Monthly Archives Kwiecień 2015

Wskutek bardzo wielkiej masy cząstek koloidowych w porównaniu z masą pojedynczych cząsteczek chemicznych liczba cząstek w roztworze koloidowym (w przypadku jednakowego stężenia wagowego) jest w odpowiednim stosunku mniejsza od liczby cząsteczek w roztworze o rozproszeniu cząsteczkowym. Wobec tego własności „osmotyczne” roztworu, tj. jego prężność pary nasyconej, temperatura wrzenia i krzepnięcia oraz ciśnienie osmotyczne, zależne wyłącznie od liczby, nie zaś od rodzaju cząsteczek (§ 42 i 43), w przypadku roztworów koloidowych prawie nie różnią się od odpowiednich własności czystego rozpuszczalnika. Oznaczenie wielkości cząstek koloidowych metodą np. kriometryczną lub ebułiometryczną wobec bardzo małej różnicy temperatur krzepnięcia lub wrzenia roztworu i rozpuszczalnika jest bardzo niepewne, zwłaszcza że najczęściej różnica ta spowodowana jest przez nieznaczne ilości elektrolitów, zanieczyszczających koloid. Z podobnych pomiarów można wyprowadzić tylko ten wniosek, że ciężar cząstek koloidowych, wyrażony w jednostkach ciężaru cząsteczkowego, jest liczbą bardzo wielką, rzędu kilkudziesięciu lub kilkuset tysięcy, a nawet i więcej. Wniosek ten potwierdzają wyniki pomiarów wykonanych innymi metodami.

Drugie prawo, do którego stosują się wszystkie przemiany chemiczne, znane jest pod nazwą prawa stałości stosunków. W myśl tego prawa ilości wagowe substancji wchodzące ze sobą w reakcję stoją do siebie, a także do ilości powstających produktów w ściśle określonych stosunkach, Na przykład 4 części wagowe siarki łączą się z 7 częściami żelaza, dając 11 części siarczku żelaza (liczby zaokrąglone). Gdyby wziąć nadmiar jednej z substancji reagujących (np. 7 części żelaza i 5 części siarki), nadmiar ten nie wejdzie -w reakcję i pozostanie niezmieniony. Określona ilość cynku wywiązuje z kwasem siarkowym zawsze tę samą ilość wodoru, niezależnie od ilości kwasu (byle ilość ta była wystarczająca do przereagowania z całą ilością cynku).

Pomiędzy stężeniami jonów H i OH- w rozcieńczonych wodnych roztworach elektrolitów istnieje więc ścisła zależność, wyrażona równaniem (VI,14). Znając [H ] można zawsze obliczyć [OH-] i odwrotnie. Dla scharakteryzowania kwasowości lub zasadowości roztworu można podawać stale stężenie tego samego rodzaju jonów, mianowicie jonów H. Że jednak zazwyczaj stężenie to wyrażone jest liczbą bardzo małą (zwłaszcza gdy chodzi o roztwory zasadowe), więc dla wygody zamiast samego stężenia podaje się jego logarytm dziesiętny. Logarytm ten we wszystkich prawie spotykanych w praktyce przypadkach jest liczbą ujemną. Umówiono się więc po prostu pomijać przed nim znak minus. Kwasowość lub zasadowość roztworu charakteryzuje więc logarytm .stężenia (ściślej aktywności) jonów wodorowych z przeciwnym znakiem, zwany wykładnikiem wodorowym i oznaczany symbolem pH (S dren sen, 1903): PH = – log10[H-] = log10 —. (VI, 15)

Opisane powyżej dwa rodzaje wiązań międzyatomowych, jonowe i kowalencyjne, stanowią przypadki skrajne, pomiędzy którymi istnieć może szereg typów pośrednich. W przypadku idealnego wiązania kowalencyjnego rozmieszczenie elektronów względem jąder obu połączonych atomów jest zupełnie symetryczne. Środek ładunków dodatnich przypada w tym samym punkcie, co środek ładunków ujemnych. Natomiast w przypadku idealnego wiązania jonowego wszystkie elektrony walencyjne skupiają się dokoła jednego z jąder. Rozmieszczenie ich względem obu jąder łącznie jest więc niesymetryczne, lecz każdy jon wzięty z osobna można uważać za zespół o symetrii kulistej. Środek ładunków dodatnich w takim idealnym wiązaniu jonowym przypada w jądrze atomu elektrycznie dodatniego, środek ładunków ujemnych — w jądrze atomu elektrycznie ujemnego.

Pod względem ilości, w jakiej występuje w dostępnej człowiekowi części wszechświata, wodór ustępuje niektórym innym pierwiastkom, zajmując dopiero dziewiąte miejsce {0,88%, por, tabl. 1, § 6). Jeśli jednak wziąć pod uwagę mały ciężar atomowy wodoru, tzn. jeśli porównywać ilości pierwiastków nie według liczby gramów, ale według liczby gramoatomów, wówczas wodór wysunie się na trzecie miejsce, tuż po krzemie. Niewielkie ilości wodoru występują w niektórych wyziewach wulkanicznych. Siady jego znajdują się też w powietrzu atmosferycznym, zwłaszcza w jego wyższych warstwach. Przeważną część ogól- nej ilości wodoru tworzy wodór związany z tlenem w wodzie, w której stanowi on Vg cześć na wagę. Prócz tego znaczne ilości wodoru związanego z węglem zawarte są w pokładach węgla kamiennego, złożach ropy naftowej oraz we wszystkich organizmach roślinnych i zwierzęcych.

Pomimo niezaprzeczalnych sukcesów osiągniętych przez teorię Bohra w interpretowaniu widma optycznego, jak również wielu innych własności wodoru, ma ona i braki, które w miarę postępu badań coraz bardziej wychodziły na jaw. Pomijając już pewną niczym nie uzasadnioną dowolność niektórych postulatów, leżących u podstaw tej teorii, oraz niejasność, z jaką przedstawia ona powstawanie kwantu energii promienistej o częstotliwości v podczas przeskoku elektronu z jednej orbity stacjonarnej na drugą, należy zaznaczyć, że w niektórych przypadkach, np. gdy chodzi o własności magnetyczne wodoru, teoria prowadzi do wniosków niezgodnych z wynikami obserwacji bezpośrednich. Poza tym zachowanie atomów wodoru wskazuje na to, że mają one symetrię kulistą, teoria Bohra natomiast, przedstawiająca atom na podobieństwo układu planetarnego, przewiduje dla atomu symetrię jednoosiową.

Roztwory kwasów, zasad i soli w wodzie oraz w innych cieczach o dużej stałej dielektrycznej różnią się od roztworów innych substancji swoją zdolnością przewodzenia prądu elektrycznego. Stąd nazywa się te substancje elektrolitami. Sposób przewodzenia prądu przez roztwory elektrolitów oraz przez elektrolity w stanie stopionym jest odmienny od sposobu przewodzenia przez metale. O ile bowiem przewodniki metaliczne podczas przepływu prądu nie ulegają żadnej widocznej zmianie (poza wzrostem temperatury), o tyle w roztworach elektrolitów zachodzą reakcje chemiczne, których produkty wydzielają się na elektrodach. Te przemiany chemiczne, spowodowane przez prąd elektryczny, noszą nazwę elektrolizy.

Ostatni możliwy do pomyślenia rodzaj układów, złożony z cząstek fazy gazowej rozproszonych również w gazie odpada, gdyż wszystkie gazy mieszają się z sobą w stosunkach dowolnych, tworzą więc zawsze tylko jedną fazę. –

Zgodnie z zasadą znaną pod nazwą zakazu Pauliego (1925), atom nie może zawierać dwóch elektronów, dla których wszystkie liczby kwantowe miałyby tę samą wartość. Opierając się na tej zasadzie, otrzymuje się liczby zawarte w ostatnich dwóch wierszach tablicy 16. Podane są tam maksymalne liczby elektronów, mieszczących się na pierwszych czterech poziomach atomu (wiersz ostatni) oraz na poszczególnych pod- poziomach (wiersz przedostatni). Liczby ostatniego wiersza dają się przedstawić za pomocą ogólnego wzoru 2n2.

Obok promieniowań 3 i Y, spotykanych również u naturalnych pierwiastków promieniotwórczych, występuje u sztucznych pierwiastków najczęściej promieniowanie pozytonowe. Promieniowanie a stwierdzono jedynie w odosobnionych przypadkach.

Nie jest sprawą przypadku, że z wyjątkiem jednego berylu (ewentualnie także helu) wszystkie „czyste” pierwiastki zajmują w układzie mr okresowym miejsca o numerach nieparzystych i w ogóle żaden z pierwiastków nieparzystych nie ma więcej niż' dwa izotopy trwałe. Również i ilościowo w skorupie ziemskiej atomy pierwiastków parzystych znacznie przeważają nad nieparzystymi (por. tabl. 1 w § 6).

Podług van’t Hoffa istnieje więc daleko idąca analogia pomiędzy stanem gazowym a stanem rozpuszczonym. I tu, i tam substancja jest rozproszona równomiernie po całej zajmowanej przez nią objętości w postaci pojedynczych cząsteczek. W obu przypadkach też ujawnia się dążność do zajmowania jak największej objętości. Analogii tej nie należy jednak posuwać zbyt daleko, albowiem pomiędzy gazem a substancją rozpuszczoną istnieje zasadnicza różnica. W teorii van’t Hoffa rozpuszczalnik odgrywa jedynie rolę ośrodka ciągłego, w którym substancja rozpuszczona może występować w stanie rozproszenia molekularnego. Nie należy zaś zapominać, że również i rozpuszczalnik ma budowę molekularną i że samo powstawanie roztworu jest wynikiem wzajemnego oddziaływania na siebie cząsteczek rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej, W myśl teorii kinetycznej ciśnienie gazu da się wyjaśnić jako- skutek nieustannych uderzeń jego cząsteczek o ścianki naczynia. Podobnej interpretacji brak dla ciśnienia osmotycznego. Jest ono jedynie wyrazem dążności rozpuszczalnika do wyrównania stężeń po obu stronach błony półprzepuszczalnej i występuje tylko tam, gdzie roztwór styka się z rozpuszczalnikiem poprzez taką błonę. Roztwór zawarty w naczyniu o ściankach nieprzenikliwych nie wywiera na nie żadnego innego ciśnienia poza ciśnieniem hydrostatycznym.

Omówiono dotychczas pięć rodzajów cząstek, powstających w wyniku naturalnego lub sztucznego rozpadu jąder atomowych, a mianowicie protony, neutrony, cząstki a, czyli heliony, elektrony i pozytony. Nie wszystkie jednak wymienione cząstki uważane są za elementarne składniki jąder atomowych. Obecnie przyjmuje się ogólnie, że jądra atomowe wszystkich pierwiastków składają się z protonów i neutronów, objętych ogólną nazwą nukleonów. Całkowita liczba neukleonów w jądrze określa jego masę, liczba zaś samych tylko protonów — ładunek elektryczny, czyli liczbę atomową. Jądra poszczególnych izotopów tego samego pierwiastka zawierają więc tę samą liczbę protonów, a różnią się jedynie liczbą neutronów. W myśl tego poglądu cząstka a składa się z dwóch protonów i dwóch neutronów. Być może, że jako układ szczególnie trwały odgrywa ona rolę wtórnego elementu budowy jądra. Co się zaś tyczy elektronów, te w myśl obecnych poglądów nie występują one jako takie w jądrach atomowych. Wyrzucenie elektronu z jądra w przemianie 6 następuje w wyniku przejścia neutronu w proton. Możliwa jest też i przemiana odwrotna, której towarzyszy powstawanie pozytonu.

Dalsze prążki, odpowiadające większym wartościom liczby n, leżą coraz bliżej siebie, skupiając się w pobliżu tzw. granicy serii widmowej, której położenie można znaleźć przyjmując n — oo = 3647 10-13 cm.