Szimat segít

Ezen az oldalon találod meg Szimat segítségeit, amelyek a játék során egyre nagyobb mennyiségben állnak rendelkezésedre. A segítségek fordulóról fordulóra továbblendítenek, ha esetleg elakadnál...


Szimat első segítsége:„Lángfestés"

Régi tapasztalat, hogy különböző fémsókat a lángba szórva a láng elszíneződik. Erre az egyik legjobb példa, amikor gázlángon főzés közben kevés konyhasó kerül a gázégőhöz közel. Az addig kékes láng színe intenzív sárga lesz. Réz-sók (pl. rézacetát) a lángot zöldre festik, akár a bór vegyületek. A kálcium sója téglavörös/narancsvörös színt ad.

A jelenség magyarázatára addig kellett várni, míg az atom szerkezete ismertté nem vált. Az elektronpályák energiaszintjei és a rajtuk elhelyezkedő elektronok alapján már könnyen megérthető, hogy egyes elemek miért festik a lángot, mások pedig miért nem. Magas hőmérsékleten a legkülső elektronok (vegyérték elektronok) a gerjesztés hatására magasabb energiájú pályára ugranak. A gerjesztést követően visszatérnek az eredeti pályájukra. A pályák közötti energiakülönbséget fotonok formájában sugározzák ki. Amennyiben a fotonok hullámhossza a látható fény tartományába esik, színesnek látjuk a lángot. Mivel az elemek eltérő atomszerkezettel bírnak, így a kibocsájtott fotonok hullámhosszai különbözőek, és az adott elemre jellemzőek. Ez lehetőséget ad mind a minőségi (hullámhosszak), mind mennyiségi (intenzitás, amplitúdó) elemzésre.”

 

 

 

Arany

Az arany a természetben elemi formájában, mint termés arany megtalálható. Szennyezőként réz és ezüst a leggyakrabb. A tiszta arany vörösessárga színű és puha, könnyen formálható fém. Akár 0,1µm vékonyságú fóliát is lehet belőle készíteni. Ezt hívják aranyfüstnek. Ötvözéssel a mechanikai tulajdonságai javíthatóak. Keményebb, kopásállóbb lesz. A tiszta arany pénzeket „harapás próbával” is azonosítani lehetett. Ötvözéssel nem csak a mechanikai tulajdonságok változnak, hanem az ötvöző anyag fajtájától és mennyiségétől függően az ötvözet színe is változik. Az ókorban az arany mellett már ismerték a rezet és az ezüstöt is, így ezek álltak rendelkezésre a „hamisításhoz”

Az arany tisztaságát karátban határozzák meg. 24 karát (10000‰ ) jelenti a tiszta aranyat. Leggyakrabban  használt tisztaság a 18 és a 14 karát (750‰ és 585‰). 14 karát alatt az aranyötvözet kémiai ellenállóképessége jelentősen csökken, könnyen korrodálódik

Az alábbi ábra mutatja, hogy miként változik az arany színe az ötvöző fémek mennyiségétől

 

forrás: By Original image: Metallos - File:Ag-Au-Cu-colours-english.svg, GFDL, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15894542


Sűrűség meghatározása

A sűrűséget többféle képen is meg lehet határozni. Definíció szerint a sűrűség a tömeg és térfogat hányadosa. Így tömeg és térfogat mérésével az értéke kiszámítható. Gázok esetén a sűrűség meghatározást a gáztörvény értelmében a nyomás (p), térfogat (V), anyagmennyiség és a hőmérséklet ismeretében is számolható. Folyadékok és szilárd testek esetén a nyomást extrém (kicsi vagy nagy) esetekben kell csak figyelembe venni, hatása elhanyagolható. Oldatok esetén a koncentráció ismeretében táblázatokból a sűrűség kiolvasható. Fordítva ez már nem egyértelmű, mert azonos sűrűséghez több koncentráció érték is tartozhat. (lsd az ecetsav példát).

Tehát a sűrűség minden anyagra, anyagkeverékre adott nyomáson és hőmérsékleten jellemző érték. Viszont itt kell megjegyezni, hogy két különböző anyag elegyítése során a sűrűség NEM számolható a két anyag sűrűségéből és mennyiségéből! A sűrűség értéke legjobban úgy értelmezhető, hogy egy adott térfogatot (teret) az adott anyagok milyen szerkezetben, milyen szorosan tudnak kitölteni.

Hidrosztatikai mérésekkel akár közvetlenül a sűrűséget lehet meghatározni. A mérés elve Arkhimedesz megfigyelésén alapul.

Az egyik ilyen eszköz az aerometer (1. ábra), ami folyadékok sűrűségmérésére alkalmas. A sűrűségmérő három fő részre osztható. Alul található a súlypontja, leggyakrabban söréttel, ólomgolyókkal töltve. Közepén egy kiöblösödő, levegővel teli tartály, mely egy vékony, hosszú, beosztásokkal ellátott üvegcsőben végződik. Az üvegcső mindkét vége leforrasztott. Az öblös részben, ami a folyadékba merül, gyakran hőmérőt is elhelyeznek. Ilyen mérőt használnak például a borászok a must cukorfokának (cukor koncentrációjának) meghatározására.

Az aerometer addig merül a folyadékba, míg az általa kiszorított folyadék tömege azonos nem lesz a saját tömegével. A merülési mélység a sűrűséggel arányos(3. ábra). A folyadék felszínnel egy síkban (meniszkusz) a skálán közvetlenül a sűrűség értékét lehet leolvasni. Mustfokoló esetén nem a sűrűséget tüntetik fel, hanem a cukor koncentrációját.

1. ábra Aerometer

2. ábra
Az ecetsav sűrűsége a koncentráció függvényében

3. ábra
Az aerometer használata
(ecetsav sűrűsége különböző koncentrációnál)

 

Fényjelenségek

A fény elektromágneses sugárzás. Ahhoz hogy egy anyag fényt bocsájthasson ki, gerjeszteni kell. Gerjesztés hatására magasabb energiájú állapotba kerül, az alaphelyzetbe való visszatéréskor az energiát elektromágnesese sugárzás formájában leadja. Amennyiben a a sugárzás hullámhossztartománya a látható fény tartományába esik, beszélünk fényről.

Az atomok, molekulák szerkezetéből következik, hogy nem nyelhetnek el, illetve nem bocsájthatnak ki akármilyen energiájú sugárzást. Az elnyelt és kibocsájtott elektromágneses hullám frekvenciája, illetve frekvenciái ujjlenyomat szerűen jellemzőek az anyagokra.  Modern analitikai eszközök alapulnak ezen a viselkedésen.

Az anyagok által kibocsájtott fényjelenségeket a gerjesztés módja szerint több csoportba sorolhatjuk.

Az anyag hőmozgása következtében kibocsájtott sugárzás a hőmérsékleti sugárzás.
Gondoljunk például az izzó vasra. Minél melegebb a vas, annál sárgásabb a kibocsájtott fénye. A kovácsok régen a vas színéből tudták megállapítani, hogy mikor a legalkalmasabb az alakításra.
De például ezért világít a gyertya lángja, mert a láng közepében az égés elégtelen, korom is keletkezik. A láng hőmérsékletén a szénrészecskék sárga fényt bocsájtanak ki.  Így már érthető, hogy egy tökéletesen égő gázláng szinte színtelen, míg az telítettlen szénhidrogéneknek, amelyek égése tökéletlen,  világító lángja van.

A nem termikus eredetű fénykibocsájtást hívjuk lumineszcenciának. Ezen belül is, a gerjesztés módjától függően, további kategóriákba sorolhatók a fényjelenségek.

Így beszélhetünk például :

-     Kemolumineszcenciáról, ahol kémiai reakció következtében jön létre a fénykibocsájtás. Legismertebb a luminol és a hidrogénperoxid reakciója. Lúgos közegben a H2O2 bomlásából eredő aktív oxigén hatására a luminol oxidálódik és a reakció folyamán keletkezett gerjesztett  3-amino-ftálsav amikor alapállapotba visszatér kék fényt sugároz ki. A vas például katalizálja a H2O2 bomlását, ezzel elősegítve a luminol átalakulását. Ez az alapja a klasszikus vérnyom kimutatásnak. (A vörösvértestben a hemoglobin tartalmazza vas iont)


A világító rudak, karperecek is hasonlókép működnek. Összetételük ipari titok. A műanyagrúd két üvegkapszulát tartalmaz, ami a meghajlítás hatására összetörik és a kétféle anyag reakciója révén a rúd világítani kezd. Akár egy-két órán át is képes világítani.

 -     Biolumineszcenciáról, ahol az élő szervezetben zajló folyamatok hozzák létre a fénykibocsájtást. Egyik (hazánkban is)  legismertebb fénykibocsájtó élőlény a szentjános bogár.
A világító kukuzsó (Pyrophorus noctilucus) dél-amerikában honos pattanó bogár féle. Olyan erős a fénye, hogy a helyi indiánok lámpásként használják őket.

-     Fotolumineszcenciáról. Ide tartozik a fluoreszkálás és foszforeszkálás. Az anyagot fény segítségével gerjesztik. Amennyiben azonnal visszasugározza az „elnyelt” energiát, beszélünk fluoreszkálásról . Ha a           besugárzás és a visszasugárzás között időeltérés van, foszforeszkálásról beszélünk. Így tehát ha a gerjesztés (bevílágítás) megszűnik, a fluoreszkálás is azinte azonnal abbamarad, míg a foszforeszkálá még egy jó ideig, több percig is, fennmarad. Ezért például a biztonsági feliratoknál stroncium-oxid-aluminát alapú foszforeszkáló tulajdonságú festéket alkalmaznak.

-     Radiolumineszcenciáról, amikor a becsapódó sugárzó részecske gerjeszti az elektront és kényszeríti magasabb energiájú pályára. Rutherford kísérleteiben spintariszkópot (gr. spinthér szikra ; szkopein nézni, vizsgálni) használt a sugárzó anyagok vizsgálatára. Ezen kísérletei vezették az alfa és a bétasugárzás felfedezéséhez és a kísérlet eredményeiből következtetett az atommag létezésére. 

Alkímisták álma, az aranykészítés titka

Ólom (82Pb)

 

 

Higany (80Hg)

 

 

nuklid jele

bomlási mód(ok)

leány izotóp

nuklid jele

bomlási mód(ok)

leány izotóp

178Pb

 

 

171Hg

 

 

179Pb

172Hg

180Pb

 

 

173Hg

 

 

181Pb

α (98%)

177Hg

174Hg

β+ (2%)

181Tl

175Hg

α

171Pt

182Pb

α (98%)

178Hg

176Hg

α (98,6%)

172Pt

β+ (2%)

182Tl

β+ (1,4%)

176Au

183Pb

α (94%)

179Hg

177Hg

α (85%)

173Pt

β+ (6%)

183Tl

β+ (15%)

177Au

184Pb

α (>99)

180Hg

178Hg

α (70%)

174Pt

β+ (ritka)

184Tl

β+ (30%)

178Au

185Pb

α (>99)

181Hg

179Hg

α (53%)

175Pt

β+ (ritka)

185Tl

β+ (47%)

179Au

186Pb

α (56%)

182Hg

180Hg

β+ (52%)

180Au

β+ (44%)

186Tl

α (48%)

176Pt

187Pb

β+ (98%)

187Tl

181Hg

β+ (64%)

181Au

α (2%)

183Hg

α (36%)

177Pt

188Pb

β+ (91,5%)

188Tl

181Hg

α (8,5%)

184Hg

182Hg

β+ (84,8%)

182Au

189Pb

β+ (99,6%)

189Tl

α (15,2%)

178Pt

α (0,4%)

185Hg

183Hg

β+ (74,5%)

183Au

190Pb

β+ (99,1%)

190Tl

α (25,5%)

179Pt

α (0,9%)

186Hg

183Hg

β+

183Au

191Pb

β+ (99,987%)

191Tl

184Hg

β+ (98,89%)

184Au

α (0,013%)

187Hg

α (1,11%)

180Pt

192Pb

β+ (99,99%)

192Tl

185Hg

β+ (94%)

185Au

α (0,0061%)

188Hg

α (6%)

181Pt

193Pb

β+

193Tl

186Hg

β+ (99,92%)

186Au

194Pb

β+ (100%)

194Tl

α (0,016%)

182Pt

α (7,3·10−6%)

190Hg

187Hg

β+

187Au

195Pb

β+

195Tl

α (1,2·10−4%)

183Pt

196Pb

β+

196Tl

188Hg

β+

188Au

α (3·10−5%)

192Hg

α (3,7·10−5%)

184Pt

197Pb

β+

197Tl

189Hg

β+

189Au

197Pb

β+ (81%)

197Tl

α (3·10−5%)

185Pt

IT (19%)

197Pb

190Hg

β+

190Au

α (3·10−4%)

193Hg

α (5·10−5%)

186Pt

198Pb

β+

198Tl

191Hg

β+

191Au

199Pb

IT (93%)

199Pb

192Hg

EC

192Au

β+ (7%)

199Tl

α (4·10−6%)

188Pt

200Pb

β+

200Tl

193Hg

β+ (92,9%)

193Au

201Pb

EC (99%)

201Pb

IT (7,1%)

193Hg

β+ (1%)

201Tl

194Hg

EC

194Au

202Pb

EC (9%)

202Tl

195Hg

IT (54,2%)

195Hg

α (1%)

198Hg

β+ (45,8%)

195Au

IT (90,5%)

202Pb

196Hg

 

203Pb

EC

203Tl

197Hg

IT (91,4%)

197Hg

IT

203Pb

EC (8,6%)

197Au

204Pb

 

198Hg

 

205Pb

EC

205Tl

199Hg

IT

199Hg

206Pb

 

200Hg

207Pb

IT

207Pb

201Hg

 

 

208Pb

202Hg

209Pb

β

209Bi

203Hg

β

203Tl

210Pb

β (100%)

210Bi

204Hg

 

α (1,9·10−6%)

206Hg

205Hg

β

205Tl

211Pb

β

211Bi

IT

205Hg

212Pb

β

212Bi

206Hg

β

206Tl

213Pb

β

213Bi

207Hg

β

207Tl

214Pb

β

214Bi

208Hg

β

208Tl

215Pb

 

 

209Hg

 

 

210Hg

 

 

Rövidítések:

 

A

Z

Neutronszám

β

Negatív béta bomlás

 

0

+1

-1

β+

Pozitív béta bomlás

 

0

-1

+1

α

Alfa bomlás

-4

-2

-2

EC

Elektronbefogás

0

-1

+1

IT

Izomer átmenet

0

0

0

 

 

Arany (79Au)

 

nuklid jele

felezési idő

169Au

150 µs

170Au

310µs

171Au

30µs

172Au

4,7 ms

173Au

25 ms

174Au

139ms

175Au

100 ms

176Au

1,08 s

177Au

1,462 s

178Au

2,6 s

179Au

7,1 s

180Au

8,1 s

181Au

13,7s

183Au

42,8 s

184Au

20,6 s

185Au

4,25perc

186Au

10,7 perc

187Au

8,4 perc

188Au

8,84 perc

189Au

28,7 perc

190Au

42,8perc

191Au

3,18óra

192Au

4,94 óra

193Au

17,65 óra

194Au

38,02óra

195Au

186,098 nap

196Au

6,1669 nap

197Au

Látszólag stabil

198Au

2,69517 nap

199Au

3,139nap

200Au

48,4perc

201Au

26 perc

202Au

28,8 s

203Au

53 s

204Au

39,8 s

205Au

31 s