додаток iii

Основні хімічні закони [40]

Закон збереження матерії. При всіх хімічних перетвореннях речовин один в одного їх загальна вагова кількість залишається незмінним. Речовини тільки змінюють свої хімічні та фізичні властивості. Матерія зі мною не сталося і не знищується.







Закон збереження енергії. Будь-яка причина, що може призвести роботу, називається енергією. Енергія не зникає і не з'являється сама собою. У всіх випадках прояви даного виду енергії вона утворюється з еквівалентного (рівноцінного) їй кількості іншого виду. При реакціях екзотермічних хімічна енергія взаємодіючих речовин повністю або частково перетворюється в енергію теплову, при реакціях ендотермічних для здійснення їх ззовні витрачається теплова енергія.

Закон сталості складу. У певних хімічних сполуках вагове відношення частин постійно.

Закон кратних відносин. Якщо два тіла утворюють між собою кілька з'єднань, то, прийнявши вагова кількість одного тіла за величину постійну, знайдемо, що вагові кількості іншого тіла будуть знаходитися між собою у простих кратних відносинах.

Закон Авогадро. У рівних обсягах газів при однакових фізичних умовах знаходиться однакове число молекул.

Закон Авогадро - Жерара. Молекули хімічних речовин, що знаходяться в газо- або пароподібному стані, при однакових фізичних умовах займають рівні обсяги.

Закон валентності елементів. Валентність (значность, валентність) є здатність атома елемента утримувати або заміщати один або кілька атомів водню, валентність якого (число одиниць спорідненості) прийнята за одиницю.

При з'єднанні елементів одиниця спорідненості одного з них насичується одиницею спорідненості іншого елемента. Так, кисень, будучи двовалентного, з'єднується з двома атомами водню.

Еквівалентним вагою (еквівалентом) елемента називається то його вагова кількість, яке замінює одну вагову одиницю водню. Для одновалентних елементів еквівалент дорівнює їх атомній вазі, для двовалентних - половині, Взагалі, еквівалент є частка від ділення атомної ваги на валентність.

Ми бачили, що хімічні елементи діляться на метали і металоїди. Різкого розмежування в даному випадку немає. Так, миш'як і сурма в чистому вигляді мають властивості металів, в з'єднаннях - металлоидов. Йод і бром, будучи характерними металоїдами в чистому вигляді, здатні в деяких з'єднаннях проявляти властивості металів; хром і марганець в одних з'єднаннях, як і в чистому вигляді, - різко виражені метали, в інших - металоїди.

Помітно також розподіл елементів на групи за подібністю їх властивостей.

Менделєєв, виходячи з припущення, що властивості елементів перебувають в залежності від їх атомної ваги, класифікував всі відомі в його час прості речовини, розташувавши їх у вигляді особливої ​​таблиці. У сучасному, виправленому і доповненому, вигляді вона приведена на наступній сторінці. З неї видно, що властивості елементів перебувають у періодичній залежності від їх атомної ваги. У міру кількісного зростання атомної ваги змінюється якість елементів.

"Ряди в межах яких здійснюється послідовно зміна властивостей елементів, Менделєєв назвав періодами. У двох періодах - від лужного металу літію до галлоідов фтору і інертного газу аргону - знаходиться по 8 елементів. Це малі періоди. У наступних двох - великих періодах, третьому і четвертому між лужним металом і інертним газом, розташоване по 18 елементів, в третьому великому періоді - 32 елемента і в останньому періоді, незавершеному, - 6 елементів.

"Великі періоди відрізняються від малих не тільки тим, що в них більше число елементів, а й тим, що в них більшість елементів - метали, і тільки в кінці з'являються металоїди.

додаток iii

Періодична система елементів по Д. І. Менделєєва

"Великі періоди так само, як і малі, починаються енергійними металами, подібними з літієм і натрієм, але потім зменшення металевих властивостей і наростання металлоідних йде повільно, і тільки в самому кінці з'являються металоїди. Однак, у великих періодах є одна властивість, по якому кожен великий період може бути розбитий на дві частини, відповідні малим періодами. Це валентність вищих солеобразующіе окислів.

"Якщо ми простежимо зміна валентності елементів великих періодів по кисню, то знайдемо, що спочатку ця валентність підвищується від одиниці до семи, після чого йдуть три дуже схожих між собою елемента з однаковою валентністю - вісім, а потім валентність падає до одиниці і далі знову зростає до семи, після чого падає до нуля.

"Таким чином, виявляється можливим помістити елементи великих періодів під мають відповідну валентність елементами малих періодів, до чого виходять стовпчики елементів з однаковою валентністю.

"У таблиці є 10 рядів, причому в першому ряду стоять тільки два найлегших елемента - водень і гелій.

"Перед кожним символом елемента поставлена ​​цифра, - це нумерація елементів по порядку, в якому вони слідують один за іншим, - порядкові номери. Під назвами елементів поміщені атомні ваги.

"Елементи в таблиці утворюють 9 стовпців або груп елементів з однаковою валентністю. Остання група - група інертних газів, які не беруть з'єднання, що володіють" нульовий валентністю ", позначена нулем - нульова група".

"Внизу таблиці дані типи відповідають елементам груп вищих солеобразующіе окислів, при чому замість знака елемента поставлена ​​буква R, яка не є символом якогось певного елемента. Нижче дані типи вищих газоподібних водневих з'єднань, відомих тільки для IV-VII груп. Як видно з цих типових формул, валентність елементів за воднем, зі збільшенням атомної ваги, в горизонтальних рядах зменшується. Наприклад, хлор, семивалентного по кисню, утворює з воднем з'єднання типу RH, а саме хлористий водень. Тут хлор одновалентен. Слід зазначити, що сума валентностей по кисню і водню виявляється постійною і дорівнює 8 ".







"Коли Менделєєв виробляв таблицю елементів, керуючись періодичним законом, йому було відомо тільки 64 елемента, тоді як тепер ми знаємо 92 елемента. Тому в першій таблиці Менделєєва виявилося багато порожніх місць, і між іншим там, де тепер стоять елементи скандій Sc (4 й ряд III гр.), галій Ga (5-й ряд III гр.) і германій Ge (5-й ряд IV гр.).

"У той час відповідні елементи ще не були відомі, а інші елементи, близькі по атомній вазі, не могли зайняти зазначених місць, так як не підходили до них за своїми властивостями і за типом сполук. Спираючись на періодичний закон, Д. І. Менделєєв в 1871 р висловив переконання, що повинні існувати елементи, місця яких вказуються цими проміжками.

"На підставі точного знання властивостей елементів, розташованих поруч з цими пробілами в вертикальному і горизонтальному напрямках, Д. І. Менделєєв уже тоді визначив можливі величини атомних ваг цих елементів, а також вказав, якими властивостями повинні володіти самі ці елементи у вигляді простих речовин, які з'єднання вони могли б утворити і якими властивостями ці сполуки повинні відрізнятися. Пророцтва Д. І. Менделєєва з повною точністю підтвердилися. Відсутні елементи були відкриті ще за життя Менделєєва "[41].

Передбачення Менделєєва про можливість відкриття нових елементів із зазначенням їх властивостей часто порівнюють з іншим науковим "дальнобачення" - з прогнозом астронома Левер'є про існування невідомої планети в нашій Сонячній системі. Дійсно, така планета, названа Нептуном, була відкрита. Часто кажуть, що Леверье відкрив Нептуна "на кінчику свого пера". З неменшим правом можна сказати і про Менделєєва, що він своїм пером відкрив все до нього не були відомими елементи.

Сучасний погляд на будову речовини

Менделєєв, згідно з науковими даними його часу, вважав атом розкладається на будь-які складові частини і мають постійний вага, що характеризує властивості даного виду матерії-того чи іншого хімічного елемента.

Новітні досягнення фізики показали помилковість цього погляду.

Атом не є межею поділу матерії. Він складається з центрального ядра і оточуючих його електронів. Склад ядер атомів в свою чергу складний. Вони заряджені позитивно, а навколишні їх зовнішні електрони - негативно. Хімічні властивості атома залежать від числа зовнішніх електронів, а атомна вага - від числа протонів ядра. Новітні дослідження показали, що атомна вага, наприклад, хлору не тому дорівнює 35,456, що атом хлору в 35,456 раз важче атома водню, а тому, що в хлорі, звідки б він не був отриманий, ми завжди маємо суміш атомів з атомними вагами, в 35 і в 36 разів більшими атомної ваги водню в певному відносин один до одного. Одні й другі мають 17 зовнішніх електронів, а тому за своїми хімічними властивостями і не відрізняються один від одного. Такі однакові за кількістю електронів атоми, які мають різний атомний вага, носять назву ізотопів (що стоять на тому ж місці таблиці Менделєєва). Звідси випливає наслідок, що властивості елементів залежать від їх порядкового номера в таблиці Менделєєва, перебуваючи від нього в тій періодичної залежності, яка була Менделєєвим вказана.

Новітні досягнення науки не похитнули періодичний закон нашого великого хіміка, а уточнили і розвинули його.

Перелік найбільш вживаних в техніці елементів

Водень (Н). Для наповнення аеростатів, для реакцій відновлення, для крекінга нафти, т. Е. Відділення від неї легкокипящих продуктів перегонки, для гідрогенізації твердого палива ( "штучна нафту" з кам'яного вугілля), гідрогенізації рідких жирів в тверді.

Гелій (He). Для наповнення дирижаблів (не горючий!) І газосвечних ламп (світить червоним світлом, що потрапляє через туман).

Аргон (Ar), Неон (Ne) і Криптон (Kr). Для газосвітних ламп.

Вуглець (С). У вигляді вугілля - як паливо; у вигляді графіту - тиглі, суха мастило, олівці, фарби; у вигляді алмазу - для різання скла, для наконечників бурів, для шліфування. У незліченних з'єднаннях має найрізноманітніші застосування. Наприклад, в з'єднаннях з воднем, як світильний газ, газоподібне та рідке паливо.

Азот (N). Газосветние лампи, азотування стали, в синтезі аміаку і азотистих сполук. З'єднання: речовини вибухові, добрива, фарби, харчові речовини (так звані білкові).

Кисень (О). Автогенна зварювання в суміші з воднем та іншими горючими газами, вибуховий оксиліквіт в суміші з вугільним пилом, для дихання в підводних човнах і гондолах стратостатів. У з'єднаннях з металами - кисневі руди, фарби, оксиди, різноманітні застосування в хімвиробництво і металургії.

Кремній (Si). У поєднанні з киснем (кремнезем); кварцове скло, для будівельної справи (пісок), в кераміці, в скляному виробництві, для хімічної апаратури, в електротехніці (ізолятори), цементне виробництво, бетон і ін.

Фосфор (Р). Сірники, добрива, отруйні речовини, сплав з міддю (фосфористая бронза).

Миш'як (As). Отруйні речовини, фарби, ліки.

Сурма (Sb). Сплави, фарби.

Вісмут (Bi). Легкоплавкие сплави, фарби, ліки, кераміка.

Сірка (S). Сірчана кислота, сірчисті фарби, інзектотоксін (речовини, отруйні комах і взагалі шкідників).

Селен (Se). В електротехніці (змінює свою електропровідність в залежності від ступеня освітлення, звідси раніше застосовувався в телевізорах і т. П. Пристроях).

Фтор (F). Для травлення скла, в електротехніці, в кераміці, в металургії.

Хлор (Сl). Біління, дезінфекція, отруйні речовини, фарби.

Бром (Br). Фарби, ліки.

Йод (I). Ліки, фарби.

Натрій (На) і Калій (К). У фотоелементах, у вигляді солей в хімвиробництво, в медицині, добрива (селітри).

Мідь (Cu). Застосування загальновідомо, в з'єднаннях - фарби.

Срібло (Ag) і Золото (Au). Застосування загальновідомо, в сполуках - у фотографії і скляному виробництві.

Магній (Mg). Для освітлення, в з'єднаннях (магнезіти) в будівельній справі, в сплавах для легких металів.

Кальцій (Са). У вигляді вапна і вапняків в будівельній справі, для добрив, в хімічних виробництвах тощо.

Барій (Ва). Для білил.

Ртуть (Hg). Фарби, ліки, в техніці.

Алюміній (Al). У чистому вигляді присадка до стали і в сплавах в авіабудуванні і машинобудуванні, в з'єднаннях для очищення води (галун), в фарбувальній справі, в хімічних виробництвах, в нафтовому справі тощо.

Олово (Sn). Подуда, паяння, легкоплавкі сплави, в з'єднаннях в кераміці і фарбувальній справі (білила).

Свинець (РL). Підключення води справу, хімапаратури, друкарський і легкоплавкі сплави, в з'єднаннях фарби (сурик для забарвлення металевих виробів, білила).

Хром (Cr). Для хромування металів, для виготовлення Хромової і нержавіючої сталі, в з'єднаннях в фарбувальній справі і як окислювач (хромовий ангідрид) в хімвиробництво.

Вольфрам (W). В електротехніці (нитки ламп), в металургії для надтвердих сплавів.

Марганець (Mn). Присадка до стали, що надає виняткову міцність, в з'єднаннях в фарбувальній справі, як дезінфектор.

Залізо (Fe). Застосування у вигляді чавуну (сплав заліза з вуглецем та іншими присадками) і різних сортів стали загальновідомо, в з'єднаннях в фарбувальній справі, як інзектотоксін, в медицині.

Никкель (Ni). Для ніккелірованія, присадка до стали для збільшення в'язкості, в з'єднаннях в фарбувальній справі і для виготовлення фарб.

Кобальт (Со). Останнім часом для кобальтірованія (покриття шаром кобальту інших металів), в з'єднаннях - як фарби, для виробництва спеціальної сталі.

Платина (Pt). Хімічна апаратура і лабораторний посуд, в електротехніці, з'єднання в фотографії. Губчаста платина в хімвиробництво, як абсорбує (згущувати на поверхні гази) речовина.

Примітки:

У житейській, а не спеціально хімічному сенсі цього слова.

По курсу неорганічної хімії В. Іпатьєва і А. Сапожникова







Схожі статті