINDA (3n+1) . Bu tür birkaç bağlantı olabilir: N 2CRO 4, N 2CR 2O 7, N 2

Bilim adamlarına 20. yüzyılın keşiflerinden hangisi diye sorarsanız. En önemlisi, o zaman neredeyse hiç kimse kimyasal elementlerin yapay sentezine isim vermeyi unutmayacaktır. Kısa bir süre içinde - 40 yıldan az bir sürede - bilinen kimyasal elementlerin listesi 18 isim arttı. Ve 18 tanesinin tamamı sentezlendi, yapay olarak hazırlandı.

"Sentez" kelimesi genellikle basit bir kompleksten elde etme sürecini ifade eder. Örneğin kükürtün oksijenle etkileşimi, kükürt dioksit SO2'nin elementlerden kimyasal sentezidir.

Elementlerin sentezi şu şekilde anlaşılabilir: Nükleer yükü daha düşük ve atom numarası daha düşük olan bir elementten atom numarası daha yüksek olan bir elementin yapay olarak üretilmesi. Ve üretim sürecinin kendisine nükleer reaksiyon denir. Denklemi sıradan bir kimyasal reaksiyonun denklemiyle aynı şekilde yazılmıştır. Sol tarafta reaktantlar, sağ tarafta ise ortaya çıkan ürünler yer alıyor. Nükleer reaksiyondaki reaktanlar hedef ve bombardıman partikülüdür.

Hedef, periyodik tablonun herhangi bir elemanı olabilir (serbest formda veya kimyasal bileşik formunda).

Parçacıkların bombardımanı rolü, a-parçacıkları, nötronlar, protonlar, döteronlar (hidrojenin ağır izotopunun çekirdekleri) ve ayrıca çeşitli elementlerin (bor, karbon, nitrojen, oksijen) sözde çoklu yüklü ağır iyonları tarafından oynanır. neon, argon ve periyodik tablonun diğer elementleri.

Bir nükleer reaksiyonun meydana gelmesi için bombardıman parçacığının hedef atomun çekirdeği ile çarpışması gerekir. Eğer bir parçacık yeterince yüksek bir enerjiye sahipse, çekirdeğin derinliklerine nüfuz ederek onunla birleşebilir. Nötron dışında yukarıda sayılan parçacıkların tümü pozitif yük taşıdığından çekirdekle birleştiklerinde yükünü artırırlar. Ve Z'nin değerindeki bir değişiklik, elementlerin dönüşümü anlamına gelir: yeni bir nükleer yük değerine sahip bir elementin sentezi.

Parçacıkları bombardıman etmek ve onlara çekirdeklerle birleşmeye yetecek kadar yüksek enerji vermek için özel bir parçacık hızlandırıcı olan siklotron icat edildi ve yapıldı. Daha sonra yeni elementler için özel bir fabrika inşa ettiler - bir nükleer reaktör. Doğrudan amacı nükleer enerji üretmektir. Ancak içinde her zaman yoğun nötron akıları bulunduğundan yapay füzyon amacıyla kullanımları kolaydır. Bir nötronun yükü yoktur ve bu nedenle hızlandırılmaya ihtiyacı yoktur (ve imkansızdır). Aksine yavaş nötronların hızlı nötronlardan daha faydalı olduğu ortaya çıktı.

Kimyacıların hedef maddeden çok küçük miktarlardaki yeni elementleri ayırmanın yollarını geliştirmek için beyinlerini zorlamaları ve gerçek mucizeler göstermeleri gerekiyordu. Yalnızca birkaç atom mevcutken yeni elementlerin özelliklerini incelemeyi öğrenin...

Yüzlerce ve binlerce bilim adamının çalışmaları sayesinde periyodik tabloya on sekiz yeni hücre eklendi.

Dördü eski sınırları içinde: hidrojen ve uranyum arasında.

On dört - uranyum için.

İşte her şey nasıl oldu...

Teknesyum, prometyum, astatin, fransiyum... Periyodik tablonun dört yeri uzun süre boş kaldı. Bunlar 43, 61, 85 ve 87 numaralı hücrelerdi. Bu yerleri işgal etmesi gereken dört elementten üçü Mendeleev tarafından tahmin edilmişti: ekamanganez - 43, ekaiyodin - 85 ve ekakaesyum - 87. Dördüncü - No. 61 - nadir toprak elementlerine ait olduğu sanılıyordu.

Bu dört unsur anlaşılması zordu. Bilim adamlarının bunları doğada arama çabaları başarısızlıkla sonuçlandı. Periyodik yasanın yardımıyla, periyodik tablodaki hidrojenden uranyuma kadar diğer tüm yerler uzun zamandır doldurulmuştur.

Bu dört elementin keşfine ilişkin raporlar bilimsel dergilerde birden fazla kez yer aldı. Ekamanganese Japonya'da "keşfedildi" ve burada "nipponium" adı verildi, Almanya'da ise "masurium" adı verildi. 61 No'lu element farklı ülkelerde en az üç kez "keşfedildi", "illinyum", "Floransa", "onyum döngüsü" adlarını aldı. Ekaiodine ayrıca doğada birden fazla kez bulunmuştur. Kendisine "Alabamius", "Helvetius" isimleri verildi. Ekacesium ise “Virginia” ve “Moldova” isimlerini aldı. Bu isimlerden bazıları çeşitli referans kitaplarında ve hatta okul ders kitaplarında yer aldı. Ancak tüm bu keşifler doğrulanmadı: Her seferinde doğru bir kontrol bir hata yapıldığını gösterdi ve rastgele önemsiz yabancı maddeler yeni bir elementle karıştırıldı.

Uzun ve zorlu bir araştırma sonunda doğanın bulunması zor unsurlarından birinin keşfine yol açtı. Periyodik tabloda 87. sırada yer alması gereken ekziyumun, doğal radyoaktif izotop uranyum-235'in bozunma zincirinde ortaya çıktığı ortaya çıktı. Kısa ömürlü radyoaktif bir elementtir.

87 No'lu öğe daha ayrıntılı olarak tartışılmayı hak ediyor.

Şimdi herhangi bir ansiklopedide, herhangi bir kimya ders kitabında okuyoruz: Fransiyum (seri numarası 87) 1939'da Fransız bilim adamı Margarita Perey tarafından keşfedildi. Bu arada, yeni bir element keşfetme onuru üçüncü kez bir kadına ait (daha önce Marie Curie polonyum ve radyumu keşfetti, Ida Noddak renyumu keşfetti).

Perey yakalanması zor unsuru yakalamayı nasıl başardı? Uzun yıllar öncesine gidelim. 1914 yılında üç Avusturyalı radyokimyacı - S. Meyer, W. Hess ve F. Paneth - kütle numarası 227 olan aktinyum izotopunun radyoaktif bozunmasını incelemeye başladı. Aktinouranyum ailesine ait olduğu ve β parçacıkları yaydığı biliniyordu; dolayısıyla parçalanma ürünü toryumdur. Bununla birlikte, bilim adamlarının aktinyum-227'nin nadir durumlarda α parçacıkları da yaydığına dair belirsiz şüpheleri vardı. Başka bir deyişle bu radyoaktif çatalın bir örneğidir. Bunu anlamak kolaydır: Böyle bir dönüşüm sırasında 87 numaralı elementin bir izotopu oluşmalıdır Meyer ve meslektaşları gerçekten de alfa parçacıklarını gözlemlediler. Daha fazla araştırma gerekliydi ancak Birinci Dünya Savaşı nedeniyle kesintiye uğradı.

Margarita Perey de aynı yolu izledi. Ancak elinde daha hassas aletler ve yeni, gelişmiş analiz yöntemleri vardı. Bu yüzden başarılı oldu.

Fransiyum yapay olarak sentezlenmiş bir element olarak sınıflandırılır. Ancak yine de element ilk olarak doğada keşfedildi. Bu francium-223'ün bir izotopudur. Yarı ömrü sadece 22 dakikadır. Dünyada neden bu kadar az Fransa'nın olduğu anlaşılıyor. Birincisi, kırılganlığından dolayı gözle görülür herhangi bir miktarda konsantre olmak için zamanı yoktur ve ikincisi, oluşum sürecinin kendisi düşük bir olasılıkla karakterize edilir: aktinyum-227 çekirdeklerinin yalnızca% 1,2'si α- emisyonu ile bozunur. parçacıklar.

Bu bakımdan francium'u yapay olarak hazırlamak daha karlı. Fransiyumun 20 izotopu halihazırda elde edildi ve bunlardan en uzun ömürlü olanı francium-223'tür. Kesinlikle önemsiz miktarlarda fransiyum tuzları ile çalışan kimyagerler, özelliklerinin sezyumla son derece benzer olduğunu kanıtlamayı başardılar.

43, 61 ve 85 numaralı unsurlar yakalanması zor kaldı. Bilim adamları zaten yeni elementleri aramanın yolunu açıkça gösteren güçlü bir yönteme (periyodik yasa) sahip olmalarına rağmen, doğada bulunamadılar. Bu yasa sayesinde bilinmeyen bir elementin tüm kimyasal özellikleri bilim adamları tarafından önceden biliniyordu. Peki doğadaki bu üç elementin aranması neden başarısızlıkla sonuçlandı?

Fizikçiler atom çekirdeğinin özelliklerini inceleyerek atom numaraları 43, 61, 85 ve 87 olan elementler için kararlı izotopların bulunamayacağı sonucuna vardılar. Yalnızca radyoaktif olabilirler, yarı ömürleri kısadır ve hızla yok olmaları gerekir. Dolayısıyla tüm bu unsurlar insan tarafından yapay olarak yaratılmıştır. Yeni elementlerin yaratılma yolları periyodik yasa ile belirtildi. Ekamanganez sentezinin yolunu özetlemek için bunu kullanmaya çalışalım. 43 numaralı bu element yapay olarak yaratılan ilk elementti.

Bir elementin kimyasal özellikleri elektron kabuğu tarafından belirlenir ve atom çekirdeğinin yüküne bağlıdır. 43 numaralı elementin çekirdeğinde 43 pozitif yük bulunmalı ve çekirdeğin etrafında dönen 43 elektron bulunmalıdır. Atom çekirdeğinde 43 yüklü bir elementi nasıl yaratabilirsiniz? Böyle bir unsurun yaratıldığını nasıl ispatlayabilirsiniz?

43 numaralı element için ayrılan boş alanın yakınında periyodik tablodaki hangi elementlerin bulunduğuna daha yakından bakalım. Beşinci periyodun neredeyse ortasında yer alıyor. Dördüncü periyotta karşılık gelen yerlerde manganez ve altıncı periyotta renyum bulunur. Bu nedenle 43. elementin kimyasal özellikleri manganez ve renyumunkine benzer olmalıdır. Bu unsuru öngören D.I. Mendeleev'in ona ekamanganese adını vermesi boşuna değil. 43. hücrenin solunda 42. hücreyi işgal eden molibden, sağında ise 44. hücrede rutenyum bulunur.

Dolayısıyla 43 numaralı elementin oluşabilmesi için 42 yüke sahip bir atomun çekirdeğindeki yük sayısının bir temel yük daha artması gerekir. Bu nedenle, 43 numaralı yeni elementi sentezlemek için başlangıç malzemesi olarak molibdenin alınması gerekir. Çekirdeğinde tam olarak 42 adet yük bulunmaktadır. En hafif element olan hidrojenin bir pozitif yükü vardır. Dolayısıyla 43 numaralı elementin molibden ile hidrojen arasındaki nükleer reaksiyondan elde edilebileceğini bekleyebiliriz.

43 numaralı elementin özellikleri manganez ve renyumun özelliklerine benzer olmalıdır ve bu elementin oluşumunu tespit etmek ve kanıtlamak için kimyagerlerin küçük miktarlardaki elementlerin varlığını belirledikleri kimyasal reaksiyonların kullanılması gerekir. manganez ve renyum. Periyodik tablo, yapay bir elementin yaratılışının yolunu çizmeyi bu şekilde mümkün kılar.

Aynen az önce özetlediğimiz gibi, ilk yapay kimyasal element 1937'de yaratıldı. Teknik olarak yapay olarak üretilen ilk element olan teknesyum olarak önemli bir isim aldı. Teknesyum bu şekilde sentezlendi. Molibden plakası, bir siklotronda muazzam bir hıza hızlandırılan ağır hidrojen izotopu döteryumun çekirdekleri tarafından yoğun bombardımana maruz kaldı.

Çok yüksek enerji alan ağır hidrojen çekirdekleri molibden çekirdeğinin içine nüfuz etti. Bir siklotronda ışınlamanın ardından molibden plakası asit içinde çözüldü. Manganezin (43 numaralı elementin bir analoğu) analitik tespiti için gerekli olan aynı reaksiyonları kullanarak çözeltiden önemsiz miktarda yeni bir radyoaktif madde izole edildi. Bu yeni element teknetyumdu. Yakında kimyasal özellikleri ayrıntılı olarak incelendi. Elementin periyodik tablodaki konumuna tam olarak karşılık gelirler.

Artık teknesyum oldukça erişilebilir hale geldi: nükleer reaktörlerde oldukça büyük miktarlarda oluşuyor. Teknesyum iyi çalışılmış ve halihazırda pratik kullanımdadır. Teknesyum metallerin korozyon sürecini incelemek için kullanılır.

Elementin (61) yaratıldığı yöntem, teknetyumun elde edildiği yönteme çok benzer. Element #61 nadir toprak elementi olmalıdır: 61. hücre neodimyum (#60) ile samaryum (#62) arasındadır. Yeni element ilk olarak 1938'de bir siklotronda neodimyumun döteryum çekirdekleriyle bombardıman edilmesiyle elde edildi. Kimyasal olarak element 61, yalnızca 1945 yılında uranyumun fisyonunun bir sonucu olarak bir nükleer reaktörde oluşan parçalanma elementlerinden izole edildi.

Element sembolik prometyum adını aldı. Bu isim ona bir sebepten dolayı verildi. Eski bir Yunan efsanesi, titan Prometheus'un gökten ateşi çalıp insanlara verdiğini anlatır. Bunun için tanrılar tarafından cezalandırıldı: bir kayaya zincirlendi ve kocaman bir kartal ona her gün eziyet etti. “Prometyum” ismi, doğadan nükleer fisyon enerjisini çalan ve bu enerjiye hakim olan bilimin dramatik yolunu simgelemekle kalmıyor, aynı zamanda insanları korkunç bir askeri tehlikeye karşı da uyarıyor.

Promethium artık önemli miktarlarda üretiliyor: Atomik pillerde kullanılıyor - birkaç yıl kesintisiz çalışabilen doğru akım kaynakları.

En ağır halojenür elementi No. 85 de benzer şekilde sentezlendi, ilk olarak bizmutun (No. 83) helyum çekirdekleri (No. 2) ile bombardıman edilmesiyle elde edildi, bir siklotronda yüksek enerjilere hızlandırıldı.

Periyodik tablonun ikinci elementi olan helyumun çekirdeği iki yüke sahiptir. Bu nedenle, 85. elementi sentezlemek için 83. element olan bizmut alındı. Yeni elemente astatin (kararsız) adı verilir. Radyoaktiftir ve hızla yok olur. Kimyasal özelliklerinin de periyodik yasaya tam olarak karşılık geldiği ortaya çıktı. İyota benziyor.

Transuranik elementler.

Kimyacılar doğadaki uranyumdan daha ağır elementleri aramak için çok çaba harcıyorlar. Bilimsel dergilerde, atom kütlesi uranyumunkinden daha büyük olan yeni bir "ağır" elementin "güvenilir" keşfine ilişkin muzaffer duyurular defalarca yayınlandı. Örneğin 93 numaralı element doğada birçok kez “keşfedilmiş”, “bohemya” ve “sequanyum” isimlerini almıştır. Ancak bu “keşiflerin” hataların sonucu olduğu ortaya çıktı. İncelenmemiş özelliklere sahip yeni bir bilinmeyen elementin küçük izlerini analitik olarak doğru bir şekilde belirlemenin zorluğunu karakterize ederler.

Bu aramaların sonucu olumsuzdu, çünkü Dünya'da periyodik tablonun 92. hücrenin ötesinde bulunması gereken hücrelerine karşılık gelen neredeyse hiçbir element yok.

Uranyumdan daha ağır yeni elementleri yapay olarak elde etmeye yönelik ilk girişimler, bilimin gelişim tarihindeki dikkate değer hatalardan biriyle ilişkilidir. Nötron akışının etkisi altında birçok elementin radyoaktif hale geldiği ve beta ışınları yaymaya başladığı fark edildi. Negatif yükünü kaybeden atomun çekirdeği, periyodik sistemde bir hücreyi sağa kaydırır ve seri numarası bir tane daha olur - elementlerin dönüşümü meydana gelir. Böylece nötronların etkisi altında genellikle daha ağır elementler oluşur.

Uranyumu nötronlarla etkilemeye çalıştılar. Bilim insanları, diğer elementler gibi uranyumun da β aktivitesi göstereceğini ve β bozunması sonucunda bir numarası daha yüksek olan yeni bir elementin ortaya çıkacağını umuyorlardı. Mendeleev sistemindeki 93. hücreyi işgal edecek. Bu elementin renyuma benzer olması gerektiği öne sürüldü, bu nedenle daha önce ekarenyum olarak adlandırılıyordu.

İlk deneyler bu varsayımı hemen doğruluyor gibi görünüyordu. Dahası, bu durumda tek bir yeni unsurun değil birden fazla unsurun ortaya çıktığı keşfedildi. Uranyumdan daha ağır beş yeni element rapor edildi. Ekareniyumun yanı sıra ekaosmiyum, ekairidyum, ekaplatinyum ve ekagold da “keşfedildi”. Ve tüm keşiflerin bir hata olduğu ortaya çıktı. Ama bu dikkate değer bir hataydı. Bilimi, tüm insanlık tarihi boyunca fiziğin en büyük başarısına, uranyum fisyonunun keşfine ve atom çekirdeğinin enerjisine hakim olmaya yönlendirdi.

Aslında hiçbir transuranyum elementi bulunamadı. Garip yeni elementlerde ekarenium ve ekazold elementlerinin sahip olması gereken varsayılan özellikleri bulmak için boşuna çabaladılar. Ve aniden bu elementlerin arasında radyoaktif baryum ve lantan beklenmedik bir şekilde keşfedildi. Transuranyum değil, Mendeleev'in periyodik tablosunun ortasında yer alan elementlerin en yaygın fakat radyoaktif izotopları.

Bu beklenmedik ve çok tuhaf sonucun doğru bir şekilde anlaşılması için biraz zaman geçti.

Periyodik element sisteminin sonunda yer alan uranyumun atom çekirdekleri neden nötronların etkisi altında yerleri ortada olan elementlerin çekirdeklerini oluşturur? Örneğin, nötronlar uranyum üzerinde etkili olduğunda, periyodik tablonun aşağıdaki hücrelerine karşılık gelen elementler ortaya çıkar:

Nötronlarla ışınlanmış uranyumda oluşan, hayal edilemeyecek kadar karmaşık radyoaktif izotop karışımında birçok element bulundu. Her ne kadar kimyagerlerin uzun zamandır bildiği eski elementler olsalar da, aynı zamanda ilk kez insan tarafından yaratılan yeni maddelerdi.

Doğada, uranyumun ışınlanmasıyla ortaya çıkan brom, kripton, stronsiyum ve çinkodan gadolinyuma kadar otuz dört elementin pek çoğunun radyoaktif izotopları yoktur.

Bu genellikle bilimde olur: En gizemli ve en karmaşık olan, çözüldüğünde ve anlaşıldığında basit ve net hale gelir. Bir nötron bir uranyum çekirdeğine çarptığında, iki parçaya bölünerek bölünür - daha küçük kütleli iki atom çekirdeğine. Bu parçalar farklı boyutlarda olabilir, bu nedenle ortak kimyasal elementlerin pek çok farklı radyoaktif izotopu oluşur.

Uranyumun bir atom çekirdeği (92), bromin (35) ve lantanın (57) atom çekirdeğine parçalanır; diğerinin bölünmesinin parçaları, kripton (36) ve baryumun (56) atom çekirdekleri olabilir. Ortaya çıkan parçalanma elemanlarının atom numaralarının toplamı 92'ye eşit olacaktır.

Bu, büyük keşifler zincirinin başlangıcıydı. Kısa süre sonra, bir nötronun etkisi altında, uranyum-235 atomunun çekirdeğinden yalnızca parçaların - daha küçük kütleli çekirdeklerin - ortaya çıkmadığı, aynı zamanda iki veya üç nötronun da uçtuğu keşfedildi. Bunların her biri, yine uranyum çekirdeğinin bölünmesine neden olabilir. Ve bu tür her bölünmeyle çok fazla enerji açığa çıkar. Bu, insanın atom içi enerji konusundaki ustalığının başlangıcıydı.

Uranyum çekirdeklerinin nötronlarla ışınlanmasından kaynaklanan çok çeşitli ürünler arasında, uzun süre fark edilmeyen ilk gerçek uranyum ötesi element No. 93 daha sonra keşfedildi ve nötronların uranyum-238 üzerindeki etkisinden ortaya çıktı. Kimyasal özellikler açısından uranyuma çok benzediği ortaya çıktı ve hiç de benzer değildi: uranyumdan daha ağır elementleri sentezlemeye yönelik ilk girişimlerde beklendiği gibi renyuma. Bu nedenle onu hemen tespit edemediler.

İnsanoğlunun “doğal kimyasal elementler sistemi” dışında yarattığı ilk elemente Neptün gezegeninden sonra Neptunyum adı verildi. Onun yaratılışı bizim için doğanın kendisi tarafından tanımlanan sınırları genişletti. Benzer şekilde, Neptün gezegeninin tahmin edilen keşfi, güneş sistemi hakkındaki bilgimizin sınırlarını genişletti.

Yakında 94. element sentezlendi. Adını son gezegenden almıştır. Güneş Sistemi.

Buna plütonyum adı verildi. Mendeleev'in periyodik sisteminde, yörüngesi Neptün'ün yörüngesinin arkasında yer alan "Güneş* sisteminin son gezegeni Plüton'a benzer şekilde, neptunyumu sırayla takip eder. 94 No'lu element, β-bozunması sırasında neptunyumdan kaynaklanır.

Plütonyum, şu anda nükleer reaktörlerde çok büyük miktarlarda üretilen tek transuranyum elementidir. Uranyum-235 gibi nötronların etkisi altında fisyon yapabilir ve nükleer reaktörlerde yakıt olarak kullanılır.

95 ve 96 numaralı elementlere amerikyum ve küriyum adı verilir. Artık nükleer reaktörlerde de üretiliyorlar. Her iki element de çok yüksek radyoaktiviteye sahiptir; α-ışınları yayarlar. Bu elementlerin radyoaktivitesi o kadar büyüktür ki, tuzlarının konsantre çözeltileri karanlıkta çok güçlü bir şekilde ısınır, kaynar ve parlar.

Neptunyumdan amerikanyum ve küriyuma kadar tüm uranyum ötesi elementler oldukça büyük miktarlarda elde edildi. Saf hallerinde bunlar gümüş renkli metallerdir, hepsi radyoaktiftir ve kimyasal özellikleri bir şekilde birbirine benzer, ancak bazı açılardan gözle görülür şekilde farklılık gösterirler.

97. element olan berkelyum da saf haliyle izole edildi. Bunu yapmak için, altı yıl boyunca güçlü bir nötron akışına maruz kalacağı bir nükleer reaktörün içine saf bir plütonyum preparatı yerleştirmek gerekiyordu. Bu süre zarfında içinde birkaç mikrogram 97 numaralı element birikti.Plütonyum nükleer reaktörden çıkarıldı, asit içinde çözüldü ve karışımdan en uzun ömürlü berkelyum-249 izole edildi. Oldukça radyoaktiftir; yılda yarı yarıya azalır. Şu ana kadar sadece birkaç mikrogram berkelyum elde edildi. Ancak bu miktar, bilim adamlarının kimyasal özelliklerini doğru bir şekilde incelemesi için yeterliydi.

Çok ilginç bir element, uranyumdan sonra altıncı sırada yer alan 98 numaralı kaliforniyumdur. Kaliforniyum ilk olarak bir küryum hedefinin alfa parçacıklarıyla bombardıman edilmesiyle yaratıldı.

Sonraki iki transuranyum elementinin sentezinin hikayesi: 99 ve 100 büyüleyici. İlk önce bulutlarda ve "çamurda" bulundular. Termonükleer patlamalarda nelerin oluştuğunu incelemek için bir uçak patlama bulutunun içinden geçti ve kağıt filtrelerde tortu örnekleri toplandı. Bu çökeltide iki yeni elementin izleri bulundu. Daha doğru veriler elde etmek için patlama alanında büyük miktarda "kir" (patlama nedeniyle değişen toprak ve kaya) toplandı. Bu "kir" laboratuvarda işlendi ve ondan iki yeni element izole edildi. Bunlara, insanlığın öncelikle atom enerjisine hakim olmanın yollarını keşfetmeyi borçlu olduğu bilim adamları A. Einstein ve E. Fermi'nin onuruna, einsteinyum ve fermiyum adı verildi. Einstein kütle ve enerjinin eşitliği yasasını buldu ve Fermi ilk atom reaktörünü inşa etti. Artık laboratuvarlarda aynştaynyum ve fermiyum da üretiliyor.

İkinci yüzün unsurları.

Çok uzun zaman önce, yüzüncü elementin sembolünün periyodik tabloya dahil edilebileceğine neredeyse hiç kimse inanmıyordu.

Elementlerin yapay sentezi işini yaptı: kısa bir süre için fermiyum bilinen kimyasal elementlerin listesini kapattı. Bilim adamlarının düşünceleri artık uzaklara, ikinci yüz elementlere yönelmişti.

Ancak yolda aşılması kolay olmayan bir engel vardı.

Şimdiye kadar fizikçiler yeni transuranyum elementlerini esas olarak iki yolla sentezlediler. Veya alfa parçacıkları ve döteronlarla önceden sentezlenmiş uranyum ötesi elementlerden oluşan hedeflere ateş ettiler. Veya güçlü nötron akımlarıyla uranyum veya plütonyumu bombaladılar. Sonuç olarak, bu elementlerin nötron açısından oldukça zengin izotopları oluştu ve bunlar, birbirini takip eden birkaç β-bozunmasından sonra yeni transuranyum izotoplarına dönüştü.

Ancak 50'li yılların ortalarında bu olasılıkların her ikisi de tükenmişti. Nükleer reaksiyonlarda ağırlıksız miktarlarda aynştaynyum ve fermiyum elde etmek mümkündü ve bu nedenle bunlardan hedef yapılamadı. Nötron sentezi yöntemi de fermiyumun ötesinde ilerlemeye izin vermedi, çünkü bu elementin izotopları beta bozunmasından çok daha yüksek bir olasılıkla kendiliğinden fisyona maruz kalıyordu. Bu koşullar altında yeni bir elementin sentezinden bahsetmenin hiçbir anlamı olmadığı açıktır.

Bu nedenle fizikçiler ancak hedef için gereken minimum 99 numaralı element miktarını biriktirmeyi başardıklarında bir sonraki adımı attılar ve bu 1955'te gerçekleşti.

Bilimin haklı olarak gurur duyabileceği en dikkat çekici başarılardan biri 101. elementin yaratılmasıdır.

Bu element, periyodik kimyasal elementler sisteminin büyük yaratıcısı Dmitry Ivanovich Mendeleev'in adını almıştır.

Mendelevyum şu şekilde elde edildi. En ince altın folyo parçasına yaklaşık bir milyar einsteinyum atomundan oluşan görünmez bir kaplama uygulandı. Altın folyoyu arka taraftan delip geçen çok yüksek enerjili alfa parçacıkları, Einsteinium atomlarıyla çarpıştığında nükleer reaksiyona girebiliyor. Bunun sonucunda 101. elementin atomları oluştu. Böyle bir çarpışmayla mendelevyum atomları altın folyonun yüzeyinden uçtu ve yakındaki başka bir ince altın yaprağın üzerinde toplandı. Bu ustaca yöntemle, 101. elementin saf atomlarını, Einsteinyum ve onun bozunma ürünlerinden oluşan karmaşık bir karışımdan izole etmek mümkün oldu. Görünmez plak asitle yıkandı ve radyokimyasal araştırmaya tabi tutuldu.

Gerçekten bu bir mucizeydi. Her bir deneyde element 101'in yaratılmasına yönelik başlangıç malzemesi yaklaşık bir milyar einsteinyum atomuydu. Bu, miligramın milyarda birinden biraz daha azdır ve daha büyük miktarlarda aynştaynyum elde etmek imkânsızdı. Alfa parçacıklarıyla saatlerce süren bombardıman sırasında bir milyar aynştaynyum atomundan yalnızca tek bir aynştaynyum atomunun reaksiyona girebileceği ve dolayısıyla yeni bir elementin yalnızca bir atomunun oluşabileceği önceden hesaplanmıştı. Sadece tespit edebilmek değil, aynı zamanda elementin kimyasal yapısını tek bir atomdan belirleyecek şekilde yapmak da gerekliydi.

Ve yapıldı. Deneyin başarısı hesaplamaları ve beklentileri aştı. Bir deneyde yeni elementin bir değil iki atomunu bile fark etmek mümkündü. İlk deney serisinde toplamda on yedi mendelevyum atomu elde edildi. Bunun, yeni bir elementin oluşumu gerçeğini, periyodik tablodaki yerini belirlemek ve temel kimyasal ve radyoaktif özelliklerini belirlemek için yeterli olduğu ortaya çıktı. Bunun yarı ömrü yaklaşık yarım saat olan bir α-aktif element olduğu ortaya çıktı.

İkinci yüzün ilk elementi olan Mendelevyum'un, uranyum ötesi elementlerin sentezine giden yolda bir tür kilometre taşı olduğu ortaya çıktı. Şimdiye kadar, eski yöntemlerle (α parçacıklarıyla ışınlama) sentezlenenlerin sonuncusu olmaya devam ediyor. Artık daha güçlü mermiler sahneye çıktı; çeşitli elementlerin hızlandırılmış çoklu yüklü iyonları. Mendelevyumun birkaç atomundan kimyasal yapısının belirlenmesi, tamamen yeni bir bilimsel disiplinin, tek atomların fiziksel kimyasının temelini attı.

Periyodik tablodaki 102 No'lu elementin sembolü parantez içine alınmıştır. Ve bu parantezlerin içinde bu unsurun uzun ve karmaşık tarihi yatıyor.

Nobelium'un sentezi, 1957'de Nobel Enstitüsü'nde (Stockholm) çalışan uluslararası bir fizikçi grubu tarafından rapor edildi. İlk defa, yeni bir elementin sentezlenmesi için ağır hızlandırılmış iyonlar kullanıldı. Bunlar, akışı küryum hedefine yönlendirilen 13 C iyonlarıydı. Araştırmacılar, 102. elementin izotopunu sentezlemede başarılı oldukları sonucuna vardılar. Adını Nobel Enstitüsü'nün kurucusu ve dinamitin mucidi Alfred Nobel'den almıştır.

Bir yıl geçti ve Stockholm fizikçilerinin deneyleri Sovyetler Birliği ve ABD'de neredeyse aynı anda tekrarlandı. Ve şaşırtıcı bir şey ortaya çıktı: Sovyet ve Amerikalı bilim adamlarının sonuçlarının ne Nobel Enstitüsü'nün çalışmalarıyla ne de birbirleriyle hiçbir ortak yanı yoktu. İsveç'te yapılan deneyleri başka hiç kimse tekrarlayamadı. Bu durum oldukça acıklı bir esprinin ortaya çıkmasına neden oldu: “Nobel kaldı” (No, İngilizce “hayır” anlamına gelir). Periyodik tabloya aceleyle yerleştirilen sembol, elementin gerçek keşfini yansıtmıyordu.

102 numaralı elementin güvenilir bir sentezi, Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü Nükleer Reaksiyonlar Laboratuvarı'ndan bir grup fizikçi tarafından gerçekleştirildi. 1962-1967'de Sovyet bilim adamları, 102 numaralı elementin birkaç izotopunu sentezledi ve özelliklerini inceledi. Bu verilerin doğrulanması ABD'den geldi. Ancak Hayır simgesi, hiçbir hakkı olmaksızın tablonun 102. hücresinde hala yer almaktadır.

Adını siklotronun mucidi E. Lawrence'tan alan, Lw sembollü 103 numaralı element Lawrence, 1961 yılında ABD'de sentezlendi. Ancak Sovyet fizikçilerinin değeri burada daha az önemli değil. Birkaç yeni lavrensiyum izotopu elde ettiler ve bu elementin özelliklerini ilk kez incelediler. Lawrencium da ağır iyonların kullanılmasıyla ortaya çıktı. Kaliforniyum hedefi bor iyonlarıyla (veya amerikyum hedefi oksijen iyonlarıyla) ışınlandı.

104 numaralı element ilk olarak 1964 yılında Sovyet fizikçiler tarafından elde edildi. Sentezi, plütonyumun neon iyonlarıyla bombardıman edilmesiyle elde edildi. 104. elemente seçkin Sovyet fizikçisi Igor Vasilyevich Kurchatov'un onuruna kurchatovium (sembol Ki) adı verildi.

105. ve 106. elementler de ilk kez Sovyet bilim adamları tarafından 1970 ve 1974'te sentezlendi. Bunlardan ilki, amerikyumun neon iyonlarıyla bombardımanının ürünü olan Niels Bohr'un onuruna nielsborium (Ns) olarak adlandırıldı. Diğerinin sentezi şu şekilde gerçekleştirildi: Bir kurşun hedef krom iyonları ile bombardıman edildi. 105 ve 106 numaralı elementlerin sentezleri de ABD'de yapıldı.

Bunu bir sonraki bölümde öğreneceksiniz ve bu bölümü kısa bir hikayeyle sonlandıracağız.

İkinci yüzün elementlerinin özellikleri nasıl incelenir.

Deneycilerin önünde fevkalade zor bir görev var.

Başlangıç koşulları şunlardır: yeni bir elementin birkaç miktarı (onlarca, en iyi ihtimalle yüzlerce) atomu ve çok kısa ömürlü atomları (yarı ömürleri saniyelerle, hatta saniyenin kesirleriyle ölçülür) verildiğinde. Bu atomların gerçekten yeni bir elementin atomları olduğunu kanıtlamak gerekir (yani, yeni transuranyumun hangi izotopundan bahsettiğimizi bilmek için Z'nin değerini ve ayrıca A kütle numarasının değerini belirlemek) ve en önemli kimyasal özelliklerini inceleyin.

Birkaç atom, önemsiz bir yaşam beklentisi...

Hız ve en yüksek yaratıcılık, bilim adamlarının yardımına koşuyor. Ancak yeni elementlerin sentezinde uzman olan modern bir araştırmacı, yalnızca "pireyi kovmak"la yetinmemelidir. Ayrıca teoride de akıcı olması gerekir.

Yeni bir elementin tanımlandığı temel adımları izleyelim.

En önemli arama kartı öncelikle radyoaktif özellikleridir; bu, alfa parçacıklarının emisyonu veya kendiliğinden fisyon olabilir. Her α-aktif çekirdek, α-partiküllerinin spesifik enerji değerleri ile karakterize edilir. Bu durum ya bilinen çekirdeklerin tanımlanmasına ya da yenilerinin keşfedildiği sonucuna varılmasına olanak sağlar. Örneğin, bilim insanları a parçacıklarının özelliklerini inceleyerek 102. ve 103. elementlerin sentezine ilişkin güvenilir kanıtlar elde edebildiler.

Fisyondan kaynaklanan enerjik parça çekirdeklerinin tespit edilmesi, parçaların çok daha yüksek enerjisinden dolayı alfa parçacıklarına göre çok daha kolaydır. Bunları kaydetmek için özel tip camdan yapılmış plakalar kullanılır. Parçalar plakların yüzeyinde hafif fark edilebilir izler bırakıyor. Plakalar daha sonra kimyasal işleme (dağlama) tabi tutulur ve mikroskop altında dikkatlice incelenir. Cam hidroflorik asitte çözünür.

Parçalarla kaplanmış bir cam plaka hidroflorik asit çözeltisine yerleştirilirse parçaların çarptığı yerlerde cam daha hızlı çözülecek ve orada delikler oluşacaktır. Boyutları, parçanın bıraktığı orijinal izden yüzlerce kat daha büyüktür. Kuyucuklar düşük büyütmeli bir mikroskop altında gözlemlenebilir. Diğer radyoaktif radyasyonlar cam yüzeyine daha az zarar verir ve dağlama sonrasında görünmez.

Kurchatov sentezinin yazarları, yeni bir elementin tanımlanması sürecinin nasıl gerçekleştiğine dair şunları söylüyor: "Deney sürüyor. Kırk saat boyunca neon çekirdekler sürekli olarak plütonyum hedefini bombalıyor. Kırk saat boyunca bant sentetik çekirdekleri oraya taşıyor. cam plakalar. Son olarak siklotron kapatılır. Cam plakalar işlenmek üzere laboratuvara aktarılır. Sonucu sabırsızlıkla bekliyoruz. Birkaç saat geçiyor. Mikroskop altında altı iz tespit edildi. Konumlarından, yarı- hayat hesaplandı, 0,1 ile 0,5 saniye arasında olduğu ortaya çıktı.

Ve işte aynı araştırmacılar kurchatovium ve nilsborium'un kimyasal yapısının değerlendirilmesi hakkında nasıl konuşuyorlar. "104 numaralı elementin kimyasal özelliklerini inceleme şeması aşağıdaki gibidir. Geri tepme atomları hedeften bir nitrojen akışına çıkar, içinde engellenir ve sonra klorlanır. 104. elementin klorlu bileşikleri özel bir delikten kolayca nüfuz eder filtre, ancak tüm aktinidler geçmez. 104. aktinit serisine ait olsaydı, o zaman filtre tarafından tutulurdu. Ancak çalışmalar, 104. elementin hafniyumun kimyasal bir analoğu olduğunu göstermiştir. Bu en önemli adımdır. Periyodik tabloyu yeni elementlerle doldurmaya yönelik.

Daha sonra Dubna'da 105 numaralı elementin kimyasal özellikleri incelendi. Klorürlerinin, hafniyum klorürlerden daha düşük, ancak niyobyum klorürlerden daha yüksek bir sıcaklıkta hedeften hareket ettikleri tüpün yüzeyinde adsorbe edildiği ortaya çıktı. Yalnızca kimyasal özellikleri tantala benzeyen bir elementin atomları bu şekilde davranabilir. Periyodik tabloya bakın: tantalın kimyasal bir analoğu - element No. 105! Bu nedenle, 105. elementin atomlarının yüzeyindeki adsorpsiyon deneyleri, bu elementin özelliklerinin periyodik tabloya göre tahmin edilenlerle örtüştüğünü doğruladı."

D bloğu periyodik tablonun 32 elementini içerir. d-Elementler 4.-7. ana dönemlere dahildir. Grup IIIB atomları d-orbitalinde ilk elektrona sahiptir. Sonraki B gruplarında, d-alt seviyesi 10'a kadar elektronla doldurulur (dolayısıyla d-elementleri adı verilir). D-blok atomlarının dış elektron kabuklarının yapısı (n-1)d an ns b genel formülüyle tanımlanır; burada a = 1--10, b = 1--2.

Ara oksidasyon durumlarındaki d-elementler amfoterik özellikler sergiler. Bu modeller molibden bileşikleri örneği kullanılarak düşünülebilir:

Özelliklerdeki bir değişiklikle, farklı oksidasyon durumlarındaki (VI - II) molibden komplekslerinin rengi değişir:

B gruplarında yukarıdan aşağıya doğru hareket ederken bileşiklerin stabilitesi arttıkça oksitleyici özellikleri de aynı anda azalır.

Evrim açısından bakıldığında, düşük oksidasyon durumlarında d-elementlerinin varlığı organizma için haklı hale gelir. Fizyolojik koşullar altında Mn 2+, Fe 2+, Co 2+ iyonlarının güçlü indirgeyici maddeler olmadığı, Cu 2+ ve Fe 2+ iyonlarının pratik olarak vücutta indirgeyici özellikler sergilemediği bilinmektedir. Bu iyonlar biyoorganik ligandlarla etkileşime girdiğinde reaktivitede ek bir azalma meydana gelir.

Krom hidroksi kompleksi [Cr(OH)6] durumunda, 3-metal iyonu bir çift elektronun alıcısıdır. Kromun 3d 2 4sp 3 yörüngelerinin hibridizasyonu, krom elektronlarının hidrokso gruplarının yörüngelerinde bulunduğu duruma göre daha kararlı bir enerji durumu sağlar.

Bileşik [CrCl 4 ] 2-, tam tersine, metalin paylaşılmayan d-elektronlarının ligandların serbest d-orbitallerini işgal etmesi sonucu oluşur, çünkü bu durumda bu yörüngelerin enerjisi daha düşük.

Cr3+ katyonunun özellikleri, d-elementlerinin koordinasyon sayılarının değişkenliğini gösterir. Çoğu zaman bunlar 4'ten 8'e kadar çift sayılardır, 10 ve 12 sayıları daha az yaygındır, yalnızca mononükleer komplekslerin olmadığı unutulmamalıdır. D-elementlerin çok sayıda di-, tri- ve tetra-nükleer koordinasyon bileşiği bilinmektedir.

Bir örnek, bir oksijen taşıyıcı modeli olarak görev yapabilen çift çekirdekli kobalt kompleksi [Co2 (NH3) 10 (O 2)] (NO 3) 5'tir.

Vücuttaki tüm mikro elementlerin 1/3'ünden fazlası d elementleridir. Organizmalarda ortalama hidrasyon kabuk değişim süresi 10-1 ila 10-10 saniye olan karmaşık bileşikler veya hidratlanmış iyonlar halinde bulunurlar. Bu nedenle vücutta "serbest" metal iyonlarının bulunmadığı iddia edilebilir: bunlar ya onların hidratlarıdır ya da hidroliz ürünleridir.

Protein molekülleri, d-elementlerle (kümeler veya biyolojik kümeler) biyoinorganik kompleksler oluşturur. Metal iyonu (metal kompleksi oluşturucu madde), küme boşluğunun içinde bulunur ve proteinin bağlanma gruplarının elektronegatif atomlarıyla etkileşime girer: hidroksil (--OH), sülfhidril (--SH), karboksil (--COOH) ve proteinlerin amino grupları (H2N-). Bir metal iyonunun küme boşluğuna nüfuz etmesi için iyonun çapının boşluğun boyutuyla orantılı olması gerekir. Böylece doğa, belirli boyutlardaki d-element iyonları ile biyolojik kümelerin oluşumunu düzenler.

Biyokümeler (protein kompleksleri) çeşitli işlevleri yerine getirir.

D elementleri (kobalt, nikel, demir) metalleri koordine etme görevi görür. Demir içeren taşıma proteini kompleksinin bir örneği transferrindir.

Zn, Fe, Co, Mo, Cu elementleri hayati öneme sahiptir ve metaloenzimlerin bir parçasıdır. Üç gruba ayrılabilecek reaksiyonları katalize ederler:

Asit-baz etkileşimleri. İlgili çinko iyonu, biyolojik sistemlerde CO2'nin geri dönüşümlü hidrasyonunu katalize eden karbonik anhidraz enziminin bir parçasıdır.

Redoks etkileşimleri. Fe, Co, Cr, Mo iyonları yer alır. Demir sitokromun bir parçasıdır, işlem sırasında elektron transferi meydana gelir:

Fe 3+ > Fe 2+ + e -

3. Oksijen transferi. Fe, Cu işin içinde. Demir hemoglobinin bir parçasıdır, bakır hemosiyaninin bir parçasıdır. Bu elementlerin oksijene bağlandığı ancak onun tarafından oksitlenmediği varsayılmaktadır.

D elementlerine karşı aşağıdaki renk reaksiyonları iyi bilinmektedir:

Mn 2+ + S 2- = MnSv (ten rengi çökelti)

Нg 2+ + 2I - = НgI 2 v (sarı veya kırmızı çökelti)

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 (kons.) = K 2 SO 4 + H 2 O + 2CrO 3 v

(turuncu kristaller)

Vücuttaki d-elementlerin normal yaşamı sağlayan biyokimyasal süreçlerin çoğunun başlatılmasını sağladığına dikkat etmek gerekir.

Köprülerin rijit bağlantı elemanları. 3 tip sert bağlantı vardır:
Döküm.
Geleneksel veya lazer kaynak.
Seramik.

Döküm bağlantılar yapay dişler ve tutucular, köprünün tek bir blok halinde dökülebilmesi için mum şablonları üzerine mumdan önceden üretilir. Bu, ilave kaynak ihtiyacını ortadan kaldırır. Ancak protezin içerdiği ünite sayısı arttıkça dökümün daha doğru olması gerekir. Erimiş metalin soğutulması sırasında meydana gelen küçük deformasyonlar, bir ünitenin imalatında oldukça kabul edilebilir olabilir, ancak defalarca çoğaltıldığında tatmin edici olmayan bir nihai sonuca yol açar.

Döküm bağlantılar kaynak olanlardan daha güçlüdür, ayrıca saklanmaları daha kolaydır. Bu nedenle uzun köprüler çoğunlukla ayırıcı çizgisi yapay dişin içinden geçecek şekilde 3-4 üniteden oluşan parçalar halinde dökülür. Seramik ile kaplama yapılmadan önce yapay dişin çerçevesi yüksek hassasiyette kaynak yapılarak eski haline getirilir, böylece tüm bağlantılar dökülür. Yapay bir dişin kaynağı, öncelikle bağlantı elemanına kıyasla daha geniş alan ve ikinci olarak seramik kaplama nedeniyle çok güçlüdür.

Giderek daha popüler bir bağlantı yöntemi köprü bileşenleri bir lazer kaynak tekniği haline gelir. Karmaşık ve pahalı ekipmanlar gerektirmesine rağmen normalden daha güçlü, aynı zamanda daha basit ve daha hızlıdır.

Bağlantılar Köprünün bileşenleri ayrı ayrı üretildiğinde konvansiyonel ve lazer kaynak kullanılır. Farklı malzemelerden oluştuklarında bu gereklidir (örneğin, altından yapılmış bir sabitleme kaplaması ve metal-seramik yapay diş).

Seramik bileşikleri sadece tam seramik protezlerde kullanılır. Bunların nasıl yapıldığına dair bir açıklama bu kitabın kapsamı dışındadır ancak hijyenik erişilebilirlik ilkesi bu tür bağlantılara da uygulanmalıdır.

Hareketli bağlantı elemanları. Hareketli bağlantı elemanları daima yapay dişin çiğneme yükünün etkisi altına girmeyeceği şekilde tasarlanmıştır. Bu, daha küçük bağlantı elemanının girintisinin her zaman bağlantının çıkıntılı kısmının dayandığı sağlam bir tabana sahip olması gerektiği anlamına gelir. Bazen küçük yapay dişler ve kısa protezlerde karşı konulması gereken tek kuvvet budur ve tutucudaki girinti çok sığ olabilir. Bu, minimum hazırlık gerektiren sert tutuculu protezler için en yaygın tasarımdır.

Ancak daha uzun bir kolla protez Hareketli eklem aynı zamanda yapay dişlere etki eden yanal yer değiştirme momentine ve (hareketli eklemin mesial konumuyla) distale doğru yönlendirilen ve protez parçalarının ayrılmasına katkıda bulunan kuvvetlere de dayanmalıdır. Bu durumda bağlantı oluğu, pimin hafifçe yukarı aşağı hareket edebilmesi ve aynı zamanda tabana sağlam bir şekilde dayanabilmesi için güvercin kuyruklu ve konik olmalıdır.

Birkaç üretim yöntemi vardır. İlk olarak, girintili daha küçük bir tutucu mumla modellenebilir, daha sonra dökülebilir ve konik bir frezle bitirilebilir. Bundan sonra yapay dişe, ortaya çıkan boşluk şekline uyacak şekilde manuel olarak bir mum tabakası uygulanır ve mum şablonu kullanılarak döküm gerçekleştirilir. Çerçeveyi denemeden önce her iki parça birbirine bağlanır.

Bazı durumlarda çentik hazır bir döküm çerçeve üzerinde yapılabilir, daha sonra ağız boşluğuna yerleştirilir ve ardından hazırlanan destek dişleri de dahil olmak üzere ölçüler alınır.

Kullanılabilir hazır akrilik şablonlar, yapay bir dişin mum modeline ve daha küçük bir tutucuya yerleştirilmiştir. Daha sonra küçük tutucu ve protezin geri kalanı ayrı ayrı dökülür.

Gibi hareketli bağlantı elemanları Hazır metal oluklu bağlantı elemanları da kullanılır, ancak protez parçalarının hareketliliğinin keskin bir şekilde sınırlanabilmesi nedeniyle çok sert yapışma sağlarlar. Bu durumda, daha küçük tutucunun dayanak dişe normalden daha yüksek bir tutuculuk derecesine sahip olması gerekir.

Hazır vidalı bağlantılar Destek dişleri paralel değilse 2 parçayı bağlamak için sert sabitlemeli köprülerin parçası olarak kullanılır.

- İçindekiler bölümüne dön " "

Geçiş d-elemanları ve bağlantıları laboratuvar uygulamalarında, endüstride ve teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Biyolojik sistemlerde de önemli rol oynarlar. Önceki bölüm ve bölümde. Şekil 10.2'de demir, krom ve manganez gibi d-element iyonlarının redoks titrasyonlarında ve diğer laboratuvar tekniklerinde önemli bir rol oynadığından daha önce bahsedilmişti. Burada sadece bu metallerin endüstri ve teknolojideki uygulamalarına ve biyolojik süreçlerdeki rollerine değineceğiz.

Yapısal malzeme olarak uygulamalar. Demir alaşımları

Bazı d-elementler, esas olarak alaşım formunda olmak üzere yapısal malzemelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Alaşım, bir metalin bir veya daha fazla başka elementle karışımıdır (veya çözeltisidir).

Ana bileşeni demir olan alaşımlara çelik denir. Yukarıda tüm çeliklerin iki türe ayrıldığını söylemiştik: karbon ve alaşım.

Karbon çelikleri. Karbon içeriğine göre bu çelikler sırasıyla düşük karbonlu, orta karbonlu ve yüksek karbonlu çeliklere ayrılır. Karbonlu çeliklerin sertliği artan karbon içeriğiyle artar. Örneğin, düşük karbonlu çelik dövülebilir ve dövülebilir. Mekanik yükün kritik olmadığı durumlarda kullanılır. Karbon çeliklerinin çeşitli kullanımları Tabloda listelenmiştir. 14.10. Karbon çelikleri toplam çelik üretiminin %90'ını oluşturur.

Alaşımlı çelikler. Bu tür çelikler, çoğunlukla alüminyum, krom, kobalt, molibden, nikel, titanyum, tungsten ve vanadyum olmak üzere bir veya daha fazla metalin %50'ye kadar karışımını içerir.

Paslanmaz çelikler demir yabancı maddeleri olarak krom ve nikel içerir. Bu yabancı maddeler çeliğin sertliğini arttırır ve korozyona karşı dayanıklı hale getirir. İkinci özellik, çeliğin yüzeyinde ince bir krom (III) oksit tabakasının oluşmasından kaynaklanmaktadır.

Takım çelikleri tungsten ve manganez olmak üzere ikiye ayrılır. Bu metallerin eklenmesi sertliği, mukavemeti ve direnci arttırır.

Tablo 14.10. Karbon çelikleri

çeliğin yüksek sıcaklıkları (ısı direnci). Bu tür çelikler kuyu açmak, metal işleme aletlerinin kesici kenarlarını yapmak ve ağır mekanik yüke maruz kalan makine parçaları için kullanılır.

Silikon çelikler çeşitli elektrikli ekipmanların üretiminde kullanılır: motorlar, elektrik jeneratörleri ve transformatörler.

Diğer alaşımlar

Demir alaşımlarının yanı sıra diğer d-metallere dayanan alaşımlar da vardır.

Titanyum alaşımları. Titanyum kalay, alüminyum, nikel ve kobalt gibi metallerle kolaylıkla alaşımlanabilir. Titanyum alaşımları hafiflik, korozyon direnci ve yüksek sıcaklıklardaki dayanıklılık ile karakterize edilir. Uçak endüstrisinde turbojet motorlarında türbin kanatları yapımında kullanılırlar. Ayrıca tıp endüstrisinde, anormal kalp ritimlerini normalleştirmek için hastanın göğüs duvarına yerleştirilen elektronik cihazların yapımında da kullanılırlar.

Nikel alaşımları. En önemli nikel alaşımlarından biri Monel'dir. Bu alaşım %65 nikel, %32 bakır ve az miktarda demir ve manganez içerir. Buzdolabı kondansatör tüpleri, pervane aksları yapımında ve kimya, gıda ve ilaç endüstrilerinde kullanılır. Bir diğer önemli nikel alaşımı nikromdur. Bu alaşım %60 nikel, %15 krom ve %25 demir içerir. Alnico adı verilen alüminyum, kobalt ve nikelden oluşan bir alaşım, çok güçlü kalıcı mıknatıslar yapmak için kullanılır.

Bakır alaşımları. Bakır çok çeşitli alaşımların yapımında kullanılır. Bunlardan en önemlileri tabloda listelenmiştir. 14.11.

Tablo 14.11. Bakır alaşımları

Endüstriyel katalizörler

d-Elementler ve bileşikleri endüstriyel katalizörler olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Aşağıdaki örnekler yalnızca ilk geçiş sırasının d elemanları için geçerlidir.

Titanyum klorür. Bu bileşik, Ziegler yöntemi kullanılarak alkenlerin polimerizasyonunda katalizör olarak kullanılır (bkz. Bölüm 20):

Oksit. Bu katalizör, sülfürik asit üretimi için temas prosesinin bir sonraki aşamasında kullanılır (bkz. Bölüm 7):

Demir veya oksit. Bu katalizörler Haber prosesinde amonyak sentezi için kullanılır (bkz. Bölüm 7):

Nikel. Bu katalizör, margarin üretiminde olduğu gibi hidrojenasyon işlemleri sırasında bitkisel yağları sertleştirmek için kullanılır:

Bakır veya bakır(II) oksit. Bu katalizörler, etanal (asetik aldehit) üretmek üzere etanolün hidrojenini gidermek için kullanılır:

Rodyum (ikinci geçiş serisinin bir elementi) ve platin (üçüncü geçiş serisinin bir elementi) de endüstriyel katalizörler olarak kullanılır. Her ikisi de örneğin Ostwald prosesinde nitrik asit üretimi için kullanılır (bkz. Bölüm 15).

Pigmentler

D elementlerinin en önemli ayırt edici özelliklerinden birinin renkli bileşikler oluşturabilme yetenekleri olduğunu daha önce belirtmiştik. Örneğin, birçok değerli taşın rengi az miktarda d-metal yabancı maddelerinin varlığından kaynaklanmaktadır (bkz. Tablo 14.6). Renkli camların yapımında d elementlerinin oksitleri kullanılır. Örneğin kobalt (II) oksit cama koyu mavi renk verir. Çeşitli endüstrilerde pigment olarak bir dizi d-metal bileşiği kullanılmaktadır.

Titanyum oksit. Dünya titanyum oksit üretimi yılda 2 milyon tonu aşıyor. Ağırlıklı olarak boya sanayinde beyaz pigment olarak kullanılır, ayrıca kağıt, polimer ve tekstil sanayinde de kullanılır.

Krom bileşikleri. Krom şap (krom sülfat dodekahidrat) menekşe rengine sahiptir.Tekstil endüstrisinde boyama amaçlı kullanılır.Krom oksit yeşil pigment olarak kullanılır.Krom yeşili, krom sarısı ve krom kırmızısı gibi pigmentler kurşun (IV) kromattan yapılır. .

Potasyum hekzasiyanoferrat(III). Bu bileşik boyama, gravür ve ozalit kağıdın üretiminde kullanılır.

Kobalt bileşikleri. Kobalt mavisi pigmenti kobalt alüminattan oluşur. Mor ve mor kobalt pigmentleri, kobalt tuzlarının alkali toprak fosfatlarla çökeltilmesiyle üretilir.

Diğer endüstriyel uygulamalar

Şu ana kadar α-elementlerinin yapısal alaşımlar, endüstriyel katalizörler ve pigmentler olarak uygulamalarına baktık. Bu elemanların başka birçok kullanım alanı da vardır.

Krom, araba parçaları gibi çelik nesnelere krom kaplama uygulamak için kullanılır.

Dökme demir. Bu bir alaşım değil, ham demirdir. Kızartma tavaları, rögar kapakları ve gaz sobaları gibi çeşitli eşyaların yapımında kullanılır.

Kobalt. İzotop, kanser tedavisinde gama radyasyonu kaynağı olarak kullanılır.

Bakır, elektrik endüstrisinde tel, kablo ve diğer iletkenlerin yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca bakır kanalizasyon borularının yapımında da kullanılır.

d-Biyolojik sistemlerdeki elementler

d-Elementler birçok biyolojik sistemde önemli bir rol oynar. Örneğin yetişkin insan vücudu yaklaşık 4 gr demir içerir. Bu miktarın yaklaşık üçte ikisi kandaki kırmızı pigment olan hemoglobinden gelir (bkz. Şekil 14.11). Demir ayrıca kas proteini miyoglobinin bir parçasıdır ve ayrıca karaciğer gibi organlarda birikir.

Biyolojik sistemlerde çok küçük miktarlarda bulunan elementlere eser elementler denir. Masada 14.12 çeşitli minerallerin kütlesini gösterir

Tablo 14.12. Yetişkin insan vücudundaki ortalama makro ve mikro element içeriği

Manganez kanatlı hayvan yemlerinin önemli bir bileşenidir.

Mahsul bitkilerinin sağlıklı büyümesinde hayati bir rol oynayan mikro besinler birçok d-metal içerir.

yetişkin vücudundaki elementler ve bazı mikro elementler. Bu elementlerden beşinin birinci geçiş ışınının d-metallerine ait olduğu belirtilmelidir. Bunlar ve diğer d-metal iz elementleri biyolojik sistemlerde çeşitli önemli işlevleri yerine getirir.

Krom, insan vücudundaki glikoz emilim sürecinde yer alır.

Manganez çeşitli enzimlerin bir bileşenidir. Bitkiler için gereklidir ve kuş yemlerinin önemli bir bileşenidir, ancak koyun ve sığırlar için o kadar önemli değildir. Manganez insan vücudunda da bulunmuştur ancak bizim için ne kadar gerekli olduğu henüz belirlenmemiştir. Bol miktarda manganez bulunur. Bu elementin iyi kaynakları fındık, baharat ve tahıllardır.

Kobalt koyun, sığır ve insanlar için gereklidir. Örneğin vitaminde bulunur. Bu vitamin pernisiyöz anemiyi tedavi etmek için kullanılır; aynı zamanda DNA ve RNA'nın oluşumu için de gereklidir (bkz. Bölüm 20).

Nikel insan vücudunun dokularında bulunmuştur ancak rolü henüz belirlenmemiştir.

Bakır birçok enzimin önemli bir bileşenidir ve hemoglobin sentezi için gereklidir. Bitkilerin buna ihtiyacı vardır ve koyun ve sığırlar beslenmelerindeki bakır eksikliğine özellikle duyarlıdır. Koyun yemlerinde bakır eksikliği nedeniyle kuzularda konjenital deformiteler, özellikle de arka bacaklarda felç ortaya çıkar. İnsan beslenmesinde önemli miktarda bakır içeren tek besin karaciğerdir. Deniz ürünleri, baklagiller, kurutulmuş meyveler ve tahıllarda az miktarda bakır bulunur.

Çinko birçok enzimin bir parçasıdır. İnsülin üretimi için gereklidir ve solunum sürecinde önemli rol oynayan anhidraz enziminin ayrılmaz bir parçasıdır.

Sinik eksikliği ile ilişkili hastalıklar

1960'ların başında. A. S. Prasad, İran ve Hindistan'da, çocuklarda yavaş büyüme ve anemi ile kendini gösteren, gıdadaki çinko eksikliğiyle ilişkili bir hastalık keşfetti. O zamandan beri, diyetteki çinko eksikliğinin, ciddi yetersiz beslenmeden muzdarip çocuklarda gelişme geriliğinin ana nedeni olduğu belirlendi. Çinko, insan vücudunun bağışıklık sisteminin enfeksiyonlarla savaşamadığı T lenfositlerin faaliyeti için gereklidir.

Çinko takviyeleri, şiddetli metal zehirlenmesinin yanı sıra orak hücreli anemi gibi bazı kalıtsal hastalıklara da yardımcı olur. Orak hücreli anemi, Afrika'nın yerli popülasyonlarında bulunan kırmızı kan hücrelerinin doğuştan bir kusurudur. Orak hücreli anemisi olan kişilerde kırmızı kan hücreleri anormal (orak) bir şekle sahiptir ve bu nedenle oksijen taşıyamazlar. Bu, kırmızı kan hücrelerinin kalsiyumla aşırı doyması nedeniyle oluşur ve bu da hücre yüzeyindeki yük dağılımını değiştirir. Diyete çinko eklemek, çinkonun kalsiyum ile rekabet etmesine ve anormal hücre zarı şeklinin azalmasına neden olur.

Çinko takviyeleri ayrıca sinir sistemi bozukluklarından kaynaklanan anoreksi (iştah kaybı) tedavisinde de yardımcı olur.

O halde tekrar söyleyelim!

1. Dünyadaki en yaygın element demirdir ve onu titanyum izlemektedir.

2. d-Elementler bitkilerde, hayvanlarda ve değerli taşlarda eser elementler olarak bulunur.

3. Demirin endüstriyel üretimi için iki cevher kullanılır: hematit ve manyetit

4. Demir, demir cevherinin karbon monoksit ile indirgenmesiyle yüksek fırında üretilir. Cüruf şeklindeki yabancı maddeleri gidermek için cevhere kireçtaşı eklenir.

5. Karbon çelikleri esas olarak oksijen dönüştürme işlemi (Linz-Donawitz işlemi) kullanılarak üretilir.

6. Yüksek kaliteli alaşımlı çelikler üretmek için elektrikli eritme fırını kullanılır.

7. Titanyum, Croll işlemi kullanılarak ilmenit cevherinden elde edilir. Bu durumda cevherin içerdiği oksit ilk önce dönüştürülür.

8. Nikel pentlandit cevherinden elde edilir. İçerdiği nikel sülfür önce okside dönüştürülür ve daha sonra karbon (kok) ile metalik nikele indirgenir.

9. Bakır elde etmek için kalkopirit cevheri (bakır pirit) kullanılır. İçerisinde bulunan sülfür, sınırlı hava erişimi koşulları altında ısıtılarak azaltılır.

10. Alaşım, bir metalin bir veya daha fazla başka elementle karışımıdır (veya çözeltisidir).

11. Çelikler, ana bileşenleri olan demir alaşımlarıdır.

12. İçlerindeki karbon içeriği ne kadar yüksek olursa, karbon çeliklerinin sertliği de o kadar artar.

13. Paslanmaz çelik, takım çeliği ve silikon çeliği alaşımlı çelik türleridir.

14. Titanyum ve nikel alaşımları teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Madeni para yapımında bakır alaşımları kullanılır.

15. Klorür oksit nikel oksittir ve endüstriyel katalizör olarak kullanılır.

16. Renkli camların yapımında metal oksitler, pigment olarak ise diğer metal bileşikleri kullanılır.

17. d-Metaller biyolojik sistemlerde önemli bir rol oynar. Örneğin kandaki kırmızı pigment olan hemoglobin demir içerir.