Category Bez kategorii

Przeprowadzenie dokładnego rozgraniczenia pomiędzy zjawiskami fizycznymi a chemicznymi jest niemożliwe także z tego względu, że większości typowych przemian chemicznych towarzyszą zjawiska fizyczne (wydzielanie ciepła podczas spalania wodoru lub światła podczas utleniania fosforu, powstawanie napięć elektrycznych w ogniwach galwanicznych, zjawiska mechaniczne towarzyszące rozkładowi materiałów wybuchowych).

Różne substancje pochodzenia organicznego, jak kleje, gumy, żelatyna, białko itp., tworzą roztwory koloidowe przez zwykłe zetknięcie z odpowiednim rozpuszczalnikiem. Również i niektóre substancje nieorganiczne, zwłaszcza gdy zostały świeżo otrzymane w postaci trudno rozpuszczalnych osadów, jak np. krzemionka, uwodnione tlenki żelaza i glinu, siarczki miedzi, arsenu, kadmu, chlorek lub bromek srebra i in., po dłuższym zetknięciu z wodą przechodzą riiekiedy w stan zolu, co w przykry sposób daje się we znaki w pracy analitycznej podczas przemywania tych osadów. Zapobiega się temu łatwo, stosując do przemywania rozcieńczone roztwory elektrolitów zamiast czystej wody. Najczęściej jednak w celu otrzymywania roztworów koloidowych trzeba stosować metody specjalne, które można podzielić na dwie grupy.

Przez dodatek niewielkiej ilości dwutlenku manganu, Mn02, ciemnobrunatnej substancji, występującej w przyrodzie jako minerał braunsztyn, rozkład zostaje znacznie przyśpieszony i przebiega z dostrzegalną szybkością już w temperaturze o wiele niższej, przy czym KCIO4 nie tworzy się wcale. Sam dwutlenek manganu nie ulega przy tym dostrzegalnej zmianie. Tego rodzaju substancje, które nie biorąc pozornie żadnego udziału w reakcji, przez samą swoją obecność zwiększają jej szybkość, zostały nazwane przez Berzeliusa katalizatorami. Samo zjawisko nosi nazwę katalizy.

Jak należało oczekiwać na podstawie dużej ilości ciepła, wydzielającego się podczas powstawania wody z pierwiastków, jest ona związkiem bardzo trwałym nawet w wysokich temperaturach. Dopiero powyżej 1500°C rozpoczyna się dysocjacja pary wodnej na tlen i wodór, tym dalej posunięta, im wyższa temperatura. Z obniżeniem temperatury gazy te ponownie łączą się, tworząc parę wodną.

W myśl teorii Bohra emisja promieniowania spowodowana jest przejściem elektronu z wyższego poziomu energetycznego na niższy. W każdym atomie istnieje szereg stacjonarnych poziomów energetycznych. Różnica poziomów energetycznych może więc przybierać różne, lecz dla danego pierwiastka dokładnie określone wartości. Odpowiednio do tego światło wysyłane przez dany pierwiastek obejmuje promieniowanie o różnej długości fali, a widmo składa się z dużej liczby prążków. Ponieważ jednak wysokość poziomów energetycznych w atomach, a tym samym i ich różnice, są dla każdego pierwiastka inne i jemu tylko właściwe, więc każdy pierwiastek ma swoje charakterystyczne widmo, po którym może być rozpoznany.

Charakter chemiczny pierwiastków rodzin pobocznych w różnych grupach układu nie wykazuje tak dużych różnic. W stanie wolnym mają one wszystkie własności typowych metali. Na niższych stopniach utlenienia tworzą tlenki słabo zasadowe. Jedynie wyższe tlenki pierwiastków położonych w prawej części układu, poczynając od grupy V, a częściowo nawet IV, mają charakter bezwodników kwasowych, podobnie jak odpowiednie tlenki pierwiastków rodzin głównych tychże grup (prócz grupy VIII). W kierunku poziomym układ dzieli się na 10 szeregów lub na 7 okresów.

Sześć pierwiastków, nazywanych gazami szlachetnymi, tworzy główną rodzinę ósmej grupy układu okresowego. Od wszystkich innych różnią się one przede wszystkim swoją niezdolnością do tworzenia trwałych związków chemicznych. Temu zapewne przypisać należy, ż poznano je stosunkowo bardzo późno, bo dopiero pod koniec ubiegłego stulecia, pomimo że przynajmniej niektóre z nich spotyka się w przyrodzie w ilościach dość znacznych. Nazwy i symbole helowców, jak również ich ważniejsze własności fizyczne podaje tablica 32.

We wzorze tym stała Ryz ma wartość prawie dokładnie równą stałej Rydberga ze wzoru Bohra (§ 70), z uwzględnieniem różnicy mas atomowych. Od wzoru (VIII,13) przedstawiającego długości fal prążków serii L y m a n a w widmie wodorowym (§ 71) różni się on jedynie występowaniem współczynnika (Z l)2. Podobnie we wzorze na długość fal prążków widm iskrowych układów jednoelektronowych (He+, Li2- itd.) występuje kwadrat ładunku jądra Z2. Jedynka, zmniejszająca wartość Z w nawiasie we wzorze Moseleya, pochodzi stąd, że działanie ładunku jądra na elektron wchodzący na poziom pierwszy jest osłabione przez obecność drugiego elektronu na tym poziomie. Długość fali prążka La dla różnych pierwiastków da się według Moseleya przedstawić wzorem: (Y111,20)

Teoria Kossela nie potrafi wyjaśnić istoty wiązania łączącego ze sobą dwa atomy tego samego pierwiastka. Według Lewisa i Langmuir a (1918) takie wiązanie niebiegunowe (kowalencyjne, atomowe) dochodzi do skutku przez to, że dwa elektrony, po jednym z każdego z łączących się atomów, tworzą parę (dublet), należącą równocześnie do powłok elektronów obu atomów. W ten sposób, przyjmując w cząsteczce chloru jeden taki dublet wspólny, można z 14 elektronów walencyjnych, jakie zawiera ogółem ta cząsteczka, zbudować dwa pełne oktety, jak to widać we wzorze I, w którym elektrony walencyjne zaznaczone są kropkami: ci: ci: : N ::: N : i II

Kationy pierwiastków rodzin pobocznych (jak również niektórych pierwiastków rodzin głównych, jak np. Sn, Pb, i Sb i in.) mogą przyłączać nie tylko cząsteczki obojętne, jak wodę lub amoniak, lecz również aniony mające wolne dublety elektronowe (aniony fluorowców, CN—, N02— itp.)- Powstają przy tym aniony kompleksowe, np. czterocyjano- cynkanowy [Zn(CN)/,]2-, sześcioazotynokobaltanowy [CofNCle]3-, sześ- ciochlorocynianowy [SnClG]2-. Zarówno kationy, jak i aniony kompleksowe ulegają w roztworze dysocjacji w tym większym stopniu, im słabiej jon centralny wiąże skoordynowane ligandy. Np.: [ZniCN)]2′ Zn2+ + 4CN.

Jako odmiana tlenu mniej trwała, posiadająca większy zasób energii, ozon znacznie energiczniej działa utleniająco na inne substancje niż tlen zwykły. Liczne substancje, które w zwykłym tlenie reagują dopiero po podgrzaniu lub nawet nie reagują wcale, ulegają utleniającemu działaniu ozonu już w zwykłej temperaturze. Tak więc ozon działa utleniająco na srebro, tworząc na jego powierzchni warstewkę czarnego nadtlenku, co łatwo pozwala odróżnić ozon od innych środków utleniających. Kropelka rtęci, poddana działaniu ozonu, wkrótce traci swój połysk metaliczny oraz swoją ruchliwość, również na skutek tworzenia się na powierzchni warstewki tlenku. Czarny siarczek ołowiawy zostaje utleniony na biały siarczan:

Woda jest związkiem tlenu z wodorem. Jest to jedna z najbardziej rozpowszechnionych substancji na ziemi. Zajmuje prawie 3,U powierzchni ziemi w postaci mórz i oceanów. Występuje też i na lądzie stałym w jeziorach i rzekach na powierzchni oraz jako woda zaskórna w głębi ziemi. W stanie stałym w postaci lodu tworzy olbrzymie pokłady w krajach podbiegunowych oraz w lodowcach wysokogórskich. Pewną ilość wody chemicznie związanej spotyka się też w niektórych minerałach, jak np. w gipsie. Wszystkie bez wyjątku organizmy żywe zawierają znaczny odsetek wody. Wreszcie większe lub mniejsze ilości pary wodnej zawarte są zawsze w powietrzu, skąd wydzielają się w postaci opadów atmosferycznych.

Jedne gazy, jak np. chlor, chlorowodór, dwutlenek węgla, mogą być skroplone już w zwykłej temperaturze przez odpowiednie zwiększenie ciśnienia. Inne muszą być uprzednio mniej lub więcej oziębione. Jak to wyjaśnił Andrews (1869), dla każdego gazu istnieje określona temperatura, powyżej której skroplenie w ogóle nie może być dokonane. Temperatura ta, zwana temperaturą krytyczną, jest więc najwyższą temperaturą, w której dana substancja może istnieć w stanie ciekłym. Ciśnienie wystarczające do skroplenia gazu w jego temperaturze krytycznej nosi nazwę ciśnienia krytycznego.

W późniejszych latach otrzymano szereg dalszych izotopów neptunu i plutonu, z których na szczególną uwagę zasługuje 2Np o okresie półtrwania 2,25- 106 lat, powstający drogą następujących-przemian: