Keemilised elemendid ja nende tekkelugu (0)

Keemilised elemendid ja nende tekkelugu
Tänapäeval tuntakse 112 erinevat elementi. Neist on looduses kindlaks tehtud 92, seega 20 on valmistatud tehislikult. Teadusajaloo andmeil hakati esmalt uurima tahkeid aineid, sest neid on kõige kergem käsitseda ja enamasti on neil ka iseloomulik värvus. Sellele järgnesid vedelikud, mida kõiki seostati veega. Kõiki gaase kujuteldi algul õhu eri liikidena, nagu vedelikke eri vetena. Iga keemilise elemendi avastamisega kaasnes väga palju laboratoorseid katseid. Ma üritan mõnest siin rääkida.
Vesinik(H) - meile tuntud element on ka ühtlasi kõige kergem gaas . Paljud alkeemikud on täheldanud, et kui metalle töödelda happega , eraldub mingi gaas, mis põhjustab sageli plahvatusi. N. Lemery kirjeldas nn. "põleva õhu" saamist raua ja väävelhappe reageerimisel. Lomonossov arvas , et see põlev aur ei ole midagi muud kui flogiston . 1766. aastal eraldas selle põleva auru puhtal kujul ja uuris tema omadusi inglise keemik Henry Cavendish. Ta tuvastas selle gaasi omadused: hingamiseks kõlbmatu, õhuga segatult põleb süütamisel ja plahvatab sageli ning on väga kerge. Gaasi tiheduse määramiseks kaalus Cavendish kolvi happe ja tsingiga enne katset ja pärast gaasi eraldumist. Gaasi aga kogus kolbi ja määras tema ruumala ning siis arvutas tiheduse. 1787.a. soovitas prantsuse keemik Guyton de Morveau anda sellele nimetus hüdrogene (kreeka keeles hydõr tähendab vett ja gennao on sünnitan).
Üheks teenekaks teadlaseks elementide avastamise alal oli rootslane Carl Wilhelm Scheele . Tema alustas esimesena nn "tuliõhu" uurimist . Scheele kuumutas elavhõbeoksiidiga täidetud nõud, kust eralduvad gaasimullikesed kogunesid vee kohal paiknevasse kuplisse. Siis kuplisse viidi hõõguv pird , süttis see ereda leegiga põlema, isegi hõõguv raudtraat süttis. Nii saadi hapnikku esimest korda ja aasta oli 1772.
Ka inglise keemik Joseph Priestley uuris nn "tuliõhku" ehk eluõhku ehk "flogistonivaba õhku". Oma uurimiste tulemusena leidis, et uue gaasi tulle juhtimisel tõuseb seal temperatuur. Ta võttis kaks ühesugust klaaskuplit, neist ühe all oli harilik õhk ja teise all hapnik. Kummagi kupli alla pani ta hiire ja jäi jälgima hiirte käitumist. Priestley üllatuseks elas hiir samas ruumalas avastatud gaasis hiir 30 minutit, kui õhuga täidetud kupli all vaid 15 minutit.
Priestley tööd viis lõpule prantsuse teadlane Antoine Laurent de Lavoisier , kes kordas inglise teadlase katseid elavhõbedaga, muutes selle tagiks (elavhõbeoksiidiks). Ülejäänud õhk põlemist ega hingamist ei soodustanud. Oksiidi kuumutamisel eraldus seesama õhu hulk, mis ülejäänuga segunedes moodustas esialgse õhu. Siit järeldas Lavoisier, et õhk koosneb nn. puhtast ehk elustavast õhust ja lämmatavast õhust. See nn. eluõhk sai hiljem nimetuse oxygenium (oxys - hapu ja gennao - sünnitan) ehk hapnik. Hapniku sümboliks on O.
1827.a. sai välja paistev saksa keemik, Friedrich Wöhler metalli, mida mitte keegi ei olnud kunagi näinud. Algul eraldas Wöhler metalli keemilisest ühendist halli pulbrina, mis peenestamisel omandas metallilise läike. Katsed saada metalli kangina või suurte teradena jäid tulemusteta. Enne kui neid katseid kroonis 1845.a. edu, kulus 18 aastat püsivaid otsinguid. Wöhler sai uut metalli nööpnõelapeasuuruste teradena. Kuna uue metalli saamise lähtaineks olid ammu tuntud maarjased (ladina keeles – alumen ), siis hakati ka metalli nim alumiiniumiks. Alumiiniumi sümboliks on Al.
1893.a juhtis inglise füüsik Rayleigh tähelepanu sellele, et õhu lämmastiku erikaal erineb keemilisel teel lämmastikuühendite lagundamisel saadud lämmastiku erikaalust. Vahe oli küll väga väike, aga ületas ikkagi tunduvalt võimaliku katsevea . Huvitudes sellest asjaolust võttis Rayleigh ühes keemik Ramsay’ga õhu koostise väga täpsele uurimisele. Rayleigh juhtis õhulämmastiku ja hapniku segust läbi elektrisädemeid. Hapniku ja lämmastiku ühinemisel tekkinud lämmastikoksiidi sidus ta leelisega ja juhtis järelejäänud gaasi üle kuumade vaselaastude. Alles jäi mingit tundmatut gaasi 1/120 õhu algmahust. Ramsay eraldas õhust hapniku, sidus järelejäänud gaasist hõõguva magneesiumi abil lämmastiku ja sai umbes 100 cm2 tundmatut gaasi, mis ei reageeri keemiliselt millegagi. See gaas nimetati argoniks(Ar).
Broomi(Br) avastas 1826 aastal prantsuse keemik A. J. Balard (1802 - 1876) ja uuris selle ühendeid. Berülliumi(Be) avastas 1798 . N. L. Vauquelin. Metallilist berülliumi sai esimesena F. Wöhler 1828. a. Düsproosiumi(Dy) avastas ühenditena 1886 . aastal prantsuse keemik F. Lecoq de Boisbaudran (1838-1912). Lihtainena avastati düsproosium 1906. aastal. Fermiumi(Fm) avastasid 16 jaanuaril 1953a. ameerika teadlane A. Ghioroso tuumaplahvatuste saadustes. Selle tekkimisel oli uraanituum neelanud 17 neutronit. 100. element nimetati Enrico Fermi auks fermiumiks.
Henning Brand Hamburgist püüdis valmistada "filosoofilist kivi" uriinist. Sel eesmärgil aurutas ta kokku suure hulga uriini ja kuumutas õhu juurdepääsuta pärast aurutamist saadud siirupitaolist jääki, segas liiva ja puusöega. Brand sai tulemuseks ebatavaliste omadustega aine, mis helendas pimedas. Keeva vette visatud tükk eraldas aurusid, mis põlesid õhus tiheda valge suitsu eraldumisega, mis vees lahustamisel moodustas happe. 1680.a. sai Inglismaal fosforit Boyle . 1743.a. leidis keemik A. Marggraff fosfori saamise täiuslikuma meetodi ja avaldas oma andmed avalikult. Valge fosfor(P) on tahke kristalne aine.
1870. aastal D. J. Mendelejev ennustas elementi järjekorra numbriga 87. Alles 1931. aastal kasutas Ameerika füüsik Fred Allison niinimetatult magnet- optilist uurimismeetodit ja leidis mineraal lepitoliinist kauaoodatud ekatseesumi. Ta pani sellele nimeks Virgiinium (V) ja ruttas selle sümbolit kirjutama tühjaks jäänud 87-sse ruutu . Kuid see oli ebaõnn, sest magnet-optiline meetod, mida Allison kasutas, oli ekslik oma põhiprintsiibis. 1938. aasta lõpul otsustas prantslane Marguerite Perey kontrollida Meyeri, Hessi ja Penethi unustatud katseid. Marguerite Perey, et aktiivium oli võimeline kiirgama kaht liiki osakesi- alfa- ja beetakiiri. Siis uuris Marguerite Perey hoolikalt tema harude produkte. Ühte neist, mis kiirgas beetakiiri ja oli väga lühikese elueaga, ei olnud kunagi veel looduses varem fikseeritud. 9. mail 1939. aastal teatas Marguerite Perey, et element järjekorranumbriga 87 on avastatud ja oma kodumaa Prantsusmaa auks nimetas ta selle Frantsiumiks(Fr).
1648.a., mil saksa keemik ja arst Johann Glauber sai niiske keedusoola kuumutamisel sütel ja eraldunud suitsu kondenseerimisel tugeva happe, mida ta nimetas “soolapiirituseks”. Uurinud “soolapiirituse” vesilahuse omadusi, nimetas inglise keemik Priestley selle soolhappeks. 1774 . a. leidis rootsi keemik Scheele, et soolhape annab kuumutamisel mangaanperoksiidiga kollakasrohelise gaasi – kloori(Cl).
20. septembril 1875. A. loeti Pariisis Teaduste Akadeemia koosolekul ette prantsuse keemiku Lecoq de Boisbaudraini kiri keemilise elemendi avastamise kohta spektraalanalüütiliselt, mille ta nimetas oma kodumaa Prantsusmaa auks galliumiks(Ga). Avastatud element oli kõikide omaduste poolest sarnane ekaalumiiniumiga. Boisbaudran ei määranud algul õigesti galliumi tihetust, vähendas seda. Dimitri Ivanovitši Mendelejevi ennustatud tihedusele umbes 6,0 vähendas Boisbaudrian arvuni 4,7. D.I.Mendelejevi kirjutas Boisbaudranile kirja, milles ta viitas oletatavale veale. Ta kordas hoolikalt uurimisi ja veendus, et vene keemikul, " Sankt -Peterburi professoril, kes mitte kunagi ei olnud hoidnud galliumi oma käes ", oli õigus. Galliumi tihedus oli tõepoolest 5,84.
Lavrentsium(Lr) avastati 1961 a. USA´s, California kiirguslaboris. Lavrentsiumi avastajateks olid Albert Ghiorso, Torbjorn Sikkeland, Almon Larshja Robert M. Latimer . Nad pommitasid kaliforniumi aatomeid booriioonidega. Neil õnnestus saada umbes 2 milligrammi kaliforniumi. Nõukogude teadlased soovitasid lavrentsiumi nim. Inglise teadlase E. Ruthefordi auks raderfordiumiks. Ameerika keemiaühingu liikmed eelistasid lavrentsiumi nimetada California kiirguslabori looja E. O. Lawrence´i järgi.
1817. aastal avastas rootsi keemik A.Arfedson suhteliselt haruldase mineraali pentaliidi analüüsil uue keemilise elemendi. Hiljem avastati see element ka mõnedes mineraalides, mis kuuluvad kõvade kivimite koostisse. Seda elementi nimetati Liitiumiks(Li). See sõna tuletati kreekakeelsest sõnast lithos, Mis tähendab kivi.
Plaatina (Pt) oli inimkonnale tuntud juba kauges minevikus. Muinas-Egiptuse XII dünastia ajast pärinevates kuldesemetes on kõrge plaatinasisaldus. Vanas Roomas arvati plaatina olevat plii erim ( Plumbum candidum). 1557 . a nimetas itaalia poeet Julius Caesar Scaliger plaatinat hispaaniakeelse plata (= hõbe) järgi hõbedakeseks e. kassihõbedaks. 1750. a ilmus Inglise filosoofiakirjas William Watsoni ja William Brownriggi kirjutis “Poolmetallist nimega plaatina del Pinto”. Seda loetakse esimeseks teaduslikuks artikliks plaatinast. Metall ei jõudnud Euroopasse enne 18. sajandit, aga siis saabus tõeline buum ning Louis XVI tõstis ta "metallide kuninga" seisusse.
1940 a. avastasid G.T.Seaborg, E.M.McMillan, J.W. Kennedy ja A.C.Wahl Berkeleyss USA-s tuumareaksiooni tulemusena uue metalli. Nad nimetasid selle plutooniumiks planeedi Pluuto järgi. Plutoonium (Pu) on aktinoidide juurde kuuluv hõbedane radioaktiivne metall. Õhu käes tuhmub ta kollaseks. Omaduste poolest sarnaneb ta uraaniga.
Talliumi(Tl) nimetus tuleb kreeka keelest - thallos, roheline võrse või oks. Talliumi avastas 1861. aastal Crookes. Element nimetati ilusa rohelise joone järgi, mille abil tuvastati aine. Puhas tallium on sinakasvalge metall, mida leidub väikestes kogustes maakoores.
Terbiumi(Tr) ajalugu algas 1787. aastal, kui vanas mahajäetud karjääris Rootsi küla Ytterby lähedal leidis Rootsi armee leitnant Karl Arrhenius uue mineraali, mille ta nimetas üterbiidiks. Küla nime järgi, mille lähedalt teadlane ja suurepärane ohvitser, nüüd surnud Karl Arrhenius leidis kunagi kivi, mis sisaldas avastatud elemente, nimetati neid erbiumiks ja terbiumiks
Telluur(Te) avastati aastal 1782 . a. Müller von Reichensteini poolt mineraali sülviniidis hõbeda ja kulla ühendina. 1798.a. uuris M. Klaproth telluuri üksikasjalisemalt ja nimetas elemendi Maa auks telluuriks (ladina keeles tellus – maa).
Tehneetsiumi(Tc) avastasid 1937.a. E.G Segre ja ameerika teadlane C. Perrier molübdeeni tuumade pommitamisel deuteeriumituumadega. Tehneetsiumil pole leitud mingit bioloogilist tähtsust.
Nobeeliumi(No) sünteesimisest 1957.aastal Stockholmis töötanud rahvusvaheliste teadlaste rühm. Nobeeliumi toodeti ja avastati esmaselt aprillis 1958.aastal Albert Ghiorso.
Rubiidium(Rb) avastati 1861. aastal Bunseni ja Kirchhoffi poolt Heidelbergis, Saksamaal. Nimi rubiidium tuleneb ladina keelsest sõnast " ruber ", mis tähendab sügavpunast.
Magneesium (Mg) on oma nime saanud Vana-Kreeka linna Magnesia järgi.Selle metalli avastajaks on sir Humphry Davy, kel õnnestus 1808. aastal saada seda metalli puhtal kujul.
Germaaniumi(Ge) olemasolu ennustas 1872. D.I. Mendelejev ja nimetas selle elemendi ekasiliitsiumiks; germaaniumi avastas 1886. aastal C. Winkler. Heeliumi avastas 1868.a J. Jaanssen ning temast sõltumatult J. N.Lockyer ja E.Frankland.
Lämmastiku(N) avastas Daniel Rutherford 1772 aastal Edinburgis. Põlemist mittesoodustava gaasina nimetati teda algul “mürgiseks õhuks”.
1898 a. avastasid Marie ja Pierre Curie looduslikke uraaniühendeid uurides radioaktiivse elemendi, mille nad nimetasid polooniumiks(Po).
Indium avastati 1863. aastal ühest taimest.Avastajateks olid Ferdinand Reich ja Hieronymus Theodor Richter . Indium avastati Saksamaal.
Kaliforniumi(Cf) sünteesis 1950. a. Glenn Seaborgi töörühm kuuriumi aatomi tuumade kiiritamisel alfaosakestega. 1952. a. avastati seda elementi termotuumapommi plahvatussaadustes.
Tseesium (Cs) sai oma nimetuse kahe helesinise joone järgi, mis on hästi nähtavad tema spektris , ning mille järgi avastasid selle 1860. a. Saksamaal Bunsen ja Kirchhaff.
Rootsi keemik P. T. Cleve avastas tuuliumi(Tm) 1879.a. erbiumoksiidis, mida omal ajal sai Marignae üterbiidist. Üterbiumoksiidi eraldumisel ja mida peeti inviduaalselt puhtaks aineks. Vaevarikka ja täpse eraldumise tulemusena jaotas Cleve erbiumoksiidi kolmeks oksiidiks, mis erinesid aluselisuse astme poolest. Ühest neist asus erbium, ülejäänud sisaldasid tundmatuid elemente. Üks nimetati holmiumiks ja teine tuuliumiks.
Uraan (U) avastati 1789. aastal. Nimi Uraanium on saadud plaaneedi Uraani järgi. Uraan on praeguseni ajaloo kõige uuem metall.
Vanaadiumi (V) avastas 1801. a Mehhiko keemik ja mineroloog A.M del Rio. Element sai nime muinasskandinaavia armastuse jumalanna Vanadise järgi.
Elavhõbe(Hg) sai oma nime Rooma jumala Merkuuri järgi. Elavhõbedat tunti Hiinas ja Indias. Seda on leitud Egiptuse hauakambritest aastast 1500 eKr. Hiinas, Indias ja Tiibetis arvati, et elavhõbe pikendab eluiga, parandab luumurde ja säilitab üldiselt head tervist. Vanad- kreeklased tegid sellest määret ja vanad-roomlased kasutasid seda kosmeetikas . 500 a. eKr tehti teiste metallide ja elavhõbedaga sulameid. 18. sajandi keskpaigast kuni 19. sajandi keskpaigani loputati elavhõbeda nitraadiga loomanahkasid Hg(NO3)2•2H2O. See eraldas karvad naha küljest. 1941. aastal keelati elavhõbeda kasutamine nahatööstustes kuna see oli äärmiselt mürgine.
Kaaliumi (K) avastas Humphrey Davy. Luteetsiumi(Lu) avastasid 1907 a. G. Urbain ja C. James. Seleeni(Se) avastas J. J. Berzelius aastal 1817. Titaani(Ti) avastas 1791. aastal inglise keemik W. Gregor . Volframi(W) avastasid 1783dal aastal hispaania teadlased J. Ja F. D'Elhuyar. Üterbiumi avastas 1878 J.C.G. de Marignac ( 1817- 1894) .