Ten sam stan równowagi można osiągnąć biorąc za punkt wyjścia produkty reakcji w równoważnej ilości (w omawianym przykładzie czysty jodowodór) i umieszczając je w tych samych warunkach co substraty w reakcji poprzedniej. W zasadzie jest więc obojętne, czy formułuje się stałą równowagi chemicznej jako stosunek iloczynu stężeń produktów do iloczynu stężeń substratów, czy też odwrotnie. Dla uniknięcia pewnych nieporozumień w dalszych wywodach umieszczane będą w liczniku wyrażenia na stałą równowagi stężenia produktów tego kierunku reakcji odwracalnej, który przyjęty jest za kierunek główny.

Rozdzielenie izotopów tego samego pierwiastka stanowi zadanie znacznie trudniejsze niż samo stwierdzenie ich występowania. Wobec praktycznie całkowitej tożsamości ich własności chemicznych jedyną możliwą drogą wydawało się wykorzystanie różnicy ich ciężarów atomowych lub ciężarów cząsteczkowych ich związków. Spośród metod opartych na tej różnicy zastosowanie znalazły metody następujące.

Punkty świetlne obserwowane w ultramikroskopie nie pozostają nieruchome, lecz znajdują się w ciągłym ruchu. Ruch ten odbywa się skokami po linii zygzakowatej w sposób nieregularny. Przeciętna jego prędkość jest tym większa, im wyższa jest temperatura i im mniejsza masa cząstki. Ruch ten, właściwy cząstkom wszystkich roztworów koloidowych, nosi nazwę ruchu Browna od nazwiska botanika angielskiego, który pierwszy w 1827 r. zaobserwował go na zawiesinie pyłku kwiatowego w wodzie. Istota jego była przez długi czas niezrozumiała dla badaczy roztworów koloidowych. Prace teoretyczne Einsteina (1905) oraz Smoluchowskiego (1906), poparte doświadczalnymi badaniami Svedberga, dowiodły jednak niezbicie, że ruch Browna jest skutkiem nieustannych uderzeń, jakich doznaje cząstka koloidowa ze strony otaczających ją cząsteczek ośrodka dyspergującego, znajdujących się w ciągłym ruchu termicznym, właściwym wszystkim cząsteczkom (§ 13). Pomiędzy ruchem Browna a ruchem termicznym cząsteczek gazów i cieczy istnieje więc daleko idąca analogia.

Jak zaznaczono w § 11, znajomość ciężaru równoważnikowego pierwiastka, który nie trudno znaleźć drogą analizy chemicznej jego związku np. z tlenem lub wodorem, nie pozwala jeszcze w sposób jednoznaczny określić jego ciężaru atomowego. Nie można bowiem orzec a priori, w jakim stosunku atomowym pierwiastki łączą się ze sobą. Woda np. składa się z tlenu i wodoru w stosunku wagowym 8:1. Jeśli założyć, że pierwiastki te łączą się ze sobą w stosunku atomowym 1:1, tzn. że wzór wody ma postać HO, wówczas na ciężar atomowy tlenu wypada liczba 8. Można jednak z równym prawdopodobieństwem przyjąć dla wody wzór H2O lub HOi, lub jakikolwiek inny. Wówczas wypadłby dla tlenu ciężar atomowy 16 lub 4, lub jeszcze inny. Na podstawie dotychczas omówionego materiału niepodobna rozstrzygnąć, która z tych możliwości jest właściwa. Pozwolą na to wyniki obserwacji, poczynionych jeszcze przez Gay-Lussaca w początku XIX w. na reakcjach z gazami. Gay-Lussac stwierdził mianowicie, że objętości gazów reagujących ze sobą (mierzone w jednakowej temperaturze i pod jednakowym ciśnieniem) stoją do siebie — jak również do objętości gazowych produktów reakcji — w stosunku liczb całkowitych (zazwyczaj niewielkich). Tak np. jedna objętość wodoru reaguje z jedną objętością chloru, dając dwie objętości chlorowodoru. Dwie objętości wodoru, łącząc się z jedną objętością tlenu, tworzą dwie objętości pary wodnej. Z reakcji czterech objętości chlorowodoru z jedną objętością tlenu powstają dwie objętości pary wodnej i dwie objętości chloru itd. To prawo stosunków objętościowych jest jak gdyby przeniesieniem prawa stałych i wielokrotnych stosunków wagowych na stosunki objętościowe. Dla uzasadnienia tego prawa empirycznego w oparciu o teorię molekularną włoski fizyk Avogadro założył, że jednakowe objętości różnych gazów w jednakowej temperaturze i pod jednakowym ciśnieniem zawierają jednakową liczbę cząsteczek. Gdy się uzna słuszność tego twierdzenia, prawo objętościowe Gay-Lussaca przedstawi się jako bezpośredni wniosek. Pierwszą z przytoczonych wyżej reakcji można wyjaśnić w ten sposób, że każda cząsteczka wodoru reaguje z jedną cząsteczką chloru, przez co powstają dwie cząsteczki chlorowodoru. Lecz każda cząsteczka chlorowodoru zawierać powinna co najmniej jeden atom wodoru. Skoro z jednej cząsteczki wodoru powstają dwie cząsteczki chlorowodoru, więc każda cząsteczka wodoru powinna zawierać co najmniej dwa atomy, zatem wzór gazowego wodoru jest H2, a jego ciężar cząsteczkowy wynosi 2. Można oczywiście założyć również, że cząsteczka wodoru składa się z 4, 6 lub jeszcze większej parzystej liczby atomów. Nie poznano jednak ani jednego faktu, który by zmuszał do takiego założenia. Podobnie i chlor tworzy cząsteczki dwuatomowe CI2.

Własności kryształów zależą w znacznym stopniu od rodzaju sił wiążących poszczególne elementy ich budowy. Kryształy typowych elektrolitów zbudowane są z jonów połączonych działaniem sił elektrostatycznych. Typową substancją o budowie jonowej jest chlorek sodowy, NaCl. Struktura jego kryształów przedstawia się jako sieć przestrzenna o symetrii sześciennej, której węzły w trzech wzkjemnie prostopadłych kierunkach obsadzone są na przemian przez jony Naf i Cl- (rys. 76). W takim układzie elementów budowy każdy jon Na’1′ otoczony jest w najbliższej odległości przez 6 jonów Cl i odwrotnie. Wszystkie te sześć jonów są względem jonu cen- tralnego zupełnie równorzędne żadnego z nich nie można skojarzyć z jonem centralnym w cząsteczkę NaCl. Nie ma więc podstaw do mówienia o cząsteczkach elektrolitów w stanie stałym, gdyż cząsteczki takie w rzeczywistości nie istnieją, a raczej cały kryształ przedstawia jedną olbrzymią cząsteczkę.

W piśmiennictwie chemicznym przyjęto zastępować nazwy pierwiastków odpowiednimi symbolami, wprowadzonymi w pierwszej połowie XIX w. przez szwedzkiego chemika Berzeliusa. Symbole te tworzy się biorąc pierwszą literę łacińskiej nazwy pierwiastka, a w razie potrzeby dodając jeszcze jedną z liter dalszych. Otrzymane w ten sposób symbole podane są w trzeciej kolumnie tablicy 2.

Zgodnie z teorią równoważności masy i energii (por. § 7) ubytkowi masy towarzyszy wydzielenie równoważnej ilości energii, którą można obliczyć ze wzoru Einsteina. E = wic, gdzie c — prędkość światła w próżni.

Cząsteczka biegunowa wytwarza dokoła siebie pole elektryczne o dość znacznym natężeniu, podczas gdy w przypadku symetrycznego rozmieszczenia ładunków w cząsteczce pole wytworzone przez .te ładunki koncentruje się prawie wyłącznie wewnątrz cząsteczki. Wskutek tego cząsteczka biegunowa działa znacznie większymi siłami na cząsteczki sąsiednie niż niebiegunowa. Stąd skłonność cząsteczek bie gunowych do asocjacji, czyli łączenia się z sobą w mniej lub bardziej trwałe zespoły, a z tego powodu wyższa temperatura wrzenia i temperatura topnienia substancji o cząsteczkach biegunowych.

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.