Category Bez kategorii

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.

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.