Путешествие в Страну элементов

Надежным помощником ученых оказываются радиоактивные изотопы серы и в первую очередь сера-35. Этот изотоп дает возможность изучать детальный механизм разнообразных химических процессов, в которых участвует сера, позволяет приоткрыть завесу над ее ролью в организмах растений и животных, помогает во многих сложных экспериментах. Меченая сера — один из самых перспективных радиоизотопов.

В истории почти каждого химического элемента есть свои замечательные вехи, научные открытия, после которых значение его возрастает неизмеримо. Открытие деления урана, обнаружение ценнейших полупроводниковых свойств у германия, доказательство сверхпроводимости и сверхтекучести жидкого гелия… Такой перечень можно продолжить для очень многих представителей периодической системы. «Бенефисом» серы явилось промышленное получение серной кислоты. Но вряд ли будет фантазией предположить, что сере еще суждено пережить второе рождение.

Рождающие соли

Они очень активны, эти элементы: соединяясь с большинством металлов, они дают соли. Поэтому их назвали галогенами, что в переводе на русский язык означает «солероды».

Группа солеродов состоит из пяти элементов: фтора, хлора, йода, брома и астата. Последний, самый тяжелый галоген — астат в природе фактически не встречается; он был получен в 1940 году искусственным путем.

Галогены расположены в седьмой группе периодической системы. Известно, что чем правее и выше находится неметалл в периодической таблице, тем с большей энергией стремится он заполнить свой внешний электронный слой до восьми электронов. Не удивительно, что галогены очень реакционно-способны; они сильные окислители. Расположенные в таблице Менделеева правее всех других неметаллов, галогены образуют своеобразный активный «полюс» периодической системы.

Среди галогенов строго соблюдается и другая закономерность: чем выше стоит элемент в таблице, тем он более активен.

Фтор — это газ с очень резким ядовитым запахом. Он самый сильный окислитель среди всех элементов. Молекула фтора, как и всех галогенов, состоит из двух атомов. Атомы фтора связаны между собой очень сильно. Чтобы превратить фтор в жидкость, необходима температура –187 °C.

Хлор — тоже газ с очень неприятным запахом, но он менее агрессивен, чем фтор. В то время как фтор бесцветен, цвет хлора — зеленовато-желтый. Отсюда и его название: «хлорос», по-гречески «зеленый».

Следующий представитель семейства галогенов, бром, — жидкость, тяжелая, маслянистая, красно-бурого цвета. Пары брома ядовиты, у них неприятный резкий запах. Название «бром» в переводе с греческого означает «зловонный». Бром менее активен, чем хлор.

Последний существующий в природе галоген — йод представляет собой летучие темно-бурые кристаллики со знакомым всем специфичным запахом. Каждый предыдущий галоген вытесняет последующий из его соединений.

Как их открыли…

Активность газообразных галогенов причиняла много неприятностей исследователям, пытавшимся выделить их. Особенно это относится к фтору…

Существование неизвестного элемента в плавиковом шпате подозревали еще химики XVIII века, но выделить не смогли.

История открытия фтора трагична: ценою здоровья и жизни заплатили за свою любознательность первые исследователи.

Английский химик Дэви в 1810 году пытался получить фтор электролизом плавиковой кислоты, но эта попытка привела лишь к разрушению платиновых и серебряных приборов и сильному отравлению ученого, что, по-видимому, и было причиной его преждевременной смерти. Затем зловещий невидимка убил одного из братьев Кнокс, членов Ирландской академии. В борьбе с ним погиб бельгийский профессор Луйэ, тяжело пострадали французы Гей-Люссак и Тенар. Не открытый еще элемент был неимоверно активен… И все же в 1886 году француз Муассан получил фтор электролизом расплавленного бифторида калия KF·HF в платиновом аппарате. Полученный им газообразный фтор был очень дорог: он «съедал» платиновые электроды. На грамм полученного газа расходовалось 5–7 граммов драгоценного металла.

В настоящее время фтор получают тем же самым способом, которым его в свое время получал Муассан. Только вместо платины используют никель, графит или уголь.

Впервые получил хлор шведский химик К. Шееле действием соляной кислоты (тогда она называлась муриевой) на пиролюзит, минерал состава MnO₂·xH₂O. Это произошло в 1774 году.

Шееле считал хлор «дефлогистированной муриевой кислотой», то есть соляной кислотой, потерявшей свой флогистон. Если учесть, что многие химики того времени принимали за флогистон водород, то можно сказать, что Шееле был недалек от истины. По Лавуазье выходило, что флогистон — это кислород с обратным знаком. Так хлор оказался «окисленной муриевой кислотой», окислом гипотетического элемента мурия, а не элементом. Признать хлор элементом — значило признать, что соляная (муриевая) кислота состоит из водорода и хлора, что в корне противоречило кислородной теории кислот Лавуазье.