Category Bez kategorii

Jony w roztworze zachowują swoją samodzielność nie tylko wtedy, gdy chodzi o ich wpływ na temperaturę wrzenia i krzepnięcia oraz prężność pary roztworu. Również i chemiczne własności każdego rodzaju jonów są niezależne od tego, jaki jon o przeciwnym znaku, znajduje się równocześnie w roztworze. Reakcja pomiędzy azotanem srebrowym a kwasem solnym, w wyniku której powstaje nierozpuszczalny w wodzie chlorek srebrowy:

Po wypełnieniu w atomie Cu podpoziomu 3d, a tym samym uzupełnieniu ogólnej liczby elektronów na poziomie 3 do 18, przewidzianych przez zasadę Pauliego, dalsze elektrony w atomach następnych pierwiastków wchodzą na podpoziom 4p, który zostaje zapełniony w atomie Kr (1. at. 36, ls22s2pfi3s2pBd104s2pe).

Reguła faz Gibbsa w zastosowaniu do układów wieloskładnikowych ma postać ogólną: z —- s -j- _ł — f . Zmienność układu wieloskładnikowego jest więc większa niż jednoskładnikowego o tej samej liczbie faz. Poza ciśnieniem i temperaturą występują tu w charakterze zmiennych stężenia (lub ułamki molowe) każdego składnika w poszczególnych fazach.

W rzeczywistości i jest zawsze mniejsze od v i to tym bardziej, im większe są stężenia roztworu. Stąd wynika podług Arrheniusa, że elektrolit w roztworze jest zdysocjowany częściowo, tak iż obok jonów znajduje się pewna liczba cząsteczek niezdysocjo- wanych, tym większa, im większe jest ogólne stężenie elektrolitu. Pomiędzy jonami (An i Kt+) a cząsteczkami niezdysocjowanymi (AnKt) ustala się stan równowagi dynamicznej w myśl równania: An—+ Kt' AnKt, przesunięty tym bardziej na lewo, im mniejsze jest stężenie. Ułamek, wskazujący, jaka część ogólnej ilości elektrolitu uległa w roztworze rozpadowi na jony, nazywa się stopniem dysocjacji elektrolitycznej i oznacza się symbolem a. Z definicji tej wynika, że Oal. Znając współczynnik i, można obliczyć wartość a na podstawie następującego rozumowania. Przypuśćmy, że została rozpuszczona 1 gramocząsteczka elektrolitu. Na skutek dysocjacji roztwór bę dzie zawierał (1—a) gramocząsteczek w stanie niezdysocjowanym i vu. gramocząsteczek wszystkich rodzajów jonów razem (1 — a) + va = = 1 + (v — 1) a gramocząsteczek, zamiast jednej gramocząsteczki w przypadku, gdyby dysocjacja nie miała miejsca. Ogólna liczba cząsteczek wzrosła więc na skutek dysocjacji w stosunku [1 + (v — 1) a]: 1, a to właśnie podaje współczynnik i. Stąd:

Gdy elektron w atomie wodorowym znajduje się na orbicie najbliższej jądra (n = 1), energia jego osiąga wartość najniższą. W tym stanie atom nie jest zdolny do wypromieniowania energii. W zwykłych warunkach wszystkie prawie atomy wodoru znajdują się w takim stanie, tzn. w stanie „niepobudzonym”. By je doprowadzić do emisji promieniowania, należy dostarczyć im energii, czyli „pobudzić”, np. przez ogrzewanie. Wiadomo, że każde ciało, ogrzane do odpowiednio wysokiej temperatury, wysyła promienie świetlne. Zazwyczaj ma się tu do czynienia ze światłem mieszanym, na które składają się promienie różnej „barwy”, czyli różnej częstotliwości drgań. Gdy światło takie po przejściu przez pryzmat zbierze się za pomocą soczewki, to na skutek różnej wartości współczynnika załamania w pryzmacie każdy rodzaj promieniowania utworzy osobny obraz źródła światła. Obrazy te, ułożone jeden obok drugiego, tworzą „widmo” światła badanego. W przyrządach służących do analizy promieniowań świetlnych, zwanych spekr troskopami lub spektrometrami, jako źródło światła służy wąska szpara, przez którą światło wchodzi do przyrządu. Widmo obserwowane w spektroskopie składa się więc z szeregu barwnych prążków ułożonych obok siebie (widmo emisyjne).

Położenie płaszczyzny w przestrzennym układzie współrzędnych jest określone punktami A, B, C, stanowiącymi jej przecięcia z osiami układu (rys. 62). Ponieważ w kryształach płaszczyzny równoległe są analogiczne, więc nie idzie tu o absolutne wartości odcinków OA, OB, OC, lecz jedynie o ich stosunek. Dla każdego kryształu obiera się jedną z jego ścian (istniejącą realnie albo tylko możliwą), która przecina wszystkie trzy osie współrzędnych w punktach Aa, B(, Co- Odcinkowe OA„, OBu, OCn przyjmuje się za jednostki dla odpowiednich osi. W tych układach krystalograficznych, w których występują osie równorzędne (np. w układzie regularnym), odcinki jednostkowe poszczególnych osi są jednakowe, w przypadku zaś osi nierównorzęcnych, jak w układach rombowym, jedno- i trójskoś- nym, odcinki te są różne.

Jak stwierdzono w § 74, własności chemiczne pierwiastków, w pierwszym rzędzie ich wartościowości, zależą od liczby i rozmieszczenia elektronów najwyższego poziomu energetycznego, zwanych dlatego elektronami wartościowości (walencyjnymi). Z dużej wartości potencjałów jonizacyjnych helowców wynika, że układ z ośmiu elektronów walencyjnych, jaki występuje w atomach tych pierwiastków (oktet elektronowy s2p6), odznacza się szczególną trwałością. Tej trwałości helowce zawdzięczają też swoją bierność chemiczną, tj. niezdolność atomów do łączenia się z innymi atomami. Natomiast atomy innych pierwiastków o odmiennym układzie elektronów na najwyższym poziomie dążą podług Kossela (1916) do upodobnienia struktury elektronowej tego poziomu do struktury najbliższego helowca w układzie okresowym, tj. do wytworzenia na nim oktetu elektronowego. Atomy pierwiastków z rodziny litowców (grupa I), berylowców (grupa II), a po części także i glinowców (grupa III) osiągają to przez odłączenie jednego, dwóch lub trzech elektronów walencyjnych, słabo tylko związanych z resztą atomu. W jonach jedno-, dwu- lub trój dodatnich, tworzących się po odłączeniu elektronów, pozostałe elektrony tworzą taki układ, jaki występuje w atomach najbliżej położonych helowców. Natomiast atomy pierwiastków stojących w układzie okresowym o jedno lub dwa miejsca przed helowcami najłatwiej upodobnią swój poziom najwyższy do poziomu najbliższego helowca przez przyłączenie tylu elektronów, ilu brak jest do trwałego oktetu. Atomy fluorowców posiadające w stanie elektrycznie obojętnym na najwyższym poziomie 7 elektronów przyłączą więc jeden elektron, atomy tlenowców o 6 elektronach walencyjnych – dwa elektrony.

Układ pozwalał przewidywać istnienie pierwiastków jeszcze nie znanych. W pierwotnej tablicy Mendelejewa była spora liczba miejsc pustych. Znajdowały się one np. w szeregu 4 w grupie III (pomiędzy Ca i Ti) oraz w szeregu 5 w grupach III i IV (pomiędzy Zn i As). Mendelejew wyraził przypuszczenie, że miejsca te przypadają pierwiastkom, wówczas jeszcze nie znanym, oczekującym swego odkrycia. Prowizoryczne nazwy tych pierwiastków Mendelejew tworzył przez dodanie przedrostków ,,eka” (w języku sanskryckim „jeden”) do nazwy pierwiastka stojącego o dwa szeregi wyżej w tej samej grupie. Dla pierwiastków przypadających na wyżej wymienione wolne miejsca otrzymuje się odpowiednio nazwy: ekabor, ekaglin i ekakrzem.

Ze względu na swój skład chemiczny układy materialne mogą być podzielone na jednorodne i niejednorodne. Układ jednorodny albo — jak się też często mówi — substancja jednorodna stanowi odrębny rodzaj materii o swoistych własnościach, zależnych jedynie od takich czynników, jak ciśnienie, temperatura, lecz ściśle określonych w danych warunkach. Przez oznaczenie własności fizycznych substancji można więc ustalić jej tożsamość oraz sądzie o stopniu jej czystości.

Przez ostrożne oziębienie można obniżyć temperaturę wody poniżej 0°C nie powodując powstawania lodu. Zjawisko to nosi nazwę przechłodzenia wody. Stan równowagi pomiędzy parą a wodą przechło- dzoną jest stanem równowagi nietrwałej. Może on się utrzymać tylko w nieobecności fazy trwałej w danych warunkach, tj. lodu. Z chwilą wprowadzenia najmniejszego nawet kryształka lodu układ natychmiast przechodzi do stanu równowagi, odpowiadającego danej temperaturze, tj. lodu i pary (krzywa XB).

Warunki współistnienia wody przechłodzonej i pary przedstawione są na wykresie w postaci krzywej przerywanej XA’t będącej przedłużeniem krzywej AX poza punkt potrójny.

Rysunek 17 przedstawia pełny wykres równowagi faz dla wody z uwzględnieniem odmian lodu, trwałych pod wy...

Widma absorpcyjne. Kirchhoff stwierdził również, że każdy gaz może pochłaniać promieniowanie o dokładnie tej samej długości fali, jaką sam wysyła, gdy zostaje ogrzany do temperatury wyższej. Jeśli np. pomiędzy źródłem światła, dającym widmo ciągłe (np. silna żarówka), a spektroskopem umieścić płomień palnika gazowego, do którego wprowadzono jakikolwiek lotny związek sodu, wówczas w żółtej części widma otrzymuje się na jasnym tle ciemną smugę podwójną dokładnie w tym samym miejscu, gdzie w widmie emisyjnym sodu obserwuje się jasny podwójny prążek. Opisane zjawisko nosi nazwę odwrócenia widma, a widmo otrzymane przez pochłonięcie pewnych rodzajów promieniowania w widmie ciągłym nazywa się widmem absorpcyjnym. Takim jest np. widmo światła słonecznego, przedstawiające się jako jasna smuga wielobarwna przerywana licznymi prążkami ciemnymi. Są to tzw. prążki Fraunhofer a, których liczba sięga kilku tysięcy. Pochodzenie ich tłumaczy się w ten sposób, że pewne rodzaje promieniowania w widmie słonecznym zostały pochłonięte przez substancje, które znajdują się na drodze promieni słonecznych pomiędzy powierzchnią słońca a spektroskopem, więc bądź to w atmosferze słonecznej, bądź w atmosferze ziemskiej.

Model atomu zaproponowany przez Rutherforda przedstawia atom na podobieństwo układu planetarnego, złożonego z centralnego jądra, okrążanego przez elektrony, tak jak słońce przez planety. Pomiędzy układem planetarnym a atomem istnieje jednak zasadnicza różnica, polegająca na tym, że krążący dokoła jądra elektron niesie na sobie ładunek elektryczny. Poruszający się ładunek zaś jest równoznaczny z prądem elektrycznym, wytwarza więc w otaczającej przestrzeni pole magnetyczne. Zważywszy, że ruch elektronu, jako ruch po torze kołowym czy też eliptycznym, wykazuje przyśpieszenie dośrodkowe, będzie to pole magnetyczne zmienne. Zmiany pola magnetycznego zaś powodują powstawanie zmiennego pola elektrycznego itd. W ten sposób krążący elektron byłby źródłem promieniowania elektromagnetycznego, wskutek czego traciłby stale energię. Jego bieg dokoła jądra odbywałby się coraz powolniej i coraz bliżej jądra, aż w końcu elektron „spadłby” na jądro. Model atomu Rutherforda jest więc niezgodny z podstawowymi zasadami elektrodynamiki klasycznej.

Na tej zasadzie oparta jest budowa bomb atomowych, użytych pod koniec ostatniej wojny (1945) przez lotnictwo Stanów Zjednoczonych przeciwko Japonii. Jako materiału rozszczepialnego użyto w nich izotopów 23nU i 23:,Pu. W myśl tego, co powiedziano wyżej, dla wywołania wybuchu wystarczy złączyć w jedną całość ilość pierwiastka czynnego przekraczającą pewną wartość krytyczną.

We wzorach tych symbol jednowartościowego wodoru jest zawsze punktem wyjścia jednej tylko kreski, symbol dwuwartościowego tlenu — dwóch itd. Wzory budowy mają przedstawić jedynie porządek, w jakim atomy wiążą się z sobą w cząsteczce. Nie roszczą natomiast żadnych pretensji do odtwarzania rzeczywistego kształtu cząsteczek lub też wzajemnego przestrzennego rozmieszczenia atomów w cząsteczce. Na przykład wzór budowy wody, Ii—O—H, wyraża jedynie, że w cząsteczce wody atomy wodoru nie są połączone bezpośrednio, lecz poprzez atom tlenu. Bynajmniej zaś nie wynika z niego, aby wszystkie trzy atomy, tworzące cząsteczkę wody, ułożone były wzdłuż jednej prostej równie