Category Bez kategorii

Najtrwalszy z ośmiu znanych izotopów berkelu, 2/‘7Bk, ma okres pół- trwania około 7000 lat, podczas gdy okres półtrwania najtrwalszego spośród 11 izotopów kalifornu, 2:jlCf, wynosi 660 lat.

Innego dowodu na istnienie izotopów u pierwiastków niepromienio- twórczych dostarczyły badania J. J. Thomsona (1913) nad tzw. promieniami anodowymi. Promienie te, wykryte przez Goldsteina (1886), powstają w rurce próżniowej po przyłożeniu do niej napięcia elektrycznego i biegną w kierunku od anody ku katodzie. Jeśli w tej ostatniej przewierci się szereg wąskich otworów, promienie anodowe przenikają do przestrzeni poza katodą, gdzie mogą być poddane badaniom (rys. 79). Są one niewidoczne dla oka, mają nieznaczną tylko zdolność przenikania przez materię, zaczerniają kliszę fotograficzną.

Jak wiadomo, można napotkać stany przejściowe pomiędzy stałym i ciekłym (np. szkło w wyższej temperaturze). Podział substancji na stałe i ciekłe na podstawie powyższego kryterium mechanicznego nie jest więc ścisły.

Ramsay ze współpracownikami zdołali wyodrębnić radon i oznaczyć szereg jego własności fizycznych (por. tabl. 32). Badacze ci stwierdzili też, że gaz ten pod względem chemicznym jest zupełnie bierny i opiera się działaniu nawet najenergiczniejszyeh czynników. Radon powinien więc być zaliczony do rodziny helowców.

Jak tego dowodzi zbadanie pierwotnych produktów elektrolizy, w kwasach jako kationy występują atomy wodoru, a w zasadach i solach — atomy metali, jako aniony zaś w kwasach i solach — reszty kwasowe, a w zasadach — grupy wodorotlenowe, OH. W najprostszym przypadku cząsteczka elektrolitu rozpada się na dwa jony o ładunkach przeciwnych co do znaku, lecz równych co do wartości liczbowej. Takim elektrolitem jest np. NaCl, dający jeden kation Na i jeden anion Cl o równych liczbowo ładunkach elektrycznych. Takie natomiast elektrolity, jak CaClj, rozpadają się na jon dodatni Ca i dwa aniony Cl, takie same, jak powstałe z NaCl. Ponieważ. zaś suma algebraiczna wszystkich ładunków musi być równa zeru, wynika stąd, że dodatni ładunek jonu Ca jest liczbowo dwukrotnie większy od ujemnego ładunku jonu Cl, a tym samym i od dodatniego ładunku jonu Na. W podobny sposób można stwierdzić, że ładunek jonu SO4 jest dwukrotnie większy od ładunku jonu Cl itd. Dla zaznaczenia znaku i wielkości ładunku jonów umieszcza się z prawej strony u góry odnośnego symbolu znak (+) lub ( ), poprzedzony odpowiednią liczbą. Można też zastąpić znak (+) kropką, znak (—) przecinkiem. Tak więc symbol NaT lub Na' oznacza nie atom, ale kation sodowy symbol Ca2+ lub Ca”

Odkrycie pozytonów, będących odpowiednikami elektronów o przeciwnym znaku ładunku, nasunęło myśl o istnieniu analogicznych odpowiedników protonów, tzw. antyprotonów, czyli cząstek o masie protonu, lecz obdarzonych ładunkiem ujemnym. Cząstki takie zostały otrzymane, zresztą w małej liczbie, przez bombardowanie płytki miedzianej protonami o bardzo dużej energii (S e g r ś i współpracownicy, 1955). Są one jeszcze mniej trwałe od mezonów.

Na przykład uran I (Lat. 92, c.at, 238) wysyła promienie a dając początek uranowi XŁ (1. at. 90, c.at. 234) ten wskutek emisji promieni [3 przechodzi w uran X2 (l.at. 91, c.at. 234), który ze swej strony również ulega przemianie !3 dając uran II znów o Lat, 92, lecz mający w porównaniu z uranem I ciężar atomowy o 4 jednostki mniejszy (234).

Jeśli wszystkie pierwiastki, należące do naturalnych szeregów promieniotwórczych rozmieści się w układzie okresowym zgodnie z prawami przesunięć Soddy’ego i Fajansa, to okaże się, że na niektóre miejsca układu przypadnie nie po jednym, a po kilka pierwiastków, mających oczywiście tę samą liczbę atomową, lecz różne ciężary atomowe. Porównanie własności chemicznych takich pierwiastków wykazało, że są one praktycznie identyczne, wobec czego raz zmieszane nie dają się już oddzielić od siebie żadnymi metodami chemicznymi. Identyczność ta dotyczy również szeregu własności fizycznych, jak objętość atomowa, rozpuszczalność soli (w gramocząsteczkach na litr), normalny potencjał elektrochemiczny, współczynnik załamania światła, prążkowe widmo emisyjne i in. Różnice występują jedynie we własnościach promieniotwórczych (rodzaj wysyłanego promieniowania, okres półtrwania) oraz we własnościach fizycznych, zależnych od ciężaru atomowego, a więc i cząsteczkowego (gęstość, szybkość parowania w próżni, szybkość dyfuzji w roztworze oraz w stanie gazowym i in.).

Dokładniejsze obliczenia, oparte na rachunku prawdopodobieństwa, a dotyczące przenikania cząstek a przez materię, doprowadziły Rutherforda do wniosku, że wymiary cząstek elementarnych, z których zbudowane są atomy, są rządu 10_ l-—10—13 cm, a więc są znikomo małe wobec wymiarów samych atomów (10 cm). Z obserwacji zaś produktów rozpadu substancji promieniotwórczych (cząstek u i !i) wynika, że składniki budowy atomów są obdarzone ładunkami elektrycznymi, tak iż siły działające pomiędzy nimi wewnątrz atomu są natury elektrostatycznej. Z tych dwóch rodzajów cząstek elektrony stanowią elementarne ładunki elektryczności ujemnej, związane z minimalną masą materialną (§ 67), Ładunek dodatni natomiast występuje zawsze w połączeniu z cząstką materii o stosunkowo znacznie większej masie. Można więc przyjąć, że atomy zbudowane są z dodatnio naładowanych cząstek materialnych i swobodnych elektronów. Dzięki odmiennemu znakowi ładunku elektrycznego cząstka u i elektron działają na siebie przycią- gająco. Sądzić przeto należy, że podczas przechodzenia cząstek « przez materię zderzenia pomiędzy tymi cząsteczkami a elektronami wchodzącymi w skład atomów ośrodka następują często. Dzięki znikomo małej masie elektronu w porównaniu nawet z masą cząstki a zderzenia takie nie mają wpływu na kierunek jej biegu. Natomiast w przypadkach zbliżania się cząstki a do elektrycznie dodatnich składników atomu, których masa jest tego samego rzędu, co masa cząstki u, występuje pomiędzy nimi silne działanie odpychające, które powoduje zmianę kierunku ruchu. Zdjęcia torów cząstek u w komorze Wilsona (§ 68) dowodzą, że tego rodzaju zbliżenia następują niezmiernie rzadko. Stąd Rutherford wnioskuje, że każdy atom składa się z jednej tylko cząstki naładowanej dodatnio, koncentrującej w sobie całą praktycznie masę atomu, zwanej jądrem atomowym. Dokoła jądra rozmieszczone są wolne ładunki elektryczności ujemnej, czyli elektrony. Wskutek przyciągania elektronów przez dodatnio naładowane jądro musiałyby one wkrótce „upaść” na to jądro, gdyby nie przeciwdziałała temu siła odśrodkowa, wywołana krążeniem elektronów po określonych orbitach.

Cząsteczki położone na granicy pomiędzy dwiema fazami znajdują się w innych warunkach, aniżeli cząsteczki umieszczone w głębi fazy jednolitej. W tym drugim przypadku cząsteczka jest otoczona równomiernie ze wszystkich stron przez cząsteczki sąsiednie, tak iż działanie sił między cząsteczkowych nawzajem się znosi. Natomiast otoczenie cząsteczki w warstwie granicznej nie jest równomierne, có powoduje odmienne jej zachowanie się (rys. 27). W układach niejednolitych zło para żonych z kilku faz, występujących w zwartych masach, owa warstwa graniczna stanowi tylko nieznaczną część ogólnej masy układu i wobec tego nie ma większego wpływu na jego zachowanie się jako całości. Rola warstwy granicznej ujawnia się w takich zjawiskach, jak napięcie powierzchniowe lub adsorpcja, czyli zagęszczenie cząsteczek na granicy faz. W miarę przechodzenia do układów coraz bardziej rozdrobnionych, tzn. takich, w których poszczególne fazy występują w postaci coraz drobniejszych cząstek o coraz bardziej rozwiniętej powierzchni granicznej, znaczenie tej powierzchni staje się coraz większe. Zachowanie się takich układów rozproszonych zależy nie tylko od własności każdej z faz, lecz i od stopnia rozproszenia, tj. od wielkości cząstek fazy rozproszonej, zawieszonych w ośrodku rozpraszającym.

Wszystkie wymienione metody badania budowy kryształów promieniami X wymagają koniecznie użycia względnie dużego dobrze uformowanego kryształu badanej substancji. Zbadanie budowy substancji dro- bnokrystalicznych którąkolwiek z tych metod jest więc niemożliwe. Pozbawiona tej wady jest metoda proszkowa Dęby e’a i Scherrera (1917). W metodzie tej stosuje się substancję badaną w postaci drobnoziarnistego proszku, sprasowanego w niewielką pastylkę (rys. 74). „Jednobarwna” wiązka równoległa promieni X, przechodząc przez tę pastylkę, natrafia na bardzo wielką liczbę kryształów zorientowanych w najrozmaitszy sposób względem kierunku promieni. Znajdują się wśród nich na pewno i kryształy ustawione względem padającej wiązki w taki sposób, że wywołują jej ugięcie na określonej płaszczyźnie swojej sieci przestrzennej. Wobec tego, że rozmieszczenie kryształów w pastylce jest zupełnie bezładne, ugięcie pod określonym kątem nastąpić może we wszystkich kierunkach dokoła promienia nieugiętego. Wszystkie promienie ugięte pod jednakowym kątem tworzą stożek obrotowy dokoła kierunku promieni nieugiętych. Inne kryształy znów spowodują ugięcie promieni na innej płaszczyźnie sieci przestrzennej, a więc pod innym kątem. Utworzą one stożek o innym kącie rozwarcia. Na filmie fotograficznym umieszczonym w postaci walca dokoła pastylki każdy z tych stożków pozostawi ślad w postaci dwóch łuków po obu stronach śladu środkowego wywołanego przez wiązkę nieugiętą. Na rysunku 75 przedstawione są trzy zdjęcia dokonane metodą proszkową („debyeogra-

Przejście od układu jednofazowego do dwufazowego (np. przez oziębienie pary wodnej do pojawienia się wody ciekłej) pociąga za sobą obniżenie zmienności: układ dwufazowy jest tylko jednozmienny, tzn. tylko jeden czynnik może być zmieniany dowolnie (np, temperatura). Natomiast wszystkie inne zmienne, więc także i ciśnienie, pod jakim ciecz i para współistnieją w stanie równowagi trwałej, jest zależne od temperatury i dla każdej temperatury ma wartość ściśle określoną. Para w równowadze z cieczą nazywa się parą nasyconą, a ciśnienie odpowiadające stanowi równowagi w danej temperaturze — prężnością pary nasyconej lub, krótko, prężnością pary.

Ze wzrostem temperatury prężność pary nasyconej dla wszystkich cieczy wzrasta, i to tym gwałtowniej, im ...

Poza stworzeniem trwałych podstaw pod naturalny system klasyfikacji pierwiastków chemicznych, zachowany w swych ogólnych zarysach do chwili obecnej, układ okresowy Mendelejewa oparty na ciężarach atomowych pogłębił wiedzę o pierwiastkach chemicznych w kilku kierunkach.

Obok tych niezaprzeczalnych poważnych sukcesów układ okresowy w postaci nadanej mu przez Mendelejewa wykazał również pewne braki i niejasności, które zdołano usunąć dopiero na podstawie teorii Bohra.