არისტოკრატი აირები

კიბის ქვეშ, სარდაფში, ცხოვრობდა მხატვარი. სიცივისგან ხელები უკანკალებდა, მაგრამ ფუნჯს ხელიდან არ უშვებდა. სიბნელისგან თვალები ეწვოდა, მაგრამ ხატვას თავს არ ანებებდა. სიღატაკეში გარდაიცვალა და ხალხს, რომელსაც მისი გენიალურობისა არ სჯეროდა, სამაგიერო იმით გადაუხადა, რომ თავისი საფლავიც არ დაუტოვა…
1962 წელი. პარიზი. საფრანგეთის საუკეთესო მუზეუმი – ლუვრი. ცხენოსანთა საპატიო ესკორტი პირველ დამთვალიერებლებს მიესალმება.

ეს ნიკალას ნახატების პერსონალური გამოფენაა მოცეკვავე მარგარიტას სამშობლოში.

1962 წელი. ვანკუვერი, კანადა. ინგლისელმა ქიმიკოსმა ნეილ ბარტლეტმა ქსენონის ჰექსაფთორპლატინატის სინთეზირება შეძლო. რეაქცია პლატინის ჰექსაფთორიდსა და ქსენონს შორის წარიმართა, რითაც კიდევ ერთხელ დამტკიცდა, რომ სათანადო პირობებში ინერტული აირები რეაქციაში შედიან.

დღეს ქიმიის არისტოკრატებზე – ინერტულ გაზებზე ვსაუბრობთ.

ჯერ გავიცნოთ – ვინ არიან, რა ჰქვიათ, სად ცხოვრობენ. 

მათი სახელებია: ჰელიუმი, ნეონი, არგონი, კრიპტონი, ქსენონი, რადონი.

ცნობილი იზოტოპები: ჰელიუმისა – ორი, ნეონისა და არგონისა – სამ-სამი, კრიპტონისა – ექვსი, ქსენონისა – ცხრა.
მისამართი: ქიმიურ ელემენტთა პერიოდული სისტემა, მერვე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფი. ასე ერთად აქ დაუდვიათ ბინა, თორემ წარმოშობით სხვადასხვა მხარიდან არიან: ჰელიუმი კოსმოსიდან გახლავთ; ნეონის ძირითადი მასა ატმოსფეროშია, ნაწილი კი ქანებშია დარჩენილი და მინერალურ წყლებს გამოაქვთ არგონთან ერთად; ურანის სპონტანური დაშლის შედეგად კრიპტონი მიიღება, ურანისა და თორიუმის სპონტანური გარდაქმნის შედეგად კი ქსენონი. კრიპტონისა და ქსენონის უმეტესი ნაწილი კოსმოსური წარმოშობისაა და დედამიწის ატმოსფეროშია შემოჭრილი. აი, რადონი მხოლოდ დედამიწის მიმდებარე ატმოსფეროშია და რაც უფრო მაღლა  ავდივართ, მით უფრო მცირდება მისი ოდენობა.

ქიმიური არისტოკრატების აღმოჩენის ამბავი ისეთი დრამატულია, რომ კარგი ქიმიური დეტექტივის საფუძვლად გამოდგება.

მე წერა არ მეზარება, თქვენ – კითხვა, ამიტომ ყველაფერს ახლავე მოგიყვებით.
ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჯონ რელეიმ, რომელიც აირთა სიმკვრივესა და მოლეკულურ მასებს იკვლევდა, შეამჩნია, რომ ჰაერიდან მიღებული აზოტი უფრო მძიმე იყო, ვიდრე ამონიუმის ნიტრატის დაშლით მიღებული იგივე გაზი. განსხვავება არც ისე დიდი, მაგრამ მუდმივი გახლდათ და აღემატებოდა ექსპერიმენტული ცვალებადობის ზღვარს. რელეიმ დახმარება სხვა მეცნიერებს სთხოვა. პირველი უილიამ რამზაი გამოეხმაურა და ერთობლივი კვლევით ქიმიკოსებმა პირველი ინერტული აირის –  არგონის არსებობა დაადგინეს.

რამზაიმ ამ მიმართულებით კვლევა განაგრძო და კიდევ ოთხი ახალი ინერტული გაზი აღმოაჩინა. ორი წლის დაძაბული შრომის ფასად მან მიიღო 300 მლ ქსენონი, რისთვისაც 77,5 მილიონი ლიტრი, ანუ 100 ტონა ჰაერის გადამუშავება მოუწია.

1899 წლის ერთ დღეს ერნესტ რეზერფორდმა თორიუმის რადიაქტიური დაშლისას აღმოაჩინა, რომ პროცესს უცნობი გაზის გამოყოფა ახლდა თან. ეს გაზი ინერტული აირების უკანასკნელი წარმომადგენელი რადონი აღმოჩნდა. ამ სახელით იგი უშუალო „ბირთვული წინამორბედის” – რადიუმის მიხედვით მონათლეს.

ელემენტები კი აღმოაჩინეს, მაგრამ მათ, თითქოს პირი შეკრესო, არავისთან ისურვეს რეაქციაში შესვლა – არც ქლორთან, არც მეტალებთან, არც მჟავებთან, არც ტუტეებთან… ერთი სიტყვით, სრული ინერტულობა გამოამჟღავნეს. ამიტომაც ეწოდათ ინერტული გაზები, ხატოვნად – „ქიმიის არისტოკრატები”.

აქ აუცილებლად დაიბადება ერთი კითხვა: რა საჭიროა ქიმიური ელემენტის აღმოჩენა, თუ ის ვერაფერში გამოვიყენეთ? საერთოდ, შეიძლება კი ასეთი ინერტული აირების გამოყენება?

შეიძლება და მერე როგორ!

ჰელიუმი ფართოდ გამოიყენება ბირთვულ ენერგეტიკაში. ჰელიუმით ატმოსფეროში ელექტროშედუღებას ახდენენ და უჟანგავ ფოლადს, ვოლფრამს და სხვა მეტალებს აწრთობენ. სამაცივრო დანადგარებში ძალიან დაბალი ტემპერატურის მისაღებად თხევადი ჰელიუმი გამოიყენება. მისგანვე იღებენ ხელოვნურ სასუნთქ ნარევს. სიმსუბუქისა და ინერტულობის გამო ჰელიუმს აეროსტატების ასავსებად იყენებენ.

მიყვარს უცხო ქალაქში ღამით სეირნობა. თითქმის ყოველ ნაბიჯზე შეხვდებით ფერადი ნათურებით აჭრელებულ სარეკლამო ბანერებს. ჰოდა, იცოდეთ, ეს ნათურები ნეონისა და არგონისაა. ამავე აირებს იყენებენ სხვადასხვა განათების (გზის მაჩვენებელი შუქურა, სასიგნალო ნათურა) მოსაწყობად. ნეონით ელექტროვაკუუმურ ხელსაწყოებსაც ავსებენ, არგონმა კი მეტალურგიულ და ქიმიურ პროცესებში პოვა გამოყენება.

კრიპტონი, ქსენონი და რადონი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკასა და ყოფა-ცხოვრებაში. კრიპტონი მცირე თბოტევადობის გამო სხვა ელნათურებზე, სულ მცირე, 30%-ით მეტ სინათლეს იძლევა, ამიტომ მისი გამოყენება ეკონომიკურად ხელსაყრელია. კრიპტონის ხელოვნური რადიაქტიური იზოტოპი გამოიყენება „ატომური ნათურების” დასამზადებლად, რომლებიც თითქმის 10 წლის განმავლობაში ელექტრობის მიწოდების გარეშე ანათებენ. მედიცინაში კრიპტონისა და ჟანგბადის ნარევს ზოგადსაანესთეზიო საშუალებად იყენებენ (ოღონდ შედარებით ძვირი ღირს).

ქსენონი ბირთვულ რეაქტორებში გამოიყენება თბური ნეიტრონების შთანმთქმელად.

რადონს რადონოთერაპიისთვის იყენებენ, მცირე კონცენტრაციით კი – სამკურნალო აბაზანებისთვისაც. მისი ჩასუნთქვა სახიფათოა, რადგან ხსნადობის გამო ორგანიზმში დიდხანს რჩება და ავთვისებიან სიმსივნეს იწვევს.
აქვე ისიც უნდა ითქვას, რომ ინერტული აირები მომწამლავი არ არის, მაგრამ თუ გარემოში მათი კონცენტრაცია გაიზარდა, ჟანგბადისა კი, პირიქით, შემცირდა, ადამიანმა შესაძლოა გონი დაკარგოს და მოკვდეს კიდეც.
ქიმიის არისტოკრატების აღმოჩენის შემდეგ მათი თვისებების შესწავლის დროც დადგა.

ჰელიუმი, ნეონი, არგონი, კრიპტონი, ქსენონი და რადონი თავისუფალ მდგომარეობაში უფერულია, ელექტრული განმუხტვის დროს კი საოცარ ფერებად ანათებს: ჰელიუმი – მომწვანოდ, ნეონი – ნარინჯისფრად, კრიპტონი  – მომწვანო-მოყვითალოდ, ქსენონი და არგონი – ცისფრად.

წყალში ეს აირები შედარებით ცუდად იხსნება. რაც მეტია მათი ატომური მასა, მით უკეთესია წყალში ხსნადობა. ორგანულ გამხსნელებში მათი ხსნადობა წყალში ხსნადობას აღემატება.

ინერტულ გაზებში მოქმედი ვან-დერ-ვაალსის ძალები, რომლებიც ატომების ურთიერთქმედებას განაპირობებს, ყველაზე სუსტია. ამ ძალების მოქმედება ინერტული აირების ატომების ზომებსა და ელექტრონულ ღრუბელთა დიფუზურობასთან ერთად იზრდება.

მოგვიანებით გაირკვა, რომ ეს ჩვენი არისტოკრატები სპეციფიკურ პირობებში მაინც კადრულობენ ქიმიურ პროცესებში მონაწილეობას. ამის დამადასტურებელ ფაქტებს ქიმიის ნებისმიერ სახელმძღვანელოში ნახავთ. ნეილ ბარტლეტმაც ხომ კიდევ ერთხელ დაადასტურა ეს 1962 წელს.

ამჟამად ქსენონის ცნობილი ნაერთების რიცხვი 100-ს აჭარბებს, კრიპტონისა – ორ ათეულს. სინთეზირებულია რადონის რამდენიმე ნაერთი. არგონისა მხოლოდ ე.წ. კლატრატებია ცნობილი, მაგ., Ar·6H20. აქ არგონი ქიმიურ ბმებს არ წარმოქმნის, ის ყინულის კრისტალურ მესერშია ჩართული. ჰელიუმისა და ნეონის ქიმიური ნაერთები ჯერჯერობით მიღებული არ არის.

საიდან შეიძლება ამ არისტოკრატების მიღება?

ბუნებრივი ნახშირწყალბადური გაზები ის ძირითადი წყაროა, რომლისგანაც ფართო საწარმოო მასშტაბით იღებენ ჰელიუმს. შესაძლებელია მისი მიღება ატმოსფეროს ჰაერიდანაც. თხევად-წილადური გამოხდით მიიღება ჰელიუმ-ნეონის ნარევი. თხევადი კრიპტონი და ქსენონი ჰაერის ყველაზე ნაკლებად აქროლადი კომპონენტებია, ამიტომ მათ მისაღებად საჭიროა თხევადი ჰაერის ნარჩენების წილადური გამოხდა. არგონს დიდი რაოდენობით შეიცავს ჰაერი, მაგრამ მისი გამოყოფა ძნელია, რადგან არგონის დუღილის ტემპერატურა აზოტისა და ჟანგბადის დუღილის ტემპერატურის ინტერვალშია მოქცეული. ამ გზით მიღებული არგონი შეიცავს აზოტს და ჟანგბადს, რომელთა მოსაცილებლად კვლავ საჭიროა წილადური გამოხდა ანუ რექტიფიკაცია. რადონი მხოლოდ რადიაქტიური წარმოშობისაა და მისი მიღება რადიუმის დაშლით შეიძლება. რადონის იზოტოპები მიიღება თორიუმისა და აქტინიუმის მწკრივში.
გუშინ ნიკალა და ინერტული აირები დამესიზმრა. ბევრი ვიფიქრე, რა საერთო უნდა ყოფილიყო მათ შორის…
ფიროსმანი სულით არისტოკრატი იყო. ინერტული აირებიც ხომ ქიმიის არისტოკრატები არიან. სიზმარი კი უთუოდ იმის მანიშნებელი იყო, რომ მათზე დამეწერა.
ჰოდა, აბა, წინააღმდეგობას ხომ ვერ გავუწევდი?

კომენტარები

comments