Znane są liczne przypadki, gdy te same pierwiastki mogą się łączyć ze sobą w kilku różnych stosunkach wagowych. Fakty te nie są sprzeczne z prawem stosunków stałych, gdyż utworzone związki stanowią różne substancje o całkiem odmiennych własnościach, a skład ilościowy każdego z nich jest ściśle określony.

Promienie X, wysyłane przez antykatodę, okazały się promieniowaniem „mieszanym”, tj. składającym się z drgań elektromagnetycznych o różnych częstotliwościach. Przekonano się wkrótce, że częstotliwości te zależą wyłącznie od materiału wysyłającej je antykatody. .Tak to następnie stwierdził fizyk angielski Moseley (1913), widma promieni X składają się zawsze z niewielkiej liczby prążków, zgrupowanych w kilka serii. Serie te, licząc od krótkofalowej strony widma, Moseley oznaczył literami K (obserwowana dla pierwiastków od Na do U), L (od V do U), M (od Ce do U) itd„ poszczególne zaś prążki każdej serii — greckimi literami a, |1, Ogólny wygląd tych widm, wytworzonych za pomocą antykatod z różnych metali, jest zupełnie podobny. Różnią się one pomiędzy sobą jedynie tym, że w miarę stosowania na antykatodzie metali o coraz wyższych liczbach atomowych wszystkie prążki widma zostają przesunięte w kierunku fal krótszych (rys. 42). Moseleyowi udało się ująć tę prawidłowość w prosty wzór matematyczny. W myśl tego wzoru częstotliwość drgań v lub długość fali X analogicznych prążków tej samej serii widma rentgenowskiego zależy od liczby atomowej pierwiastka Z w następujący sposób: ]/v = C(Z—a) lub — = A(Z—a)2, (VIII,18) gdzie a, A i C są stałymi, odnoszącymi się do analogicznych prążków w widmie różnych pierwiastków.

Podobnie jak wodór kwasowy może być zastąpiony przez metale, tak samo i wodorotlen zasad może ulec zamianie na resztę kwasową. Jeśli w zasadzie wielowartościowej nie wszystkie grupy OH wymieni się w ten sposób na reszty kwasowe, powstanie sóL zasadowa, zawierająca jeszcze grupy wodorotlenowe zdolne do wymiany na reszty kwasowe.

Stopień symetrii kryształu zależy od rodzaju i liczby występujących w nim elementów symetrii. Na podstawie stopnia symetrii można wszystkie kryształy zaszeregować do 32 klas krystalograficznych, połączonych w 7 układów według sposobu ułożenia osi współrzędnych, stosowanego w analizie matematycznej form krystalicznych. Układy te są następujące:

Sztuczne pierwiastki promieniotwórcze prawie zawsze przechodzą bezpośrednio w produkty nieczynne radioaktywnie w wyniku jednej tylko przemiany. W wyjątkowych przypadkach następuje łańcuch przemian promieniotwórczych. Ma to np. miejsce z 232Th, który poddany działaniu powolnych neutronów przechodzi w izotop -Th, a ten daje początek szeregowi pierwiastków promieniotwórczych:

Gdy reakcja gazowa, np. synteza jodowodoru, odbywa się pomiędzy ograniczonymi ilościami substancji wyjściowych w zamkniętej przestrzeni, szybkość jej, wyrażona równaniem (V,l), w miarę jej postępu i wyczerpywania się substratów stopniowo maleje. W mieszaninie reagującej nagromadza się coraz więcej cząsteczek produktów reakcji. Coraz częstsze będą więc zderzenia pomiędzy tymi cząsteczkami. Podczas takiego zderzenia może nastąpić rekombinacja atomów w sensie wprost przeciwnym temu, wskutek którego te cząsteczki powstały innymi słowy, reakcja może się odbywać w kierunku przeciwnym kierunkowi poprzedniemu. Reakcje mogące przebiegać w dwóch przeciwnych kierunkach nazywane są reakcjami odwracalnymi (§ 16). Szybkość reakcji odwrotnej jest proporcjonalna do każdorazowego stężenia produktów, w przytoczonym przykładzie wyrazi się więc wzorem: r' = Y [TLJ]2. (V,3)

Prawo Moseleya, znalezione na drodze empirycznej, pozwala ustalić kolejność pierwiastków według wzrastających liczb atomowych przez porównanie widm rentgenowskich. Na jego podstawie można też stwierdzić, czy istnieją w szeregu wolne miejsca, odpowiedające pierwiastkom jeszcze nie odkrytym. W miejscach takich bowiem następuje nienormalnie duży skok w wartości długości fali prążka X pomiędzy następującymi po sobie znanymi pierwiastkami. Taki skok można np. zaobserwować pomiędzy molibdenem {Z = 42) i rutenem (Z = 44). Dowodzi on, że pomiędzy tymi dwoma pierwiastkami przypada jedno miejsce na pierwiastek o liczbie atomowej 43, dotychczas jeszcze nie znaleziony w przyrodzie (por. § 111).

Ponieważ wielkość cząstek fazy rozproszonej ma wybitny wpływ na własności układów dyspersyjnych w ogóle, a roztworów koloidowych w szczególności, więc też określenie tej wielkości stanowi ważny krok na drodze poznania badanego układu. Roztwory koloidowe różnią się od zawiesin gruboziarnistych już na pierwszy rzut oka tym, że w świetle przechodzącym są zupełnie klarowne lub wykazują słabe tylko zmętnienie. Przez zwykłe sączki przechodzą nie pozostawiając na nich osadu. Nie ulegają też jak tamte sedymentacji, tj. samorzutnemu opadaniu na dno cząstek fazy rozproszonej pod działaniem siły ciężkości, tym szybszemu, im większe są cząstki. Na podstawie szybkości sedymentacji można więc sądzić o wielkości cząstek zawiesin gruboziarnistych, lecz nie roztworów koloidowych. Przez umieszczenie jednak tych ostatnich w wirówkach o bardzo dużej liczbie obrotów można w nich również spowodować sedymentację, i to tym szybszą, im większe są wymiary cząstek lub im większa jest liczba obrotów. Szwedzki badacz Sved- b e r g zastosował metodę odwirowywania do oznaczania wielkości cząstek koloidowych. Używając wirówek o kilkudziesięciu tysiącach obrotów na minutę, Svedberg znalazł, że masy cząstek różnych koloidów, wyrażone w jednostkach ciężaru cząsteczkowego, wynoszą: dla białka kurzego 34 500, dla hemoglobiny (czerwonego barwnika krwi) 67 500, dla kazeiny nawet 375 000.

Jak każde zjawisko w przyrodzie, reakcja chemiczna dla swego przebiegu potrzebuje pewnego czasu. Czas ten dla różnych reakcji jest bardzo różny — od drobnego ułamka sekundy aż do lat i tysiącleci. Z pojęciem czasu trwania procesu nieodłącznie związane jest pojęcie jego szybkości. Szybkość przemiany chemicznej określa się jako stosunek ilości substancji ulegającej przemianie do czasu trwania przemiany. Ilości substancji reagujących wyrażane są najczęściej w gramocząstecz- kach i jeśli reakcja odbywa się w środowisku jednolitym, odnosi się., je do jednostki objętości (zwykle 1 litra). Ostatecznie więc można określić szybkość reakcji jako ubytek stężenia substancji reagującej (lub przyrost stężenia produktu reakcji) w odniesieniu do czasu trwania reakcji.

Znajomość ciężarów atomowych pozwala też, odwrotnie, na podstawie składu procentowego związku ustalić jego wzór chemiczny. W tym celu dzieli się procentową zawartość każdego pierwiastka przez jego ciężar atomowy, tzn. znajduje się, ile gramoatomów pierwiastka mieści się w 100 g związku. Otrzymane przy tym liczby, zazwyczaj ułamkowe, podają, w jakim stosunku atomowym poszczególne pierwiastki wchodzą w skład związku. Ponieważ atomy w reakcjach chemicznych zachowują się jako niepodzielne, należy stosunek ten wyrazić w liczbach całkowitych. Osiąga się to, dzieląc otrzymane liczby przez ich największy wspólny dzielnik. Ilorazy podają liczby atomów wchodzących w skład cząsteczki związku.

Wobec identyczności chemicznej sztucznych radiopierwiastków z ich nieczynnymi izotopami naturalnymi mogą one być użyte jako „wskaźniki promieniotwórcze” w badaniach wielu przemian chemicznych. Dzięki własnościom promieniotwórczym radioizotopy .dają się bowiem wykryć w ilościach nieuchwytnych zwykłymi metodami chemicznymi. Można więc z ich pomocą stwierdzić istnienie minimalnych ilości tego czy innego nietrwałego związku danego pierwiastka, nie dającego się otrzymać w większych ilościach. W podobny sposób np. Paneth jeszcze w 1918 r. dowiódł możliwości powstawania bizmutowodoru {§ 212), stosując w charakterze „wskaźnika” ThC (naturalny promieniotwórczy izotop bizmutu).

Jak już była mowa w § 66, zjawisko promieniotwórczości, odkryte przez Becąuerela w 1896 r. na związkach uranu i bliżej zbadane w latach następnych przez małżonków Curie, spowodowało całkowity przewrót w dotychczasowych pojęciach o budowie materii i stało się podstawą zawrotnego wprost rozwoju tej gałęzi wiedzy w bieżącym stuleciu. Nie od razu jednak udało się wyjaśnić istotę tego zjawiska. Zaobserwowane fakty były bowiem całkiem niezrozumiałe w świetle ówczesnego stanu wiedzy. Oto niektóre z tych faktów.

Wodór łączy się bezpośrednio z wieloma pierwiastkami zarówno spośród metali (lit, sód, wapń), jak i, szczególnie, niemetali (fluor, chlor, brom, jod, tlen, siarka, azot, węgiel). Niektóre z tych reakcji przebiegają bardzo gwałtownie (z fluorem, chlorem, tlenem), inne odbywają się powoli i tylko w wyższej temperaturze.

Niezliczoną mnogość przemian, czyli reakcji chemicznych, można zaszeregować do trzech głównych typów.

– 1. Do typu pierwszego zalicza się reakcje, w których dwie lub kilka substancji, łącząc się z sobą, tworzą produkt o własnościach całkowicie odmiennych od substancji wyjściowych. Reakcję taką można przedstawić za pomocą schematu: A + B > AB.