История открытия инертных газов

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ

Уже после открытия аргона, когда семья благородных газов еще не была известна, Рамзай писал Рэленк «Не кажется ли Вам, что есть место для газообразных элементов в конце первой колонны периодической системы, т. е. между галогенами и|щелочными металлами?» Изучив свойства гелия, определившие ему место в конце первого периода таблицы элементов, равно как аргону — в конце третьего периода, Рамзай утвердился во мнении, что подобные же элементы — притом именно газы — должны завершать и другие периоды. Во всяком случае газообразным должно быть то вещество, которое займет последнюю клетку второго периода.
 
В сентябре 1897 г. Рамзай выступил на научном собрании в Торонто (Канада) с докладом, озаглавленным «Неоткрытый газ». Пользуясь методом Менделеева, он предсказал существование газа, плотность которого близка к 10, а атомный вес к20. Еще двумя годами раньше Лекок де Буабодран, также основываясь на методе Менделеева, предсказал атомные веса трех последующих благородных газов; 20,0945; 84,01; 132,71. Любопытно, что этот ученый взял на себя смелость ставить прогноз атомного веса с точностью до четвертого знака, что сам Менделеев избегал делать.
 
Где искать новый газ? Рамзай, как и другие ученые, этого не знал. Было перебрано немалое число минералов,
вод различных источников, не забыты были и посланцы Вселенной — метеориты. В спектрах газов, выделенных из некоторых образцов, попадались линии гелия и аргона, но никаких новых линий, которые можно было бы отнести к неизвестному элементу, не обнаруживалось. Возникла мысль: не содержится ли новый газ в аргоне или гелии как скрытая примесь? Однако опыты по разделению гелия и аргона, проведенные Рамзаем и Колли, не увенчались успехом. Тогда в сотрудничестве с Траверсом Рамзай вновь обратился к воздуху.
 
Траверс настолько усовершенствовал систему глубокого охлаждения газов, что экспериментаторы могли работать с очень большими количествами жидкого воздуха, и им стал доступен жидкий водород.
Из предыдущих опытов они знали, что при медленном испарении жидкого воздуха гелий улетучивается первым. Разыскиваемый газ по летучести и другим свойствам должен находиться где-то между гелием и аргоном; на это указывало его место в периодической таблице. Значит, рассудили Рамзай и Траверс, новый газ надо искать в первой испаряющейся порции воздуха совместно с гелием.
 
Когда эту фракцию выделили, поместили в газоразрядную трубку и пропустили электрический ток, появился яркий свет. В спектре было множество красных, оранжевых, желтых и зеленых линий; впоследствии их насчитали несколько сот. Газ оказался химически инертным и был назван неоном, что по-гречески значит «новый». Этим именем газ был обязан восклицанию «новый!», вырвавшемуся у двенадцати летнего сына Рамзая, который, зайдя в лабораторию отца, неожиданно увидел ярко-красное свечение только что полученного газа.
 
Открытие криптона предшествовало открытию неона и было почти случайным. Оно явилось следствием ошибки Рамзая, который, желая выделить из воздуха гелий, пошел вначале по ложному пути. Он пытался получить этот газ из остатков, получающихся при медленном испарении воздуха, иными словами — из наиболее высококипящих фракций. Разумеется, гелия там не было, но в спектре этих фракций Рамзай увидел две блестящие линии — желтую и зеленую, расположенные в местам, не соответствующих ни одному известному элементу. Так был открыт криптон. Он оказался вдвое тяжелее аргона, а в воздухе его содержится в 5 раз меньше, чем гелия — примерно 0,0001 объем. %. Название «криптон» было дано в память о тех трудностях, которые пришлось преодолеть при его выделении в относительно чистом виде. И это название подлинно нового газа не пришлось менять, подобно названию «земного гелия».
 
Пятый инертный газ уже уверенно стали искать в самой высококипящей фракции жидкого воздуха, после отгонки гелия, водорода, неона, кислорода, азота и, наконец, аргона. Остаток представлял собой сырой (т. е. неочищенный) криптон. Однако остаток после очистки имел голубое свечение и давал особый спектр с линиями от оранжевого до фиолетового цвета. Его нарекли именем ксенон («чужой») в знак того, что в криптоновой фракции воздуха он выглядел посторонним, чужаком. В воздухе его оказалось крайне мало: около двух миллионных долей объемного процента.
 
О необычайной для того времени тонкости экспериментального искусства Рамзая и Траверса можно судить по тому факту, что индивидуальность ксенона как нового химического элемента они установили, работая с 0,2 см³ этого газа, а для изучения физических свойств использовали менее 4 см³. В общей же сложности эти ученые в течение двух лет получили менее 300 см³ ксенона, переработав для этого 77,5 млн. л воздуха, т. е. 100 т.
 
Итак, в конце XIX столетия, всего за четыре года, стали известны пять недеятельных элементов. Теперь уже ни у кого не вызывали сомнения их места в периодической системе. Более того, трем из них — неону, криптону и ксенону — места были определены заранее. 16 марта 1900 г. в Лондоне произошла встреча Менделеева и Рамзая. Оба ученых пришли к согласному мнению о необходимости ввести новую группу в периодическую систему элементов. Именно она явилась логически необходимым звеном между галогенами, обладающими наиболее выраженными электроотрицательными свойствами, и электроположительными щелочными металлами. Идея создания отдельной группы инертных газов была высказана также бельгийским химиком А. Эррерой в статье, опубликованной за 11 дней до встречи Менделеева с Рамзаем. В 1903 г. вышло 7-е издание «Основ химии» Менделеева, где была помещена периодическая таблица, включавшая отдельную группу инертных газов.
 
Более шести десятилетий инертные газы объединялись в отдельную группу, имевшую нулевой номер. Теперь принято включать их в восьмую группу в качестве главной подгруппы.
Статья на тему История открытия инертных газов