Monthly Archives Maj 2015

Szczególnie ciekawy przypadek stanowi izotopia wodoru. Tu bowiem różnica ciężaru atomowego izotopów dochodzi do 100%. Powoduje to już tak znaczne różnice we własnościach fizycznych (a po części i chemicznych) obu izotopów, że uznano za stosowne nadać izotopowi cięższemu osobną nazwę — deuter (od greckiego SeuTspoę = drugi) i osobny symbol chemiczny — D.

Powstają w ten sposób jony jedno- lub dwuujemne, w których występuje znów taka sama liczba elektronów i jednakowy ich układ jak u najbliższego helowca. Różnica polega jedynie na mniej- szym ładunku jądra, odpowiednio do mniejszej liczby atomowej i, co za tym idzie, na większej średnicy jonów. Rys. 49 przedstawia schematycznie układ elektronów w atomie neonu w zestawieniu z układem w atomach pierwiastków sąsiednich w stanie elektrycznie obojętnym oraz w postaci jonów1.

Spotyka się jednak wśród roztworów koloidowych, zwłaszcza lio- filowych, również i takie, które nie dają zjawiska elektroforezy, których cząstki zatem są pozbawione ładunku elektrycznego. Mimo to koloidy te należą zwykle do najtrwalszych i dla przeprowadzenia ich w stan żelu trzeba stosować stężenie elektrolitu, co najmniej kilkadziesiąt razy większe niż to, które wystarcza do koagulacji koloidów liofobowych. Czynnika powodującego trwałość tych koloidów upatrywać należy w silnej solwatacji ich cząstek, tj. przyłączaniu przez nie (prawdopodobnie wskutek adsorpcji) dużej liczby cząsteczek ośrodka dyspergującego, które tworzą dokoła cząstek koloidu rodzaj osłony, nie pozwalającej im skupiać się w większe zespoły przez bezpośrednie zetknięcie. Koagulację takich koloidów można zwykle wywołać bądź przez ogrzanie, które przeciwdziała adsorpcji (§ 59), bądź przez dodanie innego rozpuszczalnika, wpływającego również na usuwanie cząsteczek z powierzchni cząstki koloidowej, jak to ma miejsce np. podczas koagulacji hy- drozoli białka po dodaniu alkoholu.

Czysty nadtlenek wodoru przedstawia się jako syropowata ciecz, prawie półtora raza cięższa od wody, w cienkich warstwach bezbarwna, w grubszych — niebieskawa. Krzepnie niewiele poniżej 0°C, lecz daje się łatwo przechłodzić. Niewielkie ilości wody w silnym stopniu obniżają temperaturę krzepnięcia. Z wodą nadtlenek wodoru miesza się w każdym stosunku. W bardzo niskich temperaturach tworzy się hydrat, topniejący w — 51°C. Również i z niektórymi solami, zwłaszcza z boranami, H202 łączy się na nietrwałe związki, odpowiadające hydratom.

– Ciężary atomowe pierwiastków (1959)

L. at. Nazwa Sym bol Ciężar atomowy L, at. Nazwa G _ fc> O -IJ3 Ciężar atomowy L. at. Nazwa Sym bol Ciężar atomuwy

Jak wspomniano w § 50, dysocjacja słabego kwasu zostaje silnie cofnięta przez wprowadzenie do roztworu jego soli. Słaby kwas w obecności swojej soli występuje więc w roztworze praktycznie całkowicie w postaci niezdysocjowanej, a znajdujące się w roztworze aniony An— pochodzą z dysocjacji soli. Że zaś sól jest elektrolitem mocnym, więc stężenie anionu jest równe całkowitemu stężeniu soli.

W roku 1896 francuski fizyk Becquerel badając promieniowanie ciał fluoryzujących stwierdził, że metaliczny uran i wszystkie jego związki wysyłają samorzutnie nie znany dotychczas rodzaj promieni. Promienie te, niewidzialne dla oka, powodują jonizację powietrza, wywołują zaczernienie płyty fotograficznej oraz inne przemiany chemiczne, padając zaś na niektóre substancje, jak np. siarczek cynkowy, pobudzają ich świecenie. Promienie uranowe, jak je Becquerel nazwał, są dość przenikliwe przechodzą przez warstwy powietrza grubości kilku centymentrów, przez papier, a nawet przez cienkie blaszki metalowe. Zagadnieniem promieni uranowych zajęła się bliżej M. S k ł o d o w- ska-Curie. Stwierdziła ona przede wszystkim, że natężenie promieniowania preparatu uranowego jest ściśle proporcjonalne do zawartości w nim uranu i niezależne od rodzaju związku chemicznego, w jakim pierwiastek ten występuje. Jest ono więc własnością atomową uranu. Z innych znanych podówczas pierwiastków również tor okazał się obdarzony podobną własnością. Natężenie promieniowania M. Curie badała, mierząc szybkość opadania listków w umieszczonym w pobliżu preparatu uranowego elektroskopie listki traciły swój ładunek tym szybciej, im silniejsza była jonizacja otaczającego powietrza, a więc im intensywniejsze było promieniowanie.

Z wartości defektu masy można sądzić o wielkości energii potencjalnej, a więc i o trwałości danego jądra atomowego. Jądro jest tym trwalsze, im mniejsza jest jego energia potencjalna, czyli im większy defekt masy. Z przebiegu krzywej na rys. 85 wynika więc, że jądra pierwiastków leżących w układzie w pobliżu chromu są szczególnie trwałe. Dużą trwałością odznaczają się też jądra /’He, l2C i “’O, którym na wykresie odpowiadają punkty, leżące znacznie powyżej krzywej. Natomiast końcowe pierwiastki układu okresowego, położone na opadającej części krzywej, nacechowane są małą trwałością, co znajduje swój wyraz w ich zdolności do samorzutnego rozpadu.

Ten ostatni łączy się z drugim atomem tlenu, tworząc cząsteczkę O2. Elektroliza siarczanu potasowego prowadzi więc do utworzenia w roztworze wodorotlenku potasowego i kwasu siarkowego z równoczesnym wydzieleniem gazowego wodoru i tlenu. Są to wszystko wtórne produkty elektrolizy.

Krzywe kreskowane na rysunku 21 odpowiadają stanom równowagi nietrwałej. Jak widać z wykresu, we wszystkich warunkach w zetknięciu z roztworem nasyconym siedmiohydrat jest fazą nietrwałą, gdyż jego krzywa rozpuszczalności na całym przebiegu leży powyżej krzywej dla dziesięciohydratu.

Gdy na stężony roztwór soli naleje się ostrożnie czystej wody, unikając mechaniczniego wymieszania, wówczas po pewnym, niekiedy dość długim czasie sól przeniknie do górnej warstwy i nastąpi samorzutnie całkowite wyrównanie stężeń. Proces ten nazywa się, jak wiadomo, dyfuzją. Szczególnie pięknie można go zademonstrować na roztworze substancji zabarwionej, np. siarczanu miedziowego. Ta dążność do wyrównania stężeń występuje i wówczas, gdy oddzieli się roztwór od rozpuszczalnika błoną przenikliwą dla rozpuszczalnika, lecz nie przepuszczającą substancji rozpuszczonej. Jako takie, tzw. „błony półprzepusz- czalne”, służyć mogą: pergamin, pęcherz wołowy, a także sztucznie sporządzone błony z celulozy o najrozmaitszym stopniu przenikliwości. W przypadku umieszczenia błony półprzepuszczalnej pomiędzy roztworem a rozpuszczalnikiem wyrównanie stężeń nastąpić może jedynie' w ten sposób, że rozpuszczalnik przenikać będzie poprzez błonę do roztworu. Wyobraźmy sobie teraz naczynie zamknięte o ściankach pół- przepuszczalnych, wypełnione całkowicie roztworem i zaopatrzone w długą rurkę pionową (rys. 26). Naczynie to zanurzone jest w czystym rozpuszczalniku. W dążeniu do wyrównania stężeń po obu stronach błony rozpuszczalnik będzie przenikał do wnętrza. Objętość roztworu wzrasta, przez co poziom jego w rurce wznosi się dopóty, dopóki powstałe wskutek tego ciśnienie hydrostatyczne słupa cieczy nie przeciwstawi się dalszemu przenikaniu rozpuszczalnika do naczynia.

Ważniejsze własności fizyczne wody zestawione są w nagłówku § 31. Godne uwagi są pewne anomalie, jakie wykazuje woda w porównaniu z innymi substancjami. Do tych anomalii należy przede wszystkim sposób, w jaki objętość wody ciekłej zmienia się z temperaturą. Podczas

W roku 1886 Arrhenius zwrócił uwagę na fakt, zaobserwowany nieco wcześniej przez Raoulta, że wszystkie elektrolity dają w roztworze nienormalnie duże odchylenia od prawa Raoulta i prawa van’t Hoffa, tym większe na ogół, im lepiej przewodzą prąd. Aby więc uzgodnić obniżenie prężności pary ,lp albo zmianę temperatury wrzenia lub krzepnięcia roztworu JT, znalezione doświadczalnie, z wartością wynikającą z równań (IV,la), (IV,2), (IV,2a), (IV,3), trzeba prawą stronę tych równań pomnożyć przez współczynnik empiryczny i (współczynnik van’t Hoffa), którego znaczenie fizyczne wyniknie z dalszych wywodów.

Za pomocą ekranu z siarczku cynkowego można też oznaczyć tzw. zasięg promieni a, tj. maksymalną odległość od źródła promieniowania, do której sięga jeszcze ich działanie. Jak wykazały pomiary, zasięg ten w powietrzu w zwykłych warunkach jest rzędu kilku centymetrów i zależy od rodzaju pierwiastka promieniotwórczego. Dla radu np, wynosi on 3,30 cm, dla uranu — 2,63 cm. Dzięki pomysłowemu urządzeniu udało się też C. T, R. Wilsonowi (1911) uwidocznić tory cząstek « podczas przechodzenia przez gaz. W tzw. komorze Wilsona, napełnionej nasyconą parą wodną, wytwarza się przez raptowne rozprężenie i wywołane tym oziębienie stan przesycenia. Cząstki « na swej drodze poprzez gaz powodują jonizację jego cząsteczek, a utworzone jony stanowią ośrodki kondensacji przesyconej pary. Wzdłuż toru cząstki cc powstaje więc smuga mgły, złożonej z drobniutkich kropelek wody. Dla lepszego uwidocznienia tej smugi rzuca się na nią silne światło boczne i obserwuje na ciemnym tle. Można także utrwalić obraz toru cząstki a na płycie fotograficznej. Rysunek 34 przedstawia wygląd takiego zdjęcia, Tory poszczególnych cząstek, wychodzące z substancji promieniotwórczej we wszystkich kierunkach, mają przeważnie kształt linii prostych. Na niektórych tylko występują lekkie odchylenia od kierunku prostoliniowego, a do całkiem wyjątkowych należą przypadki wyraźnego załamania tych torów. Na podstawie kinetycznej teorii gazów należałoby natomiast oczekiwać, że cząstka «, zderzając się na swej drodze z cząsteczkami gazu o masie zazwyczaj wielokrotnie przewyższającej masę samej cząstki, powinna biec torem zygzakowatym. Z obliczeń wynika, że wzdłuż drogi paru cm, jaką cząstka a przebiega w gazie, liczba zderzeń wynosić powinna kilka tysięcy. Stąd wniosek, że cząstki a mogą swobodnie przenikać przez cząsteczki lub atomy gazu, nie napotykając z ich strony oporu. Przestrzeń uważana dotychczas za objętość własną atomu jest więc właściwie próżna, a składniki, z których w myśl hipotezy Rutherforda atom jest zbudowany, zajmują tylko drobny ułamek tej objętości.