Monthly Archives Kwiecień 2015

W chwili odkrycia zjawiska sztucznej promieniotwórczości (1934) układ pierwiastków naturalnych od wodoru do uranu zawierał 4 luki, nie zajęte przez żaden znany pierwiastek. Odpowiadały one liczbom atomowym 43, 61, 85 i 87. W latach 1939—1940 stwierdzono powstawanie niewielkich ilości ostatnich dwóch pierwiastków wśród produktów rozpadu naturalnych pierwiastków promieniotwórczych (§ 138 i 320). Co do pozostałych dwóch wątpić należy, czy w ogóle istnieją w przyrodzie izotopy trwałe tych pierwiastków. Wynika to z tzw, reguły Matt a u c h a, w myśl której nie mogą istnieć trwałe izobary, których liczby atomowe różnią się o jedność. Wśród izotopów molibdenu (42) i ru- tenu (44) występują atomy o masach wyrażonych przez wszystkie liczby całkowite od 94 do 102. Podobnie masy izotopów neodymu (60) i samaru (62) zajmują wszystkie liczby całkowite od 142 do 150. W ten sposób dla trwałych izotopów pierwiastków 43 i 61, których ciężar atomowy powinien leżeć mniej więcej w tych granicach, nie ma wolnego miejsca. Na drodze sztucznych przemian jądrowych zostały jednak otrzymane izotopy promieniotwórcze również i tych pierwiastków.

Otrzymywanie, Zawarte w powietrzu lub gazach ziemnych helowce mogą być wyodrębnione bądź na drodze chemicznej, bądź też fizycznej. W skali laboratoryjnej wydziela się helowce z powietrza opisaną powyżej metodą Ramsaya. Można też związać tlen i azot równocześnie stosując węglik wapniowy (karbid) CaCa: 20aC2 J O 2CaO + 4C, CaO + Na > 2 CaCN2 + C.

Związki pierwiastków z tlenem noszą ogólnie nazwę tlenków. Znane są tlenki występujące w zwykłej temperaturze jako gazy (COa, SO2) bądź też ciecze (woda), bądź wreszcie jako substancje stałe (P2Ó5, MgO, Fe2C>3). Ze względu na zachowanie chemiczne dzieli się zwykle tlenki na dwie duże grupy, jakkolwiek od razu należy się zastrzec, że podział ten nie da się przeprowadzić ściśle. Tlenki będące typowymi przedstawicielami grupy pierwszej, łącząc się z wodą tworzą związki (wodorotlenki), które nadają wodnym roztworom smak gorzki i konsystencję „ługowatą”, przypominającą roztwór mydła. Roztwory takie mają zdolność zmieniania w charakterystyczny sposób zabarwienia niektórych związków organicznych, zwanych wskaźnikami (indykatorami). Na przykład lakmus barwi się na kolor niebieski, oranż metylowy — na żółty, fenoloftale- ina — na intensywny wiśniowoczerwony. Takie połączenia tlenków z wodą noszą nazwę zasad, same tlenki — tlenków zasadowych, pierwiastki zaś tworzące tlenki zasadowe — nazwę metali (np. sód, magnez).

Jak stwierdzono w § 74, charakter chemiczny pierwiastków zmienia się okresowo, jeżeli uszeregować je w kolejności rosnących liczb atomowych (rosnących ciężarów atomowych). Prawidłowość tę zauważył już Mendelejew i sformułował w swym słynnym ,,prawie okresowości”: „Wszelkie własności chemiczne i fizyczne pierwiastka są funkcją okresową jego ciężaru atomowego”. Prawo to daje wyraz poglądowi o istnieniu pewnego wspólnego elementu cechującego wszystkie formy materii — poglądowi wypowiadanemu w odmiennej formie już przez starożytnych filozofów greckich (§ 2), lecz później zupełnie odrzuconemu. W czasach najnowszych pogląd ten znalazł wyraz we współczesnych teoriach budowy atomu.

Wykrycie cięższych izotopów tlenu ma dość duże znaczenie teoretyczne. Właśnie tlen ze swym ciężarem atomowym, przyjętym dokładnie za 16, stanowił bowiem podstawę skali ciężarów atomowych. Skoro się okazało, że pierwiastek ten składa się z trzech rodzajów atomów, powstaje wątpliwość, czy za jednostkę ciężarów przyjmować nadal 1/16 przeciętnego ciężaru atomowego tlenu, czy też 1/16 ciężaru atomowego tylko samego izotopu lpO. W tej nowej skali przeciętny ciężar atomowy tlenu wyrazi się liczbą 16,004 zamiast jak dotychczas 16,00000. Rozróżnia się więc obecnie dwie skale ciężarów atomowych: dotychczasową „chemiczną”, opartą na podstawie śrO = 16,00, oraz „fizyczną”, przyjmującą 160 = 16,00. Różnica jest wprawdzie niewielka (około 0,025°/o), może mieć jednak znaczenie w dokładnych obliczeniach (por. § 113). W praktyce chemicznej stosuje się nadal skalę dotychczasową .

Przejście substancji ze stanu ciekłego w stan stały odbywać się może w dwojaki sposób. Niektóre ciecze, jak np. stopione szkło, smoła, klej itp., podczas oziębiania stają się coraz bardziej lepkie, uzyskując następnie konsystencję ciastowatą i wreszcie zastygają na masy szkliste, nie posiadające określonej postaci własnej, lecz przybierające kształt naczynia, w którym odbywało się krzepnięcie. Substancje takie nazywa się bezpostaciowymi. Podczas całego procesu zastygania substancja pozostaje jednolita temperatura jej stopniowo opada.

Stan układu materialnego, który w określonych warunkach (ciśnienie, temperatura) może być utrzymywany przez czas dowolnie długi, nosi nazwę stanu równowagi. Współistnienie faz w układzie wielofazowym uzależnione jest w określony sposób od ich liczby oraz od liczby składników niezależnych tworzących układ. Zmiana któregokolwiek czynnika, charakteryzującego stan równowagi (ciśnienie, temperatura, skład ilościowy poszczególnych faz) pociąga za sobą z reguły zmianę innych czynników, a może też spowodować zanik jednej z istniejących faz lub pojawienie się nowej. Liczba czynników, które mogą być zmienione dowolnie i niezależnie od siebie w szerszych lub węższych granicach bez zmiany liczby faz układu, nazywa się zmiennością lub stopniem swobody układu. Fizyk amerykański W...

Podobnie jak elektrony, również i jądra atomowe wykonywać mogą ruch obrotowy dokoła osi (spin jądrowy). W substancjach prostych o cząsteczkach dwuatomowych istnienie tego spinu ujawnia się w ich widmie optycznym. Na tej drodze udało się np. stwierdzić, że zwykły wodór składa się z dwu odmian, orto- i parawodoru, różniących się od siebie tym, że w ortowodorze kierunki spinów obu jąder atomowych w cząsteczce są zgodne, w parawodorze natomiast — przeciwne. Zwykły wodór zawiera w temperaturze pokojowej obie odmiany w stanie równowagi w stosunku orto : para = 3 :1. W temperaturach niższych stosunek ten zmienia się na korzyść odmiany para, tak iż w — 250°C trwała jest tylko odmiana para. Przez ponowne ogrzanie do temperatury pokojowej odmiana ta powoli tylko przekształca się w odmianę orto, można więc porównać jej własności z własnościami „zwykłego” wodoru. Przez takie porównanie stwierdzono występowanie pewnych różnic w niektórych własnościach fizycznych.

Wyłożony powyżej pogląd na budowę gazów wyjaśnia w zadowalający sposób ich nieograniczoną rozszerzalność. Gdy gaz zawarty jest w naczyniu, cząsteczki w swym ruchu termicznym uderzają o ścianki, co uzewnętrznia się w postaci ciśnienia gazu.

Roztwory koloidowe są układami w stanie równowagi nietrwałej. Dzięki silnemu rozwinięciu powierzchni rozdziału między fazami mają one w porównaniu z układami makroskopowo niejednolitymi pewien nadmiar energii powierzchniowej. Wskutek tego układy rozproszone powinny dążyć do zmniejszenia powierzchni rozdziału drogą łączenia się cząstek, czyli drogą koagulacji. Jeśli jednak roztwory koloidowe są na tyle trwałe, że mogą być przechowywane niekiedy przez czas bardzo długi bez dostrzegalnych zmian, to sądzić należy, że działają tu jakieś szczególne czynniki stabilizujące. Jednym z tych czynników jest ładunek elektryczny, jakim obdarzone są zwykle cząstki fazy rozproszonej. Przekonać się o tym łatwo, wytwarzając w roztworze koloidowym pole elektryczne. Rozpoczyna się wówczas wędrówka cząstek w kierunku elektrody o znaku przeciwnym znakowi ładunku cząstek. Zjawisko to, zwane, kalajorezą lub elektroforezą, jest zupełnym odpowiednikiem zjawiska elektrolizy w roztworach elektrolitów.

Zdarza się często, że kryształy wykazują identyczne własności nie tylko w kierunkach równoległych, lecz również i w innych kierunkach. Kierunki równorzędne są zawsze rozmieszczone w kryształach w sposób prawidłowy, symetryczny. Odpowiada im również symetryczne położenie odpowiednich elementów geometrycznych (ścian, krawędzi, naroży) zewnętrznej postaci kryształów.

Dość obszerną znajomość procesów chemicznych spotyka się też u ludów cywilizowanych Dalekiego Wschodu — Chińczyków i Indusów.

Rzecz jasna, że przewodnictwo właściwe (wyjąwszy niektóre roztwory bardzo stężone) rośnie wraz ze stężeniem elektrolitu. Jeśli jednak wziąć pod uwagę stosunek przewodnictwa właściwego x do stężenia c (tzw. przewodnictwo molowe lub równoważnikowe l — >(jc), to można stwierdzić, że stosunek ten rośnie ze wzrostem rozcieńczenia, gdyż wskutek wzrastającego stopnia dysocjacji coraz większy odsetek ogólnej liczby cząsteczek bierze udział w przenoszeniu ładunku elektrycznego przez roztwór. W roztworach bardzo rozcieńczonych przewodnictwo molowe dąży do pewnej wartości granicznej, odpowiadającej całkowitej dysocjacji elektrolitu (a = 1). Ta wartość graniczna oznaczana jest przez i nosi nazwę przewodnictwa granicznego lub przewodnictwa w rozcieńczeniu nieskończenie wielkim.

Stosując kilka wskaźników, można za pomocą metody kolorymetrycznej oznaczyć wykładnik wodorowy badanego roztworu z dokładnością paru dziesiątych jednostek pH. Wskaźniki stosuje się przede wszystkim w analizie ilościowej podczas miareczkowania kwasów zasadami (i odwrotnie) dla uchwycenia punktu zobojętnienia (por. § 36).