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)
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