Μέταλλα

Πολλές χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν απλές ουσίες, ιδιαίτερα μέταλλα. Ωστόσο, διαφορετικά μέταλλα παρουσιάζουν διαφορετική δραστηριότητα σε χημικές αλληλεπιδράσεις και εξαρτάται από αυτό, η αντίδραση θα ρέει ή όχι.

Όσο μεγαλύτερη είναι η δραστηριότητα του μετάλλου, η ενεργητική αντιδρά με άλλες ουσίες. Στη δραστηριότητα, όλα τα μέταλλα μπορούν να διευθετηθούν σε μια σειρά, η οποία ονομάζεται αριθμός μετάλλων ή μια κρίσιμη σειρά μετάλλων ή μια σειρά μεταλλικών τάσεων, καθώς και έναν ηλεκτροχημικό αριθμό τάσης μετάλλων. Αυτή η σειρά μελετήθηκε για πρώτη φορά εξαιρετική ουκρανική επιστήμονας Μ.M. Beketov, έτσι η σειρά αυτή ονομάζεται επίσης κοντά στο Beketov.

Η σειρά Metal Metal Biketov έχει αυτό το είδος (παρουσιάζονται τα πιο κοινά μέταλλα):

K\u003e ca\u003e na\u003e mg\u003e al\u003e zn\u003e fe\u003e ni\u003e sn\u003e pb \u003e\u003e h 2\u003e cu\u003e hg\u003e AG\u003e au.

Σε αυτή τη σειρά, τα μέταλλα βρίσκονται με μείωση της δραστηριότητάς τους. Μεταξύ των παρουσιασμένων μετάλλων το πιο ενεργό κάλιο και το λιγότερο ενεργό - χρυσό. Με αυτή τη σειρά, μπορείτε να καθορίσετε ποιο μέταλλο είναι πιο ενεργό από το άλλο. Επίσης, σε αυτή τη σειρά υπάρχει υδρογόνο. Φυσικά, το υδρογόνο δεν είναι μέταλλο, αλλά σε αυτή τη σειρά η δραστηριότητά της γίνεται αποδεκτή για το σημείο αναφοράς (ιδιόμορφο μηδέν).

Μεταλλική αλληλεπίδραση με νερό

Τα μέταλλα είναι ικανά να ξεπεράσουν το υδρογόνο όχι μόνο από όξινα διαλύματα, αλλά και από το νερό. Ακριβώς όπως με τα οξέα, η δραστηριότητα της αλληλεπίδρασης των μετάλλων με νερό αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά.

Τα μέταλλα, τα οποία βρίσκονται σε μια σειρά δραστικότητας στο μαγνήσιο, είναι σε θέση να αντιδρούν με νερό υπό κανονικές συνθήκες. Στην αλληλεπίδραση αυτών των μετάλλων, σχηματίζονται αλκάλια και υδρογόνο, για παράδειγμα:

Άλλα μέταλλα που αντιμετωπίζουν υδρογόνο σε διάφορες δραστηριότητες μπορούν επίσης να αλληλεπιδρούν με το νερό, αλλά αυτό συμβαίνει σε αυστηρότερες συνθήκες. Για αλληλεπίδραση μέσω ζεστού μεταλλικού πριονιδιού, υπερθέρμανσης υδρατμών. Σε τέτοιες συνθήκες, τα υδροξείδια δεν μπορούν να υπάρχουν, επομένως, τα προϊόντα αντίδρασης είναι οξείδια του αντίστοιχου μεταλλικού στοιχείου και υδρογόνο:

Την εξάρτηση των χημικών ιδιοτήτων των μετάλλων από τον τόπο σε μια σειρά δραστηριοτήτων

← Η μετάλλων αυξάνεται

Συμπίεση υδρογόνου από οξέα

Μην εκτοπίζετε το υδρογόνο από οξέα

Υδρογόνο από το νερό από το νερό, μορφή αλκαλίων

Το υδρογόνο συμπίεσε από το νερό σε υψηλές θερμοκρασίες, οξείδια

3 νερό δεν αλληλεπιδρούν

Είναι αδύνατο να μετατοπιστεί το άλας από το υδατικό άλας

Μπορεί να ληφθεί με ένα πιο ενεργό μέταλλο από διάλυμα άλατος ή τήγμα οξειδίου

Μεταλλική αλληλεπίδραση με άλατα

Εάν διαλυτό άλας στο νερό, στη συνέχεια ένα άτομο ενός μεταλλικού στοιχείου σε αυτό μπορεί να υποκατασταθεί από ένα άτομο ενός πιο δραστικού στοιχείου. Εάν βυθιστείτε στο διάλυμα του Kupu (II) θειικού, της πλάκας σιδήρου, μετά από λίγο, θα επισημάνει το χαλκό με τη μορφή κόκκινου πτήσης:

Αλλά αν δεν υπάρχει ασημένια πλάκα στο διάλυμα της χωματερής (II) θειικού, τότε δεν θα υπάρξει αντίδραση:

Τα cupups μπορούν να αντικατασταθούν με οποιοδήποτε μέταλλο που βρίσκεται προς τα αριστερά σε μια σειρά από μέταλλο δραστηριότητα. Ωστόσο, τα μέταλλα που στέκονται στην αρχή της σειράς - νατρίου, καλίου κλπ. - Για αυτό, δεν είναι κατάλληλο, επειδή είναι τόσο δραστήριοι ώστε να αλληλεπιδρούν με άλας, αλλά με νερό στο οποίο το άλας αυτό διαλύεται.

Η μετατόπιση των μετάλλων από άλατα σε περισσότερα ενεργά μέταλλα χρησιμοποιείται πολύ ευρέως στη βιομηχανία για την εξαγωγή μετάλλων.

Μεταλλική αλληλεπίδραση με οξείδιο

Τα οξείδια των μεταλλικών στοιχείων είναι σε θέση να αλληλεπιδρούν με μέταλλα. Περισσότερα ενεργά μέταλλα μετατοπίζουν λιγότερο ενεργά οξείδια:

Αλλά, σε αντίθεση με την αλληλεπίδραση των μετάλλων με άλατα, στην περίπτωση αυτή τα οξείδια πρέπει να λιωθούν έτσι ώστε να εμφανιστεί η αντίδραση. Για την παραγωγή μετάλλου από το οξείδιο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοδήποτε μέταλλο, το οποίο βρίσκεται σε μια σειρά δραστικότητας προς τα αριστερά, ακόμη και το πιο δραστικό νάτριο και κάλιο, επειδή στο τετηγμένο νερό οξειδίου δεν περιέχεται.

Η αλληλεπίδραση των μετάλλων με οξείδιο χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για να εξαγάγει άλλα μέταλλα. Πιο πρακτική μέθοδος μετάλλου - αλουμινίου για αυτή τη μέθοδο. Είναι αρκετά διαδεδομένο στη φύση και φθηνά στην παραγωγή. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε πιο ενεργά μέταλλα (ασβέστιο, νάτριο, κάλιο), αλλά, πρώτα, πιο ακριβό αλουμίνιο, και δεύτερον, μέσω υπερ-υψηλής χημικής δραστηριότητας, είναι πολύ δύσκολο να διατηρηθούν τα εργοστάσια. Αυτή η μέθοδος εξαγωγής μετάλλων χρησιμοποιώντας αλουμίνιο ονομάζεται αλουμίνιο.

Είναι σαφές ότι τίποτα δεν είναι κατανοητό.

Θα αναλύσουμε τις διαδικασίες που μπορεί να συμβεί όταν η μεταλλική πλάκα βυθίζεται στο διάλυμα άλατος του ίδιου μετάλλου, από το οποίο η ίδια η πλάκα κατασκευάζεται, η οποία, σε τέτοιες περιπτώσεις, καλείται ηλεκτρόδιο.

Δύο επιλογές είναι δυνατές.

Επιλογή 1 . Το ηλεκτρόδιο είναι κατασκευασμένο από μέταλλο, ο οποίος είναι ένας ενεργός αναγωγικός παράγοντας (δεν "δεν λυπάται να δώσει τα ηλεκτρόνια του), ας είναι, να πω, ψευδάργυρος.

Αφού το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου βυθιστεί σε διάλυμα, οι διπόλες νερού που υπάρχουν στο διάλυμα, αρχίζουν να προσελκύουν ένα ορισμένο μέρος των ατόμων ψευδαργύρου, οι οποίες μεταδίδονται στο διάλυμα με τη μορφή ενυδατωμένων ιόντων, αλλά αφήνει τα ηλεκτρόνια τους στην επιφάνεια του το ηλεκτρόδιο.

Εγώ 0 + mh 2 o → me n + · mh 2 o + ne - me 0 → me n + + + -

Σταδιακά, η επιφάνεια του ηλεκτροδίου ψευδαργύρου συσσωρεύεται όλο και περισσότερα "εγκαταλελειμμένα" αρνητικά ηλεκτρόνια, το ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου αποκτά αρνητικό φορτίο. Παράλληλα με αυτή τη διαδικασία, η ποσότητα των θετικά φορτισμένων ιόντων ψευδαργύρου αυξήθηκε, η οποία άφησε το ηλεκτρόδιο. Τα κατιόντα ψευδαργύρου αρχίζουν να προσελκύουν ένα αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο, ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζεται το λεγόμενο διάλυμα ηλεκτροδίων στο περίγραμμα. Διπλό ηλεκτρικό στρώμα (Des).

Επιλογή 2. Το ηλεκτρόδιο είναι κατασκευασμένο από μέταλλο, ο οποίος είναι ένας αδύναμος αναγωγικός παράγοντας (είναι ένα "συγνώμη" στο μέρος με τα ηλεκτρόνια). Αφήστε το ρόλο ενός τέτοιου μεταλλικού παιχνιδιού χαλκού. Έτσι, τα ιόντα χαλκού που περιέχονται σε διάλυμα είναι ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες. Όταν το ηλεκτρόδιο χαλκού βυθίζεται στο διάλυμα, μέρος των ιόντων χαλκού αρχίζουν να έρχονται σε επαφή με την επιφάνεια του ηλεκτροδίου και αποκαθίσταται λόγω των ελεύθερων ηλεκτρονίων που υπάρχουν στον χαλκό.

Me n + + ne - → me 0

Υπάρχει μια διαδικασία, αντίστροφη έκδοση 1. Σταδιακά, όλο και περισσότερο κατιόντα χαλκού αποτίθενται στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου. Αποκατάσταση, τα κατιόντα φορτίζουν θετικά την πλάκα χαλκού, καθώς η φόρτιση αυξάνει το θετικό ηλεκτρόδιο χαλκού όλο και περισσότερο προσελκύει αρνητικά φορτισμένα ιόντα, έτσι σχηματίζεται ένα διπλό ηλεκτρικό στρώμα, αλλά αντίστροφη πολικότητα από ό, τι στην έκδοση 1.

Που διαμορφώνονται στα σύνορα Λύση ηλεκτροδίων Η πιθανή διαφορά ονομάζεται Δυναμικό ηλεκτροδίων.

Μέτρηση τέτοιων δυνατοτήτων είναι πολύ δύσκολη. Για να βγούμε από μια δύσκολη κατάσταση, αποφάσισαν όχι απόλυτες τιμές, αλλά σχετικές, ενώ ως αναφορά, αποφασίσαμε να λάβουμε τη δυνατότητα του ηλεκτροδίου υδρογόνου, που υιοθετήθηκε ίση με το μηδέν.

Το δυναμικό ενός συγκεκριμένου μεταλλικού ηλεκτροδίου εξαρτάται από τη φύση του μετάλλου, της συγκέντρωσης και της θερμοκρασίας του διαλύματος.

Δεδομένου ότι τα μέταλλα αλκαλικών και αλκαλικών γαιών σε υδατικά διαλύματα αντιδρούν με νερό - τα δυναμικά ηλεκτροδίων τους υπολογίζονται θεωρητικά.

Όλα τα μέταλλα λαμβάνονται κατά την αύξηση της αξίας του πρότυπου δυναμικού ηλεκτροδίου τους - ένας τέτοιος αριθμός καλείται Ηλεκτροχημικές μέταλλα τάσεις:

Τι δείχνει το δυναμικό ηλεκτροδίων

Το δυναμικό ηλεκτροδίων αντικατοπτρίζει την αριθμητική τιμή της ικανότητας του μετάλλου να δώσει τα ηλεκτρόνια ή την αποκατάστασή του, μιλώντας με άλλες λέξεις, αντανακλά τη χημική δραστηριότητα του μετάλλου.

Το αριστερό στην ηλεκτροχημική σειρά είναι το μέταλλο (βλέπε παραπάνω), όσο πιο εύκολα δίνει τα ηλεκτρόνια του, δηλ. Είναι πιο ενεργό, χρειάζεται να ισχύει με άλλα στοιχεία.

Εάν λάβετε άκρα, τότε:

• Ο λιθίου είναι ο ισχυρότερος αναγωγικός παράγοντας και το ιόν λιθίου είναι ο ασθενέστερος οξειδωτικός.
• Χρυσό Ο ασθενέστερος αναγωγικός παράγοντας και ο χρυσός ιόν είναι ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας.

Coollary που προκύπτει από την ηλεκτροχημική σειρά της τάσης μετάλλων:

• Μεταλλικά μετατοπίζει όλα τα άλλα μέταλλα από άλατα που στέκονται σε μια σειρά προς τα δεξιά του (τα οποία είναι πιο αδύναμοι αναγωγικοί παράγοντες).
• Μέταλλα που έχουν αρνητική τιμή του δυναμικού ηλεκτροδίου, δηλ., Που ανήκουν στο αριστερό υδρογόνο, το εκτοπίζουν από τα οξέα.
• Τα πιο δραστικά μέταλλα που έχουν τις χαμηλότερες τιμές του δυναμικού ηλεκτροδίου (αυτά είναι μέταλλα από λιθίου προς νάτριο), σε υδατικά διαλύματα, πρώτα απ 'όλα αντιδρούν με νερό.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η θέση των μετάλλων στον περιοδικό πίνακα και η θέση των ίδιων μετάλλων στην ηλεκτροχημική σειρά των τάσεων είναι ελαφρώς διαφορετική. Το γεγονός αυτό εξηγεί ότι η τιμή του δυναμικού ηλεκτροδίων εξαρτάται όχι μόνο στην ενέργεια που απαιτείται για τον διαχωρισμό των ηλεκτρονίων από ένα απομονωμένο άτομο, αλλά η ενέργεια που απαιτείται για την καταστροφή της ενέργειας Crystal Lattice +, η οποία απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της ενυδάτωσης των ιόντων επίσης περιλαμβάνει επίσης.

Ηλεκτροχημικά συστήματα

γενικά χαρακτηριστικά

Ηλεκτροχημεία - το τμήμα της χημείας, το οποίο μελετά τις διαδικασίες της δυνητικής διαφοράς και τη μετατροπή της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρικά (γαλβανικά στοιχεία), καθώς και την εφαρμογή χημικών αντιδράσεων λόγω του κόστους της ηλεκτρικής ενέργειας (ηλεκτρόλυση). Αυτές οι δύο διαδικασίες που έχουν κοινή φύση έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε σύγχρονες τεχνικές.

Τα γαλβανικά στοιχεία χρησιμοποιούνται ως αυτόνομες και μικρές πηγές ενέργειας για μηχανές, ραδιοφωνικές συσκευές και συσκευές ελέγχου. Με τη βοήθεια της ηλεκτρόλυσης, λαμβάνονται διάφορες ουσίες, επιφανειοδραστικές επιφάνειες, δημιουργούν προϊόντα της επιθυμητής φόρμας.

Οι ηλεκτροχημικές διεργασίες δεν ωφελούν πάντοτε ένα άτομο, και μερικές φορές φέρνουν μεγάλη βλάβη, προκαλώντας ενισχυμένη διάβρωση και καταστροφή μεταλλικών κατασκευών. Για να χρησιμοποιήσετε επιδέξια ηλεκτροχημικές διεργασίες και να αντιμετωπίσετε ανεπιθύμητα φαινόμενα, πρέπει να μελετηθούν και να προσαρμοστούν.

Ο λόγος για την εμφάνιση των ηλεκτροχημικών φαινομένων είναι η μετάβαση των ηλεκτρονίων ή η μεταβολή του βαθμού οξείδωσης ατόμων ουσιών που εμπλέκονται σε ηλεκτροχημικές διεργασίες, δηλαδή οι αντιδράσεις που ανατρέπουν οξειδωτικές αναγωγικές σε ετερογενή συστήματα. Σε αντιδράσεις με οξειδωτικές αναγωγικές, τα ηλεκτρόνια μεταβούν άμεσα από τον αναγωγικό παράγοντα στον οξειδωτικό παράγοντα. Εάν οι διαδικασίες οξείδωσης και αποκατάστασης χωριστούν χωρικά και τα ηλεκτρόνια αποστέλλονται από τον αγωγό μετάλλων, τότε ένα τέτοιο σύστημα θα είναι ένα γαλβανικό στοιχείο. Η αιτία της εμφάνισης και της ροής ηλεκτρικού ρεύματος στο γαλβανικό στοιχείο είναι η διαφορά των δυνατοτήτων.

Δυναμικό ηλεκτροδίων. Μέτρηση δυναμικών ηλεκτροδίων

Εάν πάρετε ένα πιάτο οποιουδήποτε μέταλλο και το παραλείπτονται στο νερό, τότε τα ιόντα επιφανειακής στιβάδας κάτω από τη δράση των μορίων πολικού νερού είναι σχισμένες και ενυδατωθούν στο υγρό. Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας μετάβασης, το υγρό χρεώνεται θετικά και το μέταλλο είναι αρνητικό, καθώς φαίνεται περίσσεια ηλεκτρόνια. Η συσσώρευση μεταλλικών ιόντων στο υγρό αρχίζει να επιβραδύνει τη διάλυση του μετάλλου. Τοποθετημένη ισορροπημένη ισορροπία

Μπορώ 0 + mn 2 o \u003d i n + × m h2 o + ne -

Η κατάσταση ισορροπίας εξαρτάται τόσο από τη δραστηριότητα του μετάλλου όσο και από τη συγκέντρωση των ιόντων του στο διάλυμα. Στην περίπτωση ενεργών μετάλλων σε μια σειρά τάσεων στο υδρογόνο, η αλληλεπίδραση με τα μορίων πολικού νερού τελειώνει με διαχωρισμό από την επιφάνεια των θετικών ιόντων μετάλλων και τη μετάβαση των ενυδατωμένων ιόντων στο διάλυμα (Εικ. Β). Μεταλλική φόρτιση αρνητικά. Η διαδικασία είναι η οξείδωση. Καθώς η συγκέντρωση των ιόντων αυξάνεται, η επιφάνεια καθίσταται πιθανή την αντίστροφη διαδικασία - την αποκατάσταση των ιόντων. Η ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ κατιόντων στο διάλυμα και τα πλεονάζοντα ηλεκτρόνια στην επιφάνεια σχηματίζει ένα διπλό ηλεκτρικό στρώμα. Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση μιας ορισμένης διαφοράς πιθανών μεταξύ των δυνατοτήτων του ορίου του μετάλλου και του υγρού ή του δυναμικού άλματος. Η πιθανή διαφορά που προκύπτει μεταξύ του μετάλλου και του περιβάλλοντος του υδάτινου περιβάλλοντος καλείται Δυναμικό ηλεκτροδίων. Όταν το μέταλλο βυθίζεται στο διάλυμα άλατος αυτού του μετάλλου, η ισορροπία μετατοπίζεται. Η αύξηση της συγκέντρωσης των ιόντων αυτού του μετάλλου στο διάλυμα διευκολύνει τη διαδικασία των ιόντων διέλευσης από ένα διάλυμα σε ένα μέταλλο. Μέταλλα των οποίων τα ιόντα έχουν σημαντική δυνατότητα μετάβασης στο διάλυμα θα χρεωθούν και σε μια τέτοια λύση θετικά, αλλά σε μικρότερο βαθμό από ό, τι σε καθαρό νερό.

Για τα αδρανές μέταλλα, η συγκέντρωση ισορροπίας μεταλλικών ιόντων στο διάλυμα είναι πολύ μικρή. Εάν ένα τέτοιο μέταλλο βυθιστεί σε ένα διάλυμα αλατιού αυτού του μετάλλου, τότε θετικά φορτισμένα ιόντα επισημαίνονται σε μέταλλο με μεγαλύτερη ταχύτητα από τη μετάβαση των ιόντων από το μέταλλο στο διάλυμα. Η επιφάνεια του μετάλλου θα λάβει θετική φόρτιση και το διάλυμα είναι αρνητικό λόγω των υπερβολικών ανιόντων αλατιού. Και στην περίπτωση αυτή, στα σύνορα, το μέταλλο - το διάλυμα συμβαίνει ένα διπλό ηλεκτρικό στρώμα, επομένως, μια ορισμένη διαφορά στις δυνατότητες (Εικ. Β). Στην εξεταζόμενη περίπτωση, το δυναμικό ηλεκτροδίων είναι θετικό.

Σύκο. Η διαδικασία μετάβασης ενός μετάλλου μετάλλου στο διάλυμα:

Α - ισορροπία. Β - διάλυση. σε εναπόθεση

Το δυναμικό κάθε ηλεκτροδίου εξαρτάται από τη φύση του μετάλλου, τη συγκέντρωση των ιόντων του σε διάλυμα και θερμοκρασία. Εάν το μέταλλο παραλειφθεί σε ένα διάλυμα του άλατος του που περιέχει ένα μεταλλικό mol από 1 DM3 (η δραστικότητα του οποίου είναι 1), το δυναμικό ηλεκτροδίων θα είναι μια σταθερή τιμή σε θερμοκρασία 25 o C και πίεση 1 ATM. Αυτό το δυναμικό καλείται Τυπικό ηλεκτρικό δυναμικό (ΜΙ).

Μεταλλικά ιόντα που έχουν θετική φόρτιση που διεισδύουν στο διάλυμα και μετακινούνται στο πιθανό πεδίο της ενότητας μεταλλικού διαλύματος, περνούν ενέργεια. Αυτή η ενέργεια αντισταθμίζεται από τη λειτουργία ισοθερμικής διαστολής από μεγαλύτερη συγκέντρωση ιόντων στην επιφάνεια σε μικρότερο διάλυμα. Τα θετικά ιόντα συσσωρεύονται στο στρώμα σχεδόν επιφανειακής επιφάνειας σε συγκέντρωση από σχετικά με και στη συνέχεια να πάει σε μια λύση όπου η συγκέντρωση των ελεύθερων ιόντων από. Η λειτουργία του ηλεκτρικού πεδίου ENF είναι ίση με την ισοθερμική λειτουργία της διαστολής RTLN (με O / S). Η εξισώνοντας και τις δύο εκφράσεις της εργασίας μπορεί να αφαιρεθεί το ποσό του δυναμικού

En f \u003d RTLN (με O / C), -E \u003d RTLN (C / C O) / NF,

όπου το e είναι το δυναμικό του μετάλλου, μέσα. R είναι σταθερή καθολική αέριο, j / mol σε? T - θερμοκρασία, k; N - χρέωση ιόντων. F - τον αριθμό του Faraday. C είναι η συγκέντρωση των ελεύθερων ιόντων.

c o είναι η συγκέντρωση ιόντων στο επιφανειακό στρώμα.

Μετρήστε άμεσα το ποσό του δυναμικού δεν είναι δυνατό, καθώς είναι αδύνατο να προσδιοριστεί πειραματικά με τον Ο. Οι τιμές των δυνατοτήτων ηλεκτροδίων σε σχέση με το μέγεθος του άλλου ηλεκτροδίου προσδιορίζονται πειραματικά, το δυναμικό των οποίων λαμβάνεται υπό όρους στο μηδέν. Ένα τέτοιο πρότυπο συγκρίσιμο ηλεκτρόδιο ή ηλεκτρόδιο είναι Κανονικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου (N.V.E.) . Η συσκευή ηλεκτροδίου υδρογόνου παρουσιάζεται στο σχήμα. Αποτελείται από μια πλάκα πλατίνας επικαλυμμένη με ηλεκτρολυτικά κατακρημνισμένη πλατίνα. Το ηλεκτρόδιο βυθίζεται σε ένα διάλυμα 1Μ θειικού οξέος (η δραστικότητα των ιόντων υδρογόνου είναι 1 mol / dm3) και πλένεται με πίδακα αερίου υδρογόνου υπό πίεση 101 kPa και Τ \u003d 298 Κ. Όταν η πλατίνα είναι κορεσμένη με υδρογόνο Στην μεταλλική επιφάνεια, η ισορροπία καθορίζεται, η συνολική διαδικασία εκφράζεται από την εξίσωση

2N + + 2E ↔ H2 .

Εάν η μεταλλική πλάκα βυθιστεί σε ένα διάλυμα 1Μ άλατος αυτού του μετάλλου, συνδέστε τον εξωτερικό αγωγό με ένα πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου και διαλύματα με ηλεκτρολυτικό κλειδί, τότε λαμβάνουμε ένα γαλβανικό στοιχείο (Εικ. 32). Η δύναμη ηλεκτρικής ενέργειας αυτού του γαλβανικού στοιχείου θα είναι η τιμή Πρότυπο ηλεκτρικό δυναμικό αυτού του μετάλλου (e σχετικά με ).

Συστήματος μέτρησης ηλεκτρικής χωρητικότητας

σε σχέση με το ηλεκτρόδιο υδρογόνου

Λαμβάνοντας ένα διάλυμα θειικού ψευδαργύρου σε διάλυμα θειικού ψευδαργύρου 1 m και τη σύνδεση με ηλεκτρόδιο υδρογόνου, λαμβάνουμε ένα γαλβανικό στοιχείο, το οποίο θα γραφτεί ως εξής

(-) ZN / ZN2 + // 2H + / H2, PT (+).

Στο διάγραμμα, ένα χαρακτηριστικό σημαίνει το όριο του τμήματος μεταξύ του ηλεκτροδίου και του διαλύματος, δύο χαρακτηριστικών - το όριο μεταξύ των λύσεων. Η άνοδος καταγράφεται στα αριστερά, η κάθοδος στα δεξιά. Σε ένα τέτοιο στοιχείο, διεξάγεται η αντίδραση ZNO + 2Η + \u003d zn2+ + Η2 και τα ηλεκτρόνια κατά μήκος του εξωτερικού κυκλώματος κινούνται από τον ψευδάργυρο στο ηλεκτρόδιο υδρογόνου. Πρότυπο δυναμικό ηλεκτροδίων του ηλεκτροδίου ψευδαργύρου (-0.76 V).

Λαμβάνοντας μια πλάκα χαλκού ως ηλεκτρόδιο, υπό τις καθορισμένες συνθήκες σε συνδυασμό με ένα πρότυπο ηλεκτρόδιο υδρογόνου, λαμβάνουμε ένα γαλβανικό στοιχείο.

(-) ΡΤ, Η2 / 2Η + // Cu2 + / Cu (+).

Σε αυτή την περίπτωση, η αντίδραση προχωρά: Cu2+ + Η2 \u003d Cu O + 2Η +. Τα ηλεκτρόνια κατά μήκος του εξωτερικού κυκλώματος μετακινούνται από το ηλεκτρόδιο υδρογόνου στο ηλεκτρόδιο χαλκού. Πρότυπο δυναμικό ηλεκτροδίων του ηλεκτροδίου χαλκού (+0.34 V).

Ένας αριθμός τυποποιημένων δυνατοτήτων ηλεκτροδίων (τάσεις). Εξίσωση Nernsta

Έχοντας μέταλλα για την αύξηση των τυποποιημένων δυνατοτήτων ηλεκτροδίων τους, λαμβάνουν μια σειρά από άγχους του Nikolai Nikolayevich Beketova (1827-1911), ή ένας αριθμός τυποποιημένων δυνατοτήτων ηλεκτροδίων. Αριθμητικές τιμές των τυποποιημένων δυνατοτήτων ηλεκτροδίων για έναν αριθμό τεχνικά σημαντικών μετάλλων εμφανίζονται στον πίνακα.

Μια σειρά από μέταλλα τάσης

Ορισμένες τάσεις χαρακτηρίζουν ορισμένες ιδιότητες μετάλλων:

1. Η χαμηλότερη τιμή του δυναμικού ηλεκτροδίου του μετάλλου, τόσο πιο χημικά πιο δραστική, είναι ευκολότερη να οξειδωθεί και είναι πιο δύσκολο να αποκατασταθεί από τα ιόντα του. Τα ενεργά μέταλλα στη φύση υπάρχουν μόνο υπό τη μορφή ενώσεων Na, K, ... βρίσκονται στη φύση, τόσο στη μορφή ενώσεων και στην ελεύθερη κατάσταση του Cu, Ag, Hg, Au, pt - μόνο σε μια ελεύθερη κατάσταση.

2. Μέταλλα που έχουν ένα πιο αρνητικό δυναμικό ηλεκτροδίων από το μαγνήσιο, συμπίεση υδρογόνο από το νερό.

3. Μέταλλα που αντιμετωπίζουν μια σειρά τάσεων στο υδρογόνο, συμπίεση υδρογόνο από διαλύματα αραιωμένων οξέων (ανιόντα των οποίων δεν παρουσιάζουν οξειδωτικές ιδιότητες).

4. Κάθε μεταλλικό μέταλλο, που δεν αποσυντίθεται νερό, μετατοπίζει τα μέταλλα που έχουν πιο θετικές τιμές των δυναμικών ηλεκτροδίων από λύσεις των αλάτων τους.

5. Τα περισσότερα μέταλλα διακρίνονται από τις τιμές των δυναμικών ηλεκτροδίων, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του E.D.S. Ένα γαλβανικό στοιχείο που χτίστηκε πάνω τους.

Η εξάρτηση του μεγέθους του δυναμικού ηλεκτροδίου (Ε) στη φύση του μετάλλου, η δραστικότητα των ιόντων του στο διάλυμα και τη θερμοκρασία εκφράζεται από την εξίσωση Nernst

E i \u003d e για μένα + rtln (a me n +) / nf,

Όπου είναι το πρότυπο δυναμικό ηλεκτροδίων του μετάλλου, ένα me n + είναι η δραστικότητα των μεταλλικών ιόντων σε διάλυμα. Με πρότυπη θερμοκρασία 25 o C, για αραιωμένα διαλύματα, αντικαθιστώντας τη δραστηριότητα (α) με τη συγκέντρωση (C), τον φυσικό λογαρίδιο δεκαδικό και να υποκαθιστούμε τις τιμές των R, T και F, λαμβάνουμε

E i \u003d e για μένα + (0,059 / n) LGC.

Για παράδειγμα, για ένα ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου τοποθετημένο σε ένα διάλυμα του άλατος του, η συγκέντρωση ενυδατωμένου ZN2 + × MH2O Καταργία δηλώστε Zn 2+, τότε

E ZN \u003d E περίπου ZN + (0,059 / n) LG [Zn2+].

Εάν \u003d 1 mol / dm 3, κατόπιν e zn \u003d e περίπου zn.

Τα ηλεκτρολυτικά στοιχεία, την ηλεκτρομορφή τους δύναμη

Δύο μέταλλα, βυθισμένα σε διαλύματα των αλάτων τους που συνδέονται με τον αγωγό, σχηματίζουν ένα γαλβανικό στοιχείο. Το πρώτο γαλβανικό στοιχείο εφευρέθηκε από τον Alexander Volt το 1800. Το στοιχείο αποτελείται από πλάκες χαλκού και ψευδαργύρου διαχωρισμένες με κλειστό, υγραμένο διάλυμα θειικού οξέος. Με μια συνεπή ένωση ενός μεγάλου αριθμού πλακών, το στοιχείο Volta έχει μια σημαντική δύναμη ηλεκτρομαγοευθείας (ED).

Η εμφάνιση ηλεκτρικού ρεύματος στο γαλβανικό στοιχείο οφείλεται στη διαφορά μεταξύ των δυναμικών ηλεκτροδίων των κατασκευασμένων μετάλλων και συνοδεύεται από χημικούς μετασχηματισμούς που ρέουν στα ηλεκτρόδια. Εξετάστε το έργο του γαλβανικού στοιχείου στο παράδειγμα του στοιχείου χαλκού-ψευδαργύρου (J. Daniel - B.S. Jacobi).

Σχέδιο του γαλβανικού στοιχείου χαλκού-ψευδαργύρου του Daniel-Jacobi

Σε ένα ηλεκτρόδιο ψευδαργύρου, χαμηλωμένο σε διάλυμα θειικού ψευδαργύρου (C \u003d 1 mol / dm3), η οξείδωση ψευδαργύρου (διάλυση ψευδαργύρου) Zn O - 2E \u003d zn2 + εμφανίζεται. Τα ηλεκτρόνια έρχονται στην εξωτερική αλυσίδα. Zn - πηγή ηλεκτρονίων. Η πηγή ηλεκτρονίων θεωρείται ότι είναι ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο - άνοδο. Στο ηλεκτρόδιο κατασκευασμένο από χαλκό βυθισμένο στο διάλυμα θειικού χαλκού (C \u003d 1 mol / dm 3), τα μεταλλικά ιόντα αποκαθίστανται. Τα άτομα χαλκού κατακρημνίζονται στο ηλεκτρόδιο Cu2 + + 2E \u003d Cu. Χαλκός ηλεκτρόδιο θετικό. Είναι μια κάθοδος. Ταυτόχρονα, μέρος των 4 ιόντων 2- κινούνται μέσω της γέφυρας αλατιού στο δοχείο με ένα διάλυμα ZNSO 4 . Μετά την εξίσωση των διαδικασιών που εμφανίζονται στην άνοδο και στην κάθοδο, λαμβάνουμε τη συνολική εξίσωση

Boris Semenovich Jacobi (Moritz Hermann) (1801-1874)

ή σε μοριακή μορφή

Πρόκειται για ένα συνηθισμένο οξειδωτικό - η αντίδραση αποκατάστασης συμβαίνει στο όριο του μεταλλικού κονιάματος. Η ηλεκτρική ενέργεια του γαλβανικού στοιχείου λαμβάνεται λόγω της χημικής αντίδρασης. Το θεωρητικό γαλβανικό στοιχείο μπορεί να γραφτεί ως ένα σύντομο ηλεκτροχημικό σύστημα.

(-) ZN / ZN 2+ // CU 2+ / CU (+).

Προϋπόθεση για τη λειτουργία του γαλβανικού στοιχείου είναι η διαφορά των δυνατοτήτων, καλείται Ηλεκτρική ισχύ ενός γαλβανικού στοιχείου (ED) . E.D.S. Οποιοδήποτε στοιχείο ηλεκτρολυτικής λειτουργίας είναι θετικό. Για τον υπολογισμό των eds. Το γαλβανικό στοιχείο είναι απαραίτητο από το μέγεθος του πιο θετικού δυναμικού να πάρει το μέγεθος του λιγότερο θετικού δυναμικού. Έτσι, E.D.S. Το γαλβανικό στοιχείο χαλκού-ψευδαργύρου υπό τυπικές συνθήκες (t \u003d 25 o c, c \u003d 1 mol / dm3, p \u003d 1 atm) είναι ίση με τη διαφορά μεταξύ των τυποποιημένων δυνατοτήτων ηλεκτροδίων χαλκού (καθόδου) και ψευδαργύρου (ανόδου), δηλαδή

e.D.S. = E ov με u 2+ / cu - e o zn 2+ / zn \u003d +0.34 V - (-0.76 V) \u003d +1.10 V.

Ένα ζευγάρι με ιόντα ψευδαργύρου Cu2 + αποκαθίσταται.

Η διαφορά στα δυναμικά ηλεκτροδίων που είναι απαραίτητη για λειτουργία μπορεί να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας το ίδιο διάλυμα διαφορετικών συγκεντρώσεων και τα ίδια ηλεκτρόδια. Ένα τέτοιο γαλβανικό στοιχείο που ονομάζεται Συγκέντρωση Και λειτουργεί λόγω της ισοπέδωσης της συγκέντρωσης της λύσης. Ένα παράδειγμα είναι ένα στοιχείο κατασκευασμένο από δύο ηλεκτρόδια υδρογόνου.

PT, Η2 / Η2SE 4 (C`) // H2SE 4 (C`) / H2, PT,

όπου με "\u003d`; με "\u003d` `.

Αν p \u003d 101 kPa, με »< с``, то его э.д.с. при 25 о С определяется уравнением

E \u003d 0,059LG (με »/ s).

Με C` \u003d 1 Mol-Ion / DM 3 ed Το στοιχείο προσδιορίζεται με τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου στο δεύτερο διάλυμα, δηλαδή, e \u003d 0,059lgc »\u003d -0.059 pH.

Προσδιορισμός της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου και, κατά συνέπεια, το ρΗ του μέσου μέτρησης E.D.S. Το αντίστοιχο γαλβανικό στοιχείο ονομάζεται ποτενσιομετρία.

Μπαταρίες

Μπαταρίες Που ονομάζονται γαλβανικά στοιχεία επαναχρησιμοποιήσιμων και αναστρέψιμων δράσεων. Είναι σε θέση να μετατρέψουν τη συσσωρευμένη χημική ενέργεια σε ηλεκτρικό κατά τη διάρκεια της εκφόρτισης και ηλεκτρικά σε χημικά, δημιουργώντας ένα απόθεμα στη διαδικασία φόρτισης. Από την E.D.S. Οι μπαταρίες είναι μικρές, κατά τη λειτουργία, συνήθως συνδέονται με την μπαταρία.

Μπαταρία . Η μπαταρία μολύβδου αποτελείται από δύο διάτρητες πλάκες μολύβδου, μία από τις οποίες (αρνητική) μετά τη φόρτιση περιέχει ένα ενεργό καλώδιο πλήρωσης - σφουγγάρι και το άλλο (θετικό) διοξείδιο του μολύβδου. Και οι δύο πλάκες βυθίζονται σε διάλυμα 25-30% θειικού οξέος (Εικ. 35). Σχέδιο μπαταρίας

(-) Pb / P -P H2SE 4 / PBO 2 / PB (+) .

Πριν από τη φόρτιση στους πόρους των ηλεκτροδίων μολύβδου, η πάστα είναι κενή που περιέχει επιπλέον του οργανικού συνδετικού του οξειδίου του ηλεκτροδίου PBI. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του οξειδίου μολύβδου με θειικό οξύ στους πόρους των πλακών ηλεκτροδίων, σχηματίζεται θειικό μόλυβδο

PBO + H2SE 4 \u003d PBSO 4 + Η2Ο .

Φορτίστε μπαταρίες, παρακάμπτοντας το ηλεκτρικό ρεύμα

Εκφόρτωση επεξεργασίας

Οι συνολικές διαδικασίες που εμφανίζονται κατά τη διάρκεια της φόρτισης και απόρριψης της μπαταρίας μπορούν να αντιπροσωπεύονται ως εξής.

Κατά τη φόρτιση της μπαταρίας, αυξάνεται η πυκνότητα του ηλεκτρολύτη (θειικό οξύ) και όταν μειώνεται η απόρριψη. Με πυκνότητα του ηλεκτρολύτη, κρίνουν τον βαθμό μπλοκάρισμα της μπαταρίας. E.D.S. Μάση μπαταρίας 2.1 V.

Οφέλη Η μπαταρία μολύβδου είναι μια μεγάλη ηλεκτρική χωρητικότητα, σταθερότητα σε λειτουργία, ένας μεγάλος αριθμός κύκλων (φόρτισης απόρριψης). μειονεκτήματα - Μεγάλη μάζα και, ως εκ τούτου, μια μικρή ειδική ικανότητα, η απελευθέρωση του υδρογόνου κατά τη διάρκεια της φόρτισης, όχι στεγανότητας παρουσία συμπυκνωμένου διαλύματος θειικού οξέος. Από την άποψη αυτή, καλύτερες αλκαλικές μπαταρίες.

Αλκαλικές μπαταρίες. Αυτά περιλαμβάνουν νικέλιο καδμίου και μπαταρίες σιδήρου-νικελίου Τ. Edison.

Σχέδια μπαταριών Edison και μπαταρίες μολύβδου

Thomas Edison (1847-1931)

Είναι παρόμοια μεταξύ τους. Η διαφορά αποτελείται από το υλικό των πλακών του αρνητικού ηλεκτροδίου. Στην πρώτη περίπτωση, είναι κάδμιο, στο δεύτερο σίδηρο. Ο ηλεκτρολύτης είναι ένα διάλυμα con ho \u003d 20% . Οι μπαταρίες του καδμίου-νικελίου έχουν τη μεγαλύτερη πρακτική σημασία. Σχέδιο μπαταρίας καδμίου-νικελίου

(-) CD / διάλυμα KOH / Ni2O3 / Ni (+).

Το έργο της μπαταρίας του καδμίου-νικελίου βασίζεται σε αντίδραση οξειδοαναγωγής με τη συμμετοχή του Ni3+

E.D.S. Η φορτισμένη μπαταρία καδμίου-νικελίου είναι 1,4 V.

Ο πίνακας δείχνει τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας του Edison και τις μπαταρίες μολύβδου.

Στα εγχειρίδια της χημείας, με την παρουσίαση του θέματος "οξέος" σε μια μορφή ή άλλο, αναφέρθηκε η αποκαλούμενη κρίσιμη σειρά μετάλλων, η σύνταξη του οποίου συχνά αποδίδεται στον Beketov.

Για παράδειγμα, στο πιο συχνά εγχειρίδιο για την 8η τάξη G. Ε. Rudzitis και F. G. Feldman (από το 1989 έως το 1995, δημοσιεύθηκε με συνολική κυκλοφορία 8,3 εκατομμυρίων αντίγραφα), λέει τα εξής. Είναι εύκολο να βεβαιωθείτε ότι το μαγνήσιο αντιδρά γρήγορα με οξέα (στο παράδειγμα υδροχλωρικού οξέος), κάπως πιο αργό - ψευδάργυρο, ακόμη πιο αργό σίδηρο και ο χαλκός με υδροχλωρικό οξύ δεν ανταποκρίνεται. "Παρόμοια πειράματα έχουν γίνει από τους Ρώσους επιστήμονες Ν. Ν. Beketov, - γράφουν τους συγγραφείς του εγχειριδίου. - Με βάση τα πειράματα, έκανε ένα πλήθος μετάλλων: K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb (H), Cu, HG, AG, PT, AU. Σε αυτή τη σειρά, όλα τα μέταλλα που βλέπουν το υδρογόνο είναι σε θέση να το απομακρύνουν από τα οξέα. " Αναφέρεται επίσης ότι ο Beketov είναι "ο ιδρυτής της φυσικής χημείας. Το 1863, το κρίσιμο φάσμα μετάλλων, το οποίο καλείται από το όνομα του επιστήμονα ". Επιπλέον, οι μαθητές αναφέρουν ότι στη σειρά του Beketov, το μέταλλο που στέκεται προς τα αριστερά, τα μέταλλα είναι επιλέξιμα προς το δικαίωμα, λύσεων των αλάτων τους. Η εξαίρεση είναι τα πιο ενεργά μέταλλα. Παρόμοια στοιχεία μπορούν επίσης να βρεθούν σε άλλα σχολικά εγχειρίδια και οφέλη, για παράδειγμα: "Ρώσος χημικός Ν. Ν. Μπουτσκόφ διερεύνησε όλα τα μέταλλα και τις έβαλε σε χημική δραστηριότητα σε έναν κρίσιμο αριθμό (μια σειρά δραστηριοτήτων)" κλπ.

Μπορεί να προκύψουν μερικές ερωτήσεις.

Την πρώτη ερώτηση. Πραγματικά πριν από τα πειράματα του Beketov (δηλ. Μέχρι το 1863), οι χημικοί δεν γνώριζαν ότι το μαγνήσιο, ο ψευδάργυρος, ο σίδηρος και ένας αριθμός άλλων μετάλλων αντιδρούν με οξέα με απελευθέρωση υδρογόνου και χαλκό, υδράργυρο, ασήμι, πλατίνα και χρυσό δεν διαθέτουν αυτή την ιδιότητα;

Το ερώτημα είναι το δεύτερο. Μήπως οι χημικοί δεν παρατηρούν στο Beketov ότι ορισμένα μέταλλα μπορούν να ξεπεράσουν τους άλλους από τις λύσεις των αλάτων τους;

Το ερώτημα είναι το τρίτο. Στο βιβλίο V. A. Volkov, E. V. Vonsky, Γ. Ι. Κουζνετσόβα "Εξαιρετικοί χημικοί του κόσμου. Βιογραφικό Βιβλίο Αναφοράς "(Μ.: Ανώτερο Σχολή, 1991) Λέγεται ότι ο Νικολάι Νικολαϊσέβιτς Beketov (1827-1911) -" Ρώσος φυσικοχημικός, ακαδημαϊκός ... Ένας από τους ιδρυτές της φυσικής χημείας ... διερεύνησε τη συμπεριφορά των οργανικών οξέων σε υψηλές θερμοκρασίες. Συντένωση (1852) BenzureId και ακετωτία. Ορισμένες θεωρητικές διατάξεις σχετικά με την εξάρτηση της αντίδρασης αντιδράσεων στην κατάσταση αντιδραστηρίων και εξωτερικών συνθηκών ... προσδιορίστηκε η θερμότητα του σχηματισμού οξειδίων και χλωριδίων αλκαλιμετάλλων, που έλαβαν πρώτα (1870) άνυδρα οξείδια αλκαλιμετάλλων. Χρησιμοποιώντας την ικανότητα του αλουμινίου να αποκαταστήσει μέταλλα από τα οξείδια τους, έβαλαν τα θεμέλια της αλουμινένιας ... Πρόεδρος της ρωσικής φυσικοχημικής κοινωνίας .... " Και όχι μια λέξη για την κατάρτιση της σειράς μετατόπισης, η οποία έχει εισέλθει (αντίθετα, για παράδειγμα, από τα παράγωγα Ureyids - ουρία) σε σχολικά εγχειρίδια που δημοσιεύονται από κυκλοφορία πολυκατημάτων-δολαρίων!

Είναι δύσκολο να ανακτηθούν οι συντάκτες του βιογραφικού βιβλίου αναφοράς στη λήθη μιας σημαντικής ανακάλυψης του ρωσικού επιστήμονα: μετά από όλα, ο Di Mendeleev, ο οποίος, ο οποίος, ο οποίος, ο οποίος, τόσο πολύ, δεν μπορεί να κατηγορηθεί σε μη κερδοσκοπία, στο κλασικό βιβλίο του "Βασικά στοιχεία της Χημείας" "Και ποτέ δεν αναφέρει τη σειρά μετατόπισης του Beketov, αν και 15 φορές αναφέρεται σε διάφορα έργα. Για να απαντήσετε σε όλες αυτές τις ερωτήσεις, θα πρέπει να κάνουμε μια περιήγηση στην ιστορία της χημείας, να αντιμετωπίσουμε ποιος και πότε πρότειναν μια σειρά από τη δραστηριότητα μετάλλων, τα οποία πειράματα πέρασαν τον Ν. Ν. Beketov και ποια είναι η κρίσιμη σειρά του.

Μπορείτε να απαντήσετε στις δύο πρώτες ερωτήσεις. Φυσικά, η απελευθέρωση υδρογόνου από οξέα με μέταλλα και διάφορα παραδείγματα μετατόπισης μαζί τους από τα άλατα ήταν γνωστά πολύ πριν από τον Bettov. Για παράδειγμα, σε μία από τις ηγεσία του σουηδικού χημικού και ορυκτολογικού Thornberna Ulat Bergman, που δημοσιεύθηκε το 1783, συνιστάται κατά την ανάλυση των πολυμελιωδών μεταλλεύσεων για να ξεπεράσουν το μόλυβδο και το ασήμι από τα διαλύματα με σιδερένιες πλάκες. Κατά τον υπολογισμό της περιεκτικότητας σε σίδηρο στο ORE θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το τμήμα του, το οποίο μετακόμισε σε ένα διάλυμα από τις πλάκες. Στην ίδια ηγεσία, ο Bergman γράφει: "Μέταλλα μπορούν να εξαντληθούν από λύσεις από τα άλατά τους με άλλα μέταλλα, ενώ παρατηρείται κάποια ακολουθία. Σε μια σειρά ψευδαργύρου, σιδήρου, μολύβδου, κασσίτερου, χαλκού, αργύρου και υδραργύρου ψευδαργύρου σιδήρου, κλπ. Και, φυσικά, όχι ο Bergman για πρώτη φορά ανακάλυψε αυτές τις αντιδράσεις: τέτοιες παρατηρήσεις επιστρέφουν στους αλχημικούς χρόνους. Το πιο διάσημο παράδειγμα μιας τέτοιας αντίδρασης χρησιμοποιήθηκε στη μέση ηλικία των Σαρλτάνων, η οποία κατέδειξε δημόσια τον "μετασχηματισμό" του σιδερένιου καρφιού στο κόκκινο χρυσό, όταν μείωσαν το καρφί στο διάλυμα του θειικού χαλκού. Τώρα αυτή η αντίδραση αποδεικνύεται στα μαθήματα χημείας στο σχολείο. Ποια είναι η ουσία της θεωρίας του νέου Beketov; Πριν από την εμφάνιση της χημικής θερμοδυναμικής, η ροή της αντίδρασης σε μία ή μία άλλη κατεύθυνση των χημικών εξηγήθηκε από την έννοια της συγγένειας ορισμένων σωμάτων στο άλλο. Ο ίδιος Bergman, με βάση τις γνωστές αντιδράσεις μετατόπισης, έχει αναπτύξει τη θεωρία της εκλογικής συγγένειας από το 1775. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η χημική συγγένεια μεταξύ των δύο ουσιών κάτω από αυτές τις συνθήκες παραμένει σταθερή και δεν εξαρτάται από τις σχετικές μάζες αντίδρασης ουσιών. Δηλαδή, αν τα σώματα Α και σε επαφή με το σώμα C, στη συνέχεια, η σύνδεση με το C θα ήταν το σώμα που έχει πολλή συγγένεια. Για παράδειγμα, ο σίδηρος έχει μεγαλύτερη συγγένεια για το οξυγόνο από τον υδράργυρο και ως εκ τούτου θα είναι πρώτα να οξειδωθεί από αυτούς. Υποτίθεται ότι η κατεύθυνση της αντίδρασης προσδιορίστηκε αποκλειστικά από τη χημική συγγένεια των αντιδραστικών σωμάτων και η αντίδραση πηγαίνει στο τέλος. Ο Bergman ήταν ένας πίνακας χημικής συγγένειας που χρησιμοποιούσαν οι χημικοί πριν από την έναρξη του αιώνα του XIX. Αυτοί οι πίνακες περιλαμβάνονται, ειδικότερα, διάφορα οξέα και βάσεις.

Σχεδόν ταυτόχρονα με τον Bergman, ο γαλλικός χημικός Claude Louis Bertoll έχει αναπτύξει μια άλλη θεωρία. Η χημική συγγένεια σχετίζεται επίσης με την προσέλκυση των οργανισμών μεταξύ τους, αλλά τα συμπεράσματα έγιναν από άλλους. Κατ 'αναλογία με το νόμο της παγκόσμιας έλξης Bertoll, πίστευε ότι στη χημεία, η έλξη θα πρέπει να εξαρτάται από τη μάζα των αντιδραστικών σωμάτων. Ως εκ τούτου, η πορεία της αντίδρασης και το αποτέλεσμά της εξαρτάται όχι μόνο στη χημική συγγένεια των αντιδραστηρίων, αλλά και στις ποσότητες τους. Για παράδειγμα, αν το σώμα Α και C μπορεί να αντιδράσει με C, τότε το σώμα με διανεμηθεί μεταξύ Α και σε διαδοχικές συγγένειες και τις μάζες και καμία αντίδραση δεν θα φτάσει στο τέλος, καθώς το υπόλοιπο θα έρθει όταν το AC, τον ήλιο και το ελεύθερο Τα Α και Β θα έρθουν ταυτόχρονα. Είναι πολύ σημαντικό η κατανομή μεταξύ Α και Β μπορεί να ποικίλει ανάλογα με την περίσσεια Α ή V. επομένως, με μεγάλη περίσσεια, το σώμα με μικρή συγγένεια μπορεί να "επιλέξει" το σώμα από το σώμα τον "αντίπαλό του". Αλλά αν αφαιρεθεί ένα από τα προϊόντα αντίδρασης (AC ή Sun), η αντίδραση θα περάσει μέχρι το τέλος και μόνο το προϊόν που διαμορφώνεται το προϊόν που αφήνει το πεδίο δράσης.

Ο Burtoll έχει τα δικά του συμπεράσματα, παρατηρώντας τις διαδικασίες βροχόπτωσης από λύσεις. Αυτά τα ευρήματα ακούγονται εκπληκτικά μοντέρνα, εκτός από την παρωχημένη ορολογία. Ωστόσο, η Bertoll ήταν ποιοτική θεωρία, δεν έδωσε τρόπους μέτρησης του μεγέθους της συγγένειας.

Η περαιτέρω πρόοδος της θεωρίας βασίστηκε σε ανακαλύψεις στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας. Ιταλός φυσικός Alessandro Volta στο τέλος του XVIII αιώνα. Έδειξε ότι το ηλεκτρικό φορτίο εμφανίζεται κατά την επαφή με διάφορα μέταλλα. Διεξαγωγή πειραμάτων με διάφορα ζεύγη μέταλλα και καθορίζοντας το σημάδι και την αξία της χρέωσης ορισμένων μετάλλων σε σχέση με το άλλο, η τάση ρυθμίζει έναν αριθμό τάσεων: Zn, PB, SN, FE, CU, AG, AU. Χρησιμοποιώντας ζεύγη διαφορετικών μετάλλων, το Volt κατασκευάζει ένα γαλβανικό στοιχείο, η αντοχή του οποίου ήταν η μεγαλύτερη, τα πιο ακριβά μέλη αυτής της σειράς. Ο λόγος για αυτό σε αυτά τα χρόνια ήταν άγνωστη. Είναι αλήθεια, το 1797, ο γερμανός επιστήμονας Johann Wilhelm Ritter προέβλεψε ότι, σε μια σειρά τάσεων, τα μέταλλα πρέπει να σταθούν για να μειώσουν την ικανότητά τους να συνδέονται με το οξυγόνο. Στην περίπτωση ψευδαργύρου και χρυσού, το συμπέρασμα αυτό δεν προκαλεί αμφιβολία. Όσον αφορά τα άλλα μέταλλα, πρέπει να σημειωθεί ότι η καθαριότητα τους δεν ήταν πολύ υψηλή, οπότε ένας αριθμός βολτ δεν αντιστοιχεί πάντοτε στο σύγχρονο.

Οι θεωρητικές απόψεις σχετικά με τη φύση των διαδικασιών που συμβαίνουν ήταν πολύ ασαφείς και συχνά αντιφατικές. Ο διάσημος σουηδικός χημικός Jonx Jacob Burtsellius στην αρχή του 19ου αιώνα. Δημιούργησε ένα ηλεκτροχημικό (ή δυαδικό, από lat . Dualis - "Διπλή") Θεωρία χημικών ενώσεων. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, υποτίθεται ότι κάθε χημική ένωση αποτελείται από δύο μέρη - θετικά και αρνητικά φορτισμένα. Το 1811, ο Burtsellius, με βάση τις χημικές ιδιότητες των στοιχείων που του γνωστού, τους διατέθηκαν σε μια σειρά έτσι ώστε κάθε μέλος σε αυτό να είναι ηλεκτροενεργός σε σχέση με την προηγούμενη και ηλεκτροπροστασία σε σχέση με το επόμενο. Στη συντομευμένη έκδοση, τα ακόλουθα (κατά τη φθίνουσα σειρά) αποδοτήθηκαν σε ηλεκτροεναγόμενα στοιχεία:

O, s, n, cl, br, s, se p, όπως, cr, b, c, sb, te, si.

Στη συνέχεια ακολούθησε το στοιχείο μετάβασης - υδρογόνο και πίσω από αυτό - ηλεκτροπαϊκά στοιχεία (για την αύξηση αυτής της ιδιότητας):

AU, PT, HG, AG, CU, BI, SN, PB, CD, CO, NI, FE, ZN, MN, ΑΛ, MG, CA, SR, BA, LI, NA, Κ.

Αυτή η σειρά, αν ξαναγράψετε όλα τα μέταλλα με την αντίστροφη σειρά, πολύ κοντά στο σύγχρονο. Ορισμένες διαφορές στη σειρά των μετάλλων σε αυτή τη σειρά οφείλονται πιθανώς σε ανεπαρκή καθαρισμό ουσιών κατά τη διάρκεια των ημερών της κληρονομιάς, καθώς και ορισμένες άλλες ιδιότητες των μετάλλων, οι οποίες καθοδηγούνται από τον Bercelyus. Σύμφωνα με τον Britzelius, όσο πιο παράξενα τα στοιχεία του άλλου σε αυτή τη σειρά, τόσο μεγαλύτερες είναι τα αντίθετα ηλεκτρικά φορτία και τις πιο ανθεκτικές χημικές ενώσεις που σχηματίζουν ο ένας τον άλλον.

Η θεωρία του δυϊσμού του Berzelius στη μέση του 19ου αιώνα. Ήταν κυρίαρχη. Η αποτυχία της έδειξε τους ιδρυτές του Thermochemistry French Scientist Marineelen Bertlo και του δανικού ερευνητή Julius Tomsen. Μέτρησαν τη χημική συγγένεια για το έργο που μπορεί να παράγει μια χημική αντίδραση. Στην πράξη, μετρήθηκε με τη θερμική επίδραση της αντίδρασης. Αυτά τα έργα οδήγησαν στη δημιουργία χημικής θερμοδυναμικής - επιστήμης, τα οποία, ειδικότερα, για τον υπολογισμό της θέσης ισορροπίας στο σύστημα αντίδρασης, συμπεριλαμβανομένης της ισορροπίας σε ηλεκτροχημικές διεργασίες. Η θεωρητική βάση μιας σειράς δραστηριοτήτων (και ορισμένων πιέσεων) τοποθετήθηκε σε λύσεις στο τέλος του 19ου αιώνα. Γερμανικός φυσικοχημικός Walter Nernst. Αντί για χαρακτηριστικά υψηλής ποιότητας - συγγένεια ή ικανότητα του μετάλλου και το ιόν του σε μία ή άλλη αντιδράσεις - εμφανίστηκε ακριβής ποσοτική τιμή, χαρακτηρίζοντας την ικανότητα κάθε μετάλλου να μετακινηθεί στο διάλυμα με τη μορφή ιόντων, καθώς ιόντα σε μέταλλο στο ηλεκτρόδιο. Ένα τέτοιο μέγεθος είναι το πρότυπο δυναμικό ηλεκτροδίων του μετάλλου και η αντίστοιχη σειρά, που χτίστηκε με τη σειρά των πιθανών αλλαγών, ονομάζεται αριθμός τυποποιημένων δυνατοτήτων ηλεκτροδίων. (Η τυπική κατάσταση υποδηλώνει ότι η συγκέντρωση ιόντων στο διάλυμα είναι 1 mol / l και η πίεση αερίου είναι 1 atm. Συχνότερα η τυποποιημένη κατάσταση υπολογίζεται για θερμοκρασία 25 ° C)

Τα τυποποιημένα δυναμικά του πιο δραστικού αλκαλικού μετάλλου υπολογίστηκαν θεωρητικά, καθώς είναι αδύνατο να μετρηθούν πειραματικά σε υδατικές λύσεις. Για τον υπολογισμό των δυνατοτήτων μετάλλων σε διαφορετικές συγκεντρώσεις των ιόντων τους (δηλ. Σε μη τυποποιημένα κράτη) χρησιμοποιούν την εξίσωση Nernst. Τα δυναμικά ηλεκτροδίων ορίζονται όχι μόνο για μέταλλα, αλλά και για μια πληθώρα αντιδράσεων οξειδοαναγωγής που αφορούν τόσο κατιόντα όσο και ανιόντα. Αυτό επιτρέπει θεωρητικά να προβλέψει τη δυνατότητα μιας ποικιλίας αντιδράσεων οξειδοαναγωγής σε διάφορες συνθήκες. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι σε μη υδατικά διαλύματα, τα δυναμικά των μετάλλων θα είναι διαφορετικά, έτσι ώστε η ακολουθία των μετάλλων στη σειρά να μπορεί να αλλάξει αισθητά. Για παράδειγμα, σε υδατικά διαλύματα, το δυναμικό του ηλεκτροδίου χαλκού είναι θετικό (+0,24 V) και ο χαλκός είναι δεξιά από το υδρογόνο. Στο διάλυμα του ακετονιτριλίου CH3CN, το δυναμικό του χαλκού είναι αρνητικό (-0,28 ο), δηλ. Ο χαλκός βρίσκεται αριστερά του υδρογόνου. Επομένως, σε αυτόν τον διαλύτη υπάρχει μια τέτοια αντίδραση: Cu + 2HCl \u003d Cucl2 + Η2.

Τώρα είναι καιρός να απαντήσετε στην τρίτη ερώτηση και να μάθετε τι ακριβώς σπούδασε τα μπομπίνα και ποια συμπεράσματα ήρθε.

Ένας από τους σημαντικότερους Ροικούς χημικούς Ν. Ν. Beketov μετά την αποφοίτηση (το 1848), το Πανεπιστήμιο Καζάν εργάστηκε για κάποιο χρονικό διάστημα στην ιατρική και χειρουργική ακαδημία στο εργαστήριο Ν. Ν. Βινίν, στη συνέχεια στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης και από το 1855 έως το 1886 - στο Πανεπιστήμιο του Χάρκοβο . Σύντομα μετά τη λήψη το 1857, το Πανεπιστημιακό Τμήμα Χημείας Beketov πήγε για ένα χρόνο στο εξωτερικό "με το διορισμό του συνολικού περιεχομένου χιλιάδων ρούβλια ετησίως," σε αυτές τις στιγμές ήταν ένα σημαντικό ποσό. Κατά τη διάρκεια της παραμονής του στο Παρίσι, δημοσίευσε (στα γαλλικά) τα αποτελέσματα της έρευνας που εφαρμόστηκε προηγουμένως στην μετατόπιση ορισμένων μετάλλων από λύσεις υδρογόνου και το αποκαταστατικό αποτέλεσμα του ατμού ψευδαργύρου. Κατά τη συνεδρίαση της χημικής Εταιρείας του Παρισιού, ο BeKetov ανέφερε την εργασία στην αποκατάσταση του υδρογόνου SICL4 και BF3. Αυτοί ήταν οι πρώτοι σύνδεσμοι στην αλυσίδα των μελετών αφιερωμένες στην μετατόπιση ορισμένων στοιχείων από άλλους που άρχισαν τον Beketov το 1856 και αποφοίτησαν από το 1865.

Ήχος στο εξωτερικό, ο Beketov έδωσε προσοχή. Αρκεί να παραθέσω τα λόγια του Δ. Ι. Mendeleev, με τον οποίο ο Beketov συναντήθηκε στη Γερμανία: "Από τους Ρώσους χημικούς στο εξωτερικό, έμαθα beketov ... Savich, Sechenov. Αυτό είναι όλα ... Αυτοί άνθρωποι που κάνουν την τιμή της Ρωσίας, τους ανθρώπους με τους οποίους ο Rad-Radhochonek, ο οποίος βγήκε. "

Το 1865, στο Χάρκοβο, δημοσιεύθηκε η διατριβή της μελέτης του Beketova "για τα φαινόμενα της μετατόπισης ορισμένων στοιχείων από άλλους". Το έργο αυτό επανεκκρινόταν στο Χάρκοβο το 1904 (στη συλλογή "στη μνήμη της 50ής επετείου της επιστημονικής δραστηριότητας του Ν. Ν. Μπουτσόφ") και το 1955 (στη συλλογή "Ν. Ν. Beketov. Επιλεγμένα έργα για τη Φυσική Χημεία").

Θα εξοικειωθείτε με αυτό το έργο beketov λεπτομερέστερα. Αποτελείται από δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος (σε έξι τμήματα), τα αποτελέσματα των πειραμάτων του συγγραφέα είναι πολύ λεπτομερείς. Τα πρώτα τρία τμήματα είναι αφιερωμένα στη δράση του υδρογόνου σε διαλύματα ασημένιων αλάτων και υδραργύρου σε διαφορετικές πιέσεις. Ο Beketov φάνηκε ένα εξαιρετικά σημαντικό καθήκον να βρει τον τόπο υδρογόνου σε έναν αριθμό μετάλλων, καθώς και την εξάρτηση της κατεύθυνσης της αντίδρασης από τις εξωτερικές συνθήκες - πίεση, θερμοκρασία, συγκέντρωση αντιδραστηρίων. Πραγματοποίησε πειράματα τόσο σε διαλύματα και με ξηρές ουσίες. Οι χημικές ουσίες ήταν πολύ γνωστές ότι το υδρογόνο μετατοπίζει εύκολα μερικά μέταλλα από τα οξείδια τους σε υψηλές θερμοκρασίες, αλλά ανενεργές σε χαμηλές θερμοκρασίες. Ο Beketov ανακάλυψε ότι η δραστηριότητα του υδρογόνου αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης, την οποία συνδέεται με το "μεγαλύτερο πυκνό του αντιδραστηρίου (τώρα θα είχε πει - με υψηλότερη πίεση, δηλαδή η συγκέντρωση αερίου).

Μελετώντας τη δυνατότητα εκτόλωσης μετάλλων με υδρογόνο από λύσεις, ο Beketov έβαλε έναν αριθμό μάλλον επικίνδυνων πειραμάτων. Για πρώτη φορά στην ιστορία της χημείας των στοιχημάτων, οι πιέσεις που υπερβαίνουν τα 100 ATM που εφαρμόζονται. Έχει περάσει πειράματα στο σκοτάδι, σε σφραγισμένους γυάλινες σωλήνες με αρκετές στροφές (γόνατα). Σε ένα γόνατο, τοποθετήθηκε διάλυμα άλατος, σε άλλο οξύ, και στο τέλος του σωλήνα - μεταλλικό ψευδάργυρο. Η κλίση του σωλήνα, ο Beketov ανάγκασε έναν ψευδάργυρο να πέσει σε ένα οξύ που ελήφθη σε περίσσεια. Γνωρίζοντας τη μάζα του διαλυμένου ψευδαργύρου και του όγκου του σωλήνα, ήταν δυνατόν να εκτιμηθεί η πίεση που έφθασε υδρογόνο. Σε ορισμένα πειράματα, τα μπιόλα διευκρίνισαν την πίεση σύμφωνα με το βαθμό συμπίεσης αέρα με υγρό σε ένα λεπτό τριχοειδές συγκολλημένο στο σωλήνα. Το άνοιγμα του σωλήνα συνοδεύτηκε πάντα από μια έκρηξη. Σε ένα από τα πειράματα, στα οποία η πίεση έφθασε 110 atm, η έκρηξη στο άνοιγμα του σωλήνα (διεξήχθη στο νερό κάτω από τον κεκλιμένο κύλινδρο) smuts ένα παχύ τοίχωμα κύλινδρο, ο όγκος του οποίου υπερέβαινε χιλιάδες φορές Όγκος του σωλήνα με αντιδραστήρια.

Τα πειράματα έδειξαν ότι η επίδραση του υδρογόνου εξαρτάται όχι μόνο στην πίεση του, αλλά και από το "φρούριο του μεταλλικού διαλύματος", δηλ. Από τη συγκέντρωσή της. Η ανάκτηση αργύρου από το διάλυμα αμμωνίας AGCL αρχίζει ακόμη και μέχρις ότου ο ψευδάργυρος διαλύεται εντελώς σε πίεση περίπου 10 atm - το διαφανές διάλυμα θα πνιγεί (πρώτα στο σύνορο με αέριο, τότε σε όλη τη μάζα) και μετά από λίγους ημέρες η γκρίζα ασημένια σκόνη διευθετείται στους τοίχους. Σε ατμοσφαιρική πίεση, παρατηρήθηκε η αντίδραση. Το αργύροχο ανακαινίστηκε επίσης από νιτρικό και θειικό άλας και το υδρογόνο οξικού αργύρου ενήργησε σε ατμοσφαιρική πίεση. Από τα άλατα του υδραργύρου σε υψηλή πίεση, διακρίθηκαν μεταλλικές σφαίρες και οι νιτρικές από χαλκό και μόλυβδο δεν μπορούσαν να αποκατασταθούν ακόμη και σε υψηλή πίεση υδρογόνου. Η αποκατάσταση του χαλκού παρατηρήθηκε μόνο παρουσία αργύρου και πλατίνας σε πίεση μέχρι 100 atm. Το Platinum Beketov χρησιμοποιείται για την επιτάχυνση της διαδικασίας, δηλ. Ως καταλύτης. Έγραψε ότι το λευκόχρυσο συμβάλλει περισσότερο στην εξώθηση ορισμένων μετάλλων από την πίεση, δεδομένου ότι το υδρογόνο στην επιφάνεια πλατίνας "υποβάλλεται σε μεγαλύτερη έλξη και θα πρέπει να έχει τη μεγαλύτερη πυκνότητα". Τώρα γνωρίζουμε ότι το υδρογόνο προσροφήθηκε σε λευκόχρυσο ενεργοποιείται λόγω της χημικής της αλληλεπίδρασης με τα μεταλλικά άτομα.

Στο τέταρτο τμήμα του πρώτου μέρους του Beketov περιγράφει πειράματα με διοξείδιο του άνθρακα. Σπούδασε την επίδρασή της σε λύσεις οξικού ασβεστίου σε διαφορετικές πιέσεις. Ανακαλύφθηκε ότι η αντίστροφη αντίδραση είναι η διάλυση του μαρμάρου σε οξικό οξύ σε μια ορισμένη πίεση του αερίου σταματά ακόμη και με περίσσεια οξέος.

Στα τελευταία τμήματα του πειραματικού μέρους του Beketov, η δράση του ατμού ψευδαργύρου περιγράφηκε σε υψηλές θερμοκρασίες στις αρθρώσεις του βαρίου, του πυριτίου, του αλουμινίου (το τελευταίο στοιχείο που καλεί τον πλανήτη, όπως ήταν συνηθισμένο τα έτη αυτά). Αποκατάσταση του τετραχλωριούχου πυριτίου ψευδαργύρου, οι beckets πρώτα πήραν αρκετά καθαρό κρυσταλλικό πυρίτιο. Βρήκε επίσης ότι το μαγνήσιο αποκαθιστά το αλουμίνιο από την Cryolitis (φθοροαλβουτίνη νατρίου του "δικού του παρασκευάσματος") και του πυριτίου από το διοξείδιο του. Σε αυτά τα πειράματα, η ικανότητα αλουμινίου για την αποκατάσταση του βαρίου από το οξείδιο και το κάλιο καθορίζεται επίσης - από το υδροξείδιο. Έτσι, μετά τον υπολογισμό αλουμινίου με άνυδρο οξείδιο του βαρίου (με μικρή προσθήκη χλωριούχου βαρίου για να μειωθεί το σημείο τήξης), ένα κράμα που αποτελείται από τα αποτελέσματα της ανάλυσης, κατά 33,3% του βαρίου, το υπόλοιπο είναι αλουμίνιο. Ταυτόχρονα, οι πολλές ώρες πύρωσης αλουμινίου με χλωρίδιο βάριο, σύγχυση σε σκόνη, δεν οδήγησαν σε καμία αλλαγή.

Όχι αρκετά η συνηθισμένη αντίδραση αλουμινίου με KOB διεξήχθη σε ένα καμπύλο κορμό τουφέκι, στο κλειστό άκρο της οποίας τοποθετήθηκαν φέτες Con και αλουμινίου. Με ισχυρή ισχύ αυτό το άκρο, εμφανίστηκαν ζεύγη καλίου, τα οποία συμπυκνώθηκαν στο κρύο τμήμα του κορμού, δημιουργήθηκαν "όπου παρήχθησαν διάφορα κομμάτια από καύση μαλακού μετάλλου με μωβ φλόγες". Αργότερα, το Rubidium και το καίσιο διακρίνονταν ομοίως.

Το δεύτερο μέρος του έργου του Beketova είναι αφιερωμένο στη θεωρία της μετατόπισης ορισμένων στοιχείων από άλλους. Σε αυτό το τμήμα του Beketov, αναλύθηκαν πρώτα πολλά πειραματικά δεδομένα - τόσο δικά τους όσο και διεξάγονται από άλλους ερευνητές, συμπεριλαμβανομένου του Breslav καθηγητή Fisher, καθώς και ο Davy, Galessak, Burtsellius, Völer. "Αρκετά ενδιαφέροντα γεγονότα εναπόθεσης μετάλλων που βρέθηκαν με υγρό, που βρέθηκαν από τον αγγλικό χημικό William Odering. Σε αυτή την περίπτωση, περιπτώσεις μετατόπισης ορισμένων στοιχείων από άλλη "υγρή διαδρομή", δηλ. Στις λύσεις και "στεγνή διαδρομή", δηλαδή κατά τον υπολογισμό των αντιδραστηρίων, ο Beketov θεωρεί από κοινού. Ήταν λογικό, δεδομένου ότι είναι αδύνατο να εκτελέσουμε πειραματικά τις αντιδράσεις στις υδρόβιες επιδρομές με τη συμμετοχή αλκαλικών και αλκαλικών μέταλων γης, όσο και ενεργά αντιδρούν με νερό.

Στη συνέχεια, ο Beketov καθορίζει τη θεωρία της σχεδιασμένη για να εξηγήσει τις διάφορες δραστηριότητες των στοιχείων. Τοποθετώντας όλα τα μέταλλα στη σειρά για το συγκεκριμένο βάρος τους (δηλ., Με πυκνότητα), ο Beketov διαπίστωσε ότι είναι αρκετά καλά συνεπής με τη διάσημη μετατόπιση κοντά. "Επομένως, καθιστά την απόσυρση των τεύτλων", ο τόπος μέταλλο ... σε έναν αριθμό μετατόπισης μπορεί να καθοριστεί αρκετά σωστά και, έτσι να μιλήσει, προέβλεψε το συγκεκριμένο βάρος του εκ των προτέρων. " Κάποια αβεβαιότητα παρατηρείται μόνο μεταξύ του «γειτονικού μέταλλου ειδικού βάρους». Έτσι, το κάλιο - συνήθως "πιο ενεργητικό" στοιχείο και, για παράδειγμα, μετατοπίζει το νάτριο από το NaCl κατά την υπολογισμό, αν και το κάλιο και περισσότερο πτήσεις. Ωστόσο, οι αντίστροφες μέθοδοι είναι επίσης γνωστές: για παράδειγμα, το νάτριο μπορεί να παρουσιάσει το κάλιο από το υδροξείδιο του και το οξικό άλας. "Όσον αφορά τη στάση της πρώτης αλκαλικής ομάδας στη δεύτερη και τη σχέση των μετάλλων της δεύτερης ομάδας μεταξύ τους, εξακολουθούν να διερευνούνται σοβαρά", γράφει ο Beckets.

Ο Beketov συναντήθηκε με πιο σοβαρές δυσκολίες. Για παράδειγμα, κατάφερε να αποκαταστήσει το αλουμίνιο ψευδαργύρου από το διάλυμα ZnCl2 και απέτυχε - από το διάλυμα ZnS04. Επιπλέον, το αλουμίνιο "δεν αποκατέστησε το σίδηρο, το νικέλιο, το κοβάλτιο, το κάδμιο από λύσεις καθόλου. Ο Beketov εξήγησε αυτό από το γεγονός ότι το αλουμίνιο "ενεργεί κυρίως στο νερό" και υποθέτει ότι αυτές οι αντιδράσεις θα πρέπει να πάνε στην απουσία νερού, "στεγνώστε". Πράγματι, στα επόμενα πονταρίσματα ανακάλυψαν τέτοιες αντιδράσεις και στην πραγματικότητα άνοιξαν την αλουμίνιο.

Μια άλλη δυσκολία ήταν ότι ορισμένα μέταλλα είχαν πέσει από τους κανόνες συγκεκριμένων ζυγών. Έτσι, ο χαλκός (πυκνότητα 8,9) δεν βρίσκεται σε μια σειρά δραστικότητας, αλλά μετά το μόλυβδο (πυκνότητα 11,4 - οι τιμές πυκνότητας στο Beketov είναι ελαφρώς διαφορετικές από το σύγχρονο). Μια τέτοια "ανωμαλία" ανάγκασαν τον Becketov να προσπαθήσει να εξακολουθεί να εξακολουθεί να προκαλεί πιο ενεργό μόλυβδο λιγότερο ενεργό χαλκό. Τοποθετείται πλάκες χαλκού σε θερμές κεκορεσμένες διαλύματα από χλωριούχο μόλυβδο - ουδέτερο και όξινο, σε διάλυμα αμμωνίας οξειδίου μολύβδου, θερμαινόμενο χαλκό με ξηρό οξείδιο και χλωριούχο μόλυβδο. Όλες οι εμπειρίες ήταν ανεπιτυχείς, και ο Beketov αναγκάστηκε να αναγνωρίσει το "υποχώρηση από τον γενικό κανόνα". Άλλες "ανωμαλίες" αφορούσαν ασήμι (10,5 πυκνότητα) και μόλυβδο, καθώς και ασήμι και υδράργυρο (13,5 πυκνότητα), δεδομένου ότι το μόλυβδο και ο υδράργυρος αποκατέστησε το "ευκολότερο" ασήμι από λύσεις των αλάτων του. Η ανωμαλία με τον υδράργυρο του Beketov εξήγησε ότι αυτό το μέταλλο είναι υγρό και συνεπώς η δραστηριότητά της είναι υψηλότερη από την ακόλουθη από τον κανόνα συγκεκριμένων ζυγών.

Ο Beketov διανείμει τον κανόνα του και στα μη μέταλλα. Για παράδειγμα, σε μια σειρά χλώριο (υγρή πυκνότητα χλωρίου 1.33), βρώμιο (πυκνότητα 2.86), ιώδιο (πυκνότητα 4.54) το ευκολότερο στοιχείο είναι και τα πιο δραστικά (φθόριο ελήφθη από το moissan μόνο 20 χρόνια αργότερα). Το ίδιο παρατηρείται στη σειρά Ο, S, SE, TE: οξυγόνο - η πιο δραστική και αρκετά εύκολα μετατοπίζει τα άλλα στοιχεία από τις ενώσεις τους με υδρογόνο ή με αλκαλικό μέταλλο.

Ο Beketov εξήγησε την κυριαρχία του κατ 'αναλογία με τους μηχανικούς: η αναλογία σχετίζεται με μια μάζα σωματιδίων (δηλ. Άτομα) και με απόσταση μεταξύ τους σε μια απλή ουσία. Γνωρίζοντας την πυκνότητα των μετάλλων και τις σχετικές ατομικές μάζες τους, μπορείτε να υπολογίσετε τις σχετικές αποστάσεις μεταξύ των ατόμων. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση μεταξύ τους, τόσο ευκολότερη, στο Beketov, τα άτομα αποσυνδέονται σε χημικές διεργασίες. Η αμοιβαία "συγγένεια" διαφόρων στοιχείων συνδέεται με αυτό και η ικανότητα να πιέζει ο ένας τον άλλον από τις ενώσεις. Έχοντας υπολογίσει τη σχετική απόσταση μεταξύ των ατόμων σε διαφορετικά μέταλλα και υιοθέτηση ενός προτύπου καλίου, τα beckets έλαβαν τις ακόλουθες τιμές: K - 100, Na - 80, CA - 65, MG - 53, al - 43, κλπ., Αμέσως έως το Platinum .

Περαιτέρω περίληψη της θεωρίας του Beketov σχετικά με τη σχετική αντοχή των χημικών ενώσεων (δηλαδή η ικανότητα ορισμένων στοιχείων σε άλλους) μπορεί να βρεθεί στο εγχειρίδιο D. I. Mendeleev "Βασικά στοιχεία της Χημείας" (που αναφέρεται έως το 1947. Χρήση σύγχρονης ορολογίας): ". .. Ο καθηγητής Nn Beketov στη σύνθεση της "έρευνας για τα φαινόμενα μετατόπισης" (Χάρκοβο, 1865), προσέφερε μια ειδική υπόθεση που θα παρουσιάσουμε σχεδόν λόγια του συγγραφέα.

Για το οξείδιο αλουμινίου αλουμινίου, τα αλογονίδια Alcl3 και Ali3. Στο οξείδιο, η αναλογία al: 0 \u003d 112: 100, για το al: cl \u003d 25: 100 χλωριούχο, για ιωδιούχο άλας: i \u003d 7: 100. Για το αργύροχο AG2O οξείδιο (αναλογία 1350: 100) λιγότερο ανθεκτικό από το χλωρίδιο (AG : Cl \u003d \u003d 100: 33) και το ιωδιούχο είναι πιο ανθεκτικό (AG: i \u003d 85: 100). Από αυτά και παρόμοια παραδείγματα, μπορεί να φανεί ότι αυτές οι ενώσεις στις οποίες οι μάζες των συνδετικών στοιχείων γίνονται σχεδόν τα ίδια είναι τα πιο συνηθισμένα. Ως εκ τούτου, υπάρχει μια προσπάθεια για μεγάλες μάζες για να συνδεθούν με μεγάλα και μικρά μικρά, για παράδειγμα: AG2O + 2KI δίνει K2O + 2AGI. Για τον ίδιο λόγο, σε αυξημένες θερμοκρασίες, AG2O, HGO, AU2O3 και τα παρόμοια οξείδια που αποτελούνται από άνισες μάζες αποσυντίθενται, ενώ τα οξείδια των ελαφρών μετάλλων, καθώς και το νερό αποσυντίθεται όχι τόσο εύκολα. Τα πιο ανθεκτικά στη θερμότητα οξείδια είναι MgO, CaO, Si02, Al2O3 προσεγγίζουν την κατάσταση ισότητας κατάστασης. Για τον ίδιο λόγο, η HI αποσυντίθεται πιο εύκολα από το HCl. Το χλώριο δεν ενεργεί σε MgO και Al2O3, αλλά ενεργεί στο Cao, AG2O, κλπ.

Για να κατανοήσουμε τις αληθινές σχέσεις των προσφορών, - συνάπτοντας Mendeleev, εξακολουθεί να είναι αρκετά μακριά και εκείνες οι προσθήκες στη μηχανική θεωρία των χημικών φαινομένων, που δίνει μπομπίνες. Παρ 'όλα αυτά, στο δρόμο της εξηγώντας τη σχετική αντοχή πολλών ενώσεων, είναι ορατό ένα πολύ ενδιαφέρον καθοριστικό περιβάλλον της πρωταρχικής σημασίας. Χωρίς τέτοιες προσπάθειες, είναι αδύνατο να αγκαλιάσουμε πολύπλοκα αντικείμενα έμπειρων γνώσεων. "

Έτσι, χωρίς να αποσυνδεθεί η αξία ενός θαυμάσια χημικού, θα πρέπει να αναγνωριστεί ότι, αν και η θεωρία του NN Beketova έπαιξε εξέχοντα ρόλο στην ανάπτυξη της θεωρητικής χημείας, να την αποδώσει στην ίδρυση της σχετικής δραστηριότητας μετάλλων στην αντίδραση του Η μετατόπιση υδρογόνου υδρογόνου από οξέα και ο αντίστοιχος αριθμός μετάλλων δεν πρέπει να είναι: ο μηχανικός του, η θεωρία των χημικών φαινομένων παρέμεινε στην ιστορία της χημείας ως ένα από τα πολυάριθμα στάδια του.

Γιατί σε μερικά βιβλία, ο Betheov αποδίδεται σε αυτό που δεν άνοιξε; Αυτή η παράδοση, όπως πολλοί άλλοι, εμφανίστηκαν, πιθανώς στα τέλη της δεκαετίας του '40 - αρχές δεκαετίας του '50. XX αιώνα, όταν η εκστρατεία της "Χαμηλής Δύσης" ήταν οργισμένη στην ΕΣΣΔ και οι συγγραφείς ήταν απλώς υποχρεωμένοι να αποδίδουν τους συγγραφείς στην επιστήμη στην επιστήμη και ακόμη και η παραπομπή ξένων συγγραφέων θεωρήθηκε καρόπολη (ήταν σε εκείνους Χρόνια ένα αστείο γεννήθηκε για το γεγονός ότι "η Ρωσία είναι η γενέτειρα των ελεφάντων"). Για παράδειγμα, ο M. V. Lomonosov απέδωσε το άνοιγμα του νόμου της διατήρησης της ενέργειας, το οποίο άνοιξε μόνο στη μέση του XIX αιώνα. Εδώ είναι ένα συγκεκριμένο παράδειγμα παρουσίασης του ιστορικού της επιστήμης αυτών των χρόνων. Στο βιβλίο του Vladimir Orlova "στην τολμηρή σκέψη" (Μ.: Young Guard, 1953) της εφεύρεσης στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας περιγράφονται από τέτοιες λέξεις: "Οι αλλοδαποί κατέστρεψαν τη λίκνο του ηλεκτρικού φωτός ... οι Αμερικανοί απήγαγαν ένα Υπέροχη ρωσική εφεύρεση ... Edison στην Αμερική με ανυπομονησία άρχισε να βελτιώνει τη ρωσική εφεύρεση ... Ξένες επιστήμονες Ηλεκτρικοί λαμπτήρες που δημιουργούνται από τη μεγαλοφυία των ρωσικών ανθρώπων ... Αμερικανοί ιμπεριαλιστές δυσάρεστο ηλεκτρικό ρεύμα ... ακολουθώντας τους, γιουγκοσλαβικά φασίστρες, "- κλπ., κλπ. Επτά ηχώ αυτών των ασυνήθιστων χρόνων, προφανώς και παρέμειναν σε κάποια εγχειρίδια και θα πρέπει να μεταφορτωθούν. Καθώς ένας από τους ιστορικούς της Χημείας είπε: "Ο Lomonosov είναι αρκετά μεγάλος για να μην το αποδίδει οι ανακαλύψεις."

"Κερί που καίγεται ..."

Τα φαινόμενα που παρατηρήθηκαν κατά τη διάρκεια της καύσης των κεριών είναι τέτοια ώστε να μην υπάρχει κανένας νόμος της φύσης, ο οποίος δεν θα επηρεαστεί με τον ένα ή τον άλλο τρόπο.

Michael Faraday. Ιστορία Candack

Αυτή η ιστορία είναι αφιερωμένη στην "πειραματική έρευνα". Το κύριο πράγμα στη χημεία είναι ένα πείραμα. Στα εργαστήρια ολόκληρου του κόσμου, έβαλαν και συνεχίζουν να βάζουν εκατομμύρια διάφορα πειράματα, αλλά ένας εξαιρετικά σπάνιος επαγγελματίας ερευνητής το κάνει ως ορισμένοι νέοι χημικοί: τι γίνεται αν συμβεί κάτι ενδιαφέρον; Τις περισσότερες φορές, ο ερευνητής έχει μια σαφώς διαμορφωμένη υπόθεση, την οποία επιδιώκει να επιβεβαιώσει ή να αντικρούσει πειραματικά. Αλλά η εμπειρία είναι πλήρης, το αποτέλεσμα επιτυγχάνεται. Εάν δεν συμφωνεί με την υπόθεση, αυτό σημαίνει ότι είναι εσφαλμένο (φυσικά, εάν το πείραμα παραδοθεί σωστά και αναπαράγεται αρκετές φορές). Και αν είστε συνεπείς; Αυτό σημαίνει ότι η υπόθεση είναι αλήθεια και είναι καιρός να μεταφράσουμε στην κατηγορία θεωρίας; Ένας ερευνητής αρχαρίων πιστεύει μερικές φορές ότι, αλλά οι έμπειροι με τα συμπεράσματα δεν είναι σε βιασύνη και είναι πάντα σφιχτά σκεπτόμενος αν είναι αδύνατο να εξηγηθεί το αποτέλεσμα που διαφορετικά.

Παραδείγματα για το πόσο παρόμοια είναι χρήσιμη η "σκέψη", η ιστορία της χημείας γνωρίζει χιλιάδες. Οι ακόλουθες τρεις ιστορίες είναι μόνο για το πόσο επικίνδυνο συμβαίνει ότι το "επιτυχημένο" πείραμα αποδεικνύει την πίστη της υπόθεσης. Μερικές φορές υπάρχει τέτοια εμπειρία στα μαθήματα. Ένας μικρός ξύλινος ή αφριστικός κύκλος επιτρέπεται να κολυμπήσει σε ένα πιάτο με νερό, στην οποία ενισχύεται ένα κερί καύση. Στον κύκλο με το κερί, μειώνουν το ανεστραμμένο γυάλινο βάζο και το βάζουν σε αυτή τη θέση στο κάτω μέρος των πλακών. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το κερί σβήνει και μέρος της τράπεζας γεμίζει με νερό. Αυτή η εμπειρία θα έπρεπε να αποδείξει ότι μόνο το πέμπτο μέρος του αέρα (οξυγόνο) υποστηρίζει καύση. Πράγματι, με την πρώτη ματιά φαίνεται ότι το νερό αυξήθηκε για το πέμπτο μέρος, αν και συνήθως δεν πραγματοποιούνται ακριβείς μετρήσεις. Με την πρώτη ματιά, η εμπειρία είναι απλή και μάλλον πειστική: Μετά από όλα, το οξυγόνο στον αέρα είναι πραγματικά 21% κατ 'όγκο. Ωστόσο, από την άποψη της χημείας, δεν είναι εντάξει. Πράγματι, τα κεριά είναι κατασκευασμένα από παραφίνη και η παραφίνη αποτελείται από τον περιορισμό των υδρογονανθράκων της σύνθεσης με Ν. Η2. Ν. +2 με 18-35 άτομα άνθρακα. Η εξίσωση αντίδρασης καύσης μπορεί να καταγραφεί γενικά: με Ν. Η2. Ν. +2 + (3 Ν. + 1) / 2 o2 → Ν. CO2 + ( Ν. + 1) H2O. Οπως και Ν. Veliko, τότε ο συντελεστής μπροστά από το οξυγόνο είναι πολύ κοντά στο 1,5 Ν. (Για Ν. \u003d 18 διαφορά μεταξύ (3 Ν. +1) / 2 και 1,5 Ν. θα είναι μικρότερη από 2% για Ν. \u003d 30 Θα είναι ακόμη λιγότερο). Έτσι, 1 όγκος CO2 διακρίνεται από 1,5 όγκους οξυγόνου. Επομένως, ακόμη και αν το οξυγόνο από το δοχείο (είναι 0,21, σε όγκο) δαπανώνται, στη συνέχεια 0,21: 1,5 \u003d 0,14 όγκος διοξειδίου του άνθρακα πρέπει να απομονωθεί αντί για καύση. Έτσι, το νερό δεν πρέπει να γεμίσει το πέμπτο της τράπεζας καθόλου!

Αλλά είναι αυτό το σκεπτικό σωστό; Μετά από όλα, το διοξείδιο του άνθρακα, όπως είναι γνωστό, είναι καλά διαλυτό στο νερό. Ίσως θα πάει στο νερό; " Ωστόσο, η διαδικασία διάλυσης αυτού του αερίου είναι πολύ αργή. Αυτό έδειξε ειδικά πειράματα: καθαρό νερό σε ένα ανεστραμμένο βάζο, γεμάτο CO2, σχεδόν δεν αυξάνεται σε μια ώρα. Το πείραμα με το κερί συνεχίζεται για λιγότερο από ένα λεπτό, επομένως, ακόμη και αν το νερό είναι πλήρες, το νερό θα πρέπει να εισέλθει στο δοχείο μόνο 0,21-0,1 \u003d 0,07 του όγκου του (περίπου 7%).

Αλλά δεν είναι όλα. Αποδεικνύεται ότι το κερί "καίει" στην τράπεζα απέχει πολύ από όλο το οξυγόνο, αλλά μόνο ένα μικρό μέρος του. Η ανάλυση του αέρα στην οποία βγήκε το κερί, έδειξε ότι εξακολουθεί να περιέχει 16% οξυγόνο (είναι ενδιαφέρον το γεγονός ότι το ίδιο επίπεδο μειώνει την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στην κανονική εκπνοή ενός ατόμου). Έτσι, το νερό δεν πρέπει να πάει σχεδόν στην τράπεζα! Η εμπειρία, ωστόσο, δείχνει ότι δεν είναι. Πώς να το εξηγήσετε;

Η απλούστερη υπόθεση: Το καύσιμο κερί θερμαίνει τον αέρα, ο όγκος του αυξάνεται και μέρος του αέρα βγαίνει από την τράπεζα. Μετά από ψύξη του αέρα στην τράπεζα (αυτό συμβαίνει αρκετά γρήγορα) η πίεση πέφτει σε αυτό και το νερό εισέρχεται στην τράπεζα υπό τη δράση της εξωτερικής ατμοσφαιρικής πίεσης. Σύμφωνα με το νόμο των ιδανικών αερίων (και ο αέρας στην πρώτη προσέγγιση μπορεί να θεωρηθεί ιδανικό αέριο) έτσι ώστε η ποσότητα του αέρα να αυξάνεται κατά 1/5, η θερμοκρασία του (απόλυτη) θα πρέπει επίσης να αυξηθεί κατά 1/5, δηλαδή Αύξηση από 293 Κ (20 ° C) έως 1,2,293 \u003d 352 Κ (περίπου 80 ° C). Οχι τόσο πολύ! Η θέρμανση αέρα με φλόγα κεριού σε 60 ° είναι πολύ δυνατή. Παραμένει μόνο να ελέγξει πειραματικά, είτε ο αέρας αφήνει την τράπεζα κατά την εμπειρία.

Ωστόσο, τα πρώτα πειράματα, ωστόσο, αυτή η υπόθεση αυτή δεν επιβεβαιώνεται. Έτσι, σε μια σειρά πειραμάτων που διεξάγονται με μια τράπεζα Broadwater με όγκο 0,45 λίτρων, δεν υπήρχαν σημάδια "scattering" αέρα από κάτω από την άκρη του βάζου. Μια άλλη απροσδόκητη παρατήρηση: το νερό στο βάζο, ενώ το κερί καίγεται, σχεδόν δεν ήρθε.

Και μόνο μετά το κερί Gasla, το επίπεδο του νερού στην ανεστραμμένη τράπεζα γρήγορα αυξήθηκε. Πώς να το εξηγήσετε;

Θα μπορούσε να υποτεθεί ότι ενώ το κερί καίει, ο αέρας στην τράπεζα θερμαίνεται, αλλά δεν αυξάνει τον όγκο της, αλλά η πίεση, η οποία εμποδίζει την αναρρόφηση του νερού. Μετά την παύση της καύσης, ο αέρας ψύχεται στο βάζο, η πίεση της πέφτει και το νερό ανεβαίνει. Ωστόσο, αυτή η εξήγηση δεν είναι κατάλληλη. Πρώτον, το νερό δεν είναι βαρύ υδράργυρο, το οποίο δεν θα έδινε αέρα να εγκαταλείψει το βάζο με ελαφρά αύξηση της πίεσης. (Χρησιμοποιείται το κλείστρο υδραργύρου μόλις όλοι οι φυσικοί και οι χημικοί που σπούδασαν αέρια.) Πράγματι, το νερό είναι 13,6 φορές ευκολότερο στον υδράργυρο και το ύψος του ελαίου νερού μεταξύ της άκρης των δοχείων και της στάθμης του νερού στην πλάκα είναι ο Μάλας. Επομένως, ακόμη και μια μικρή αύξηση της πίεσης αναγκάσει αναπόφευκτα το "τρυπάνι" του αέρα μέσω του κλείστρου.

Ακόμη πιο σοβαρά, η δεύτερη αντίρρηση. Ακόμη και αν η στάθμη του νερού στην πλάκα θα ήταν μεγάλη και το νερό δεν θα παράγει θερμό αέρα από την τράπεζα, η οποία βρίσκεται υπό υψηλή πίεση, τότε μετά από ψύξη του αέρα στο δοχείο και η θερμοκρασία του και η πίεση θα επιστραφεί στις αρχικές τιμές . Επομένως, δεν θα υπήρχαν λόγοι για να πάνε ο αέρας στην τράπεζα.

Το αίνιγμα κατάφερε να επιτρέψει μόνο αλλάζοντας το μικρό μέρος κατά τη διάρκεια του πειράματος. Συνήθως η τράπεζα είναι "βάλτε" στο κερί από πάνω. Έτσι, ίσως αυτό βρίσκεται ο λόγος για την περίεργη συμπεριφορά του αέρα στην τράπεζα; Το καύσιμο κερί δημιουργεί μια ανοδική ροή θερμαινόμενου αέρα και όταν η τράπεζα μετακινείται από ψηλά, ο ζεστός αέρας μετακινείται το πιο ωραίο στην άκρη ακόμη και πριν από την άκρη των δοχείων αγγίζει το νερό. Μετά από αυτό, η θερμοκρασία του αέρα στην τράπεζα έως ότου το κερί καίει, αλλάζει λίγο, εδώ είναι ο αέρας και δεν το αφήνει (και επίσης δεν πάει μέσα). Και μετά την παύση καύσης και ψύξης ζεστού αέρα στην τράπεζα, η πίεση σε αυτό μειώνεται αισθητά και η εξωτερική ατμοσφαιρική πίεση οδηγεί μέρος του νερού στην τράπεζα.

Για να δοκιμάσετε αυτή την υπόθεση, σε διάφορα πειράματα, η τράπεζα "έβαλε" το κερί στην κορυφή, και από την πλευρά, σχεδόν αγγίζοντας την άκρη των τραπεζών φλόγας, μετά το οποίο το βάζο αυξήθηκε στο κάτω μέρος της πλάκας με ένα γρήγορο κίνηση προς τα κάτω. Και αμέσως από την άκρη, οι τράπεζες άρχισαν να φυσαλίδες αέρα γρήγορα! Φυσικά, μετά τη διακοπή της καύσης του κεριού, το νερό εξαφανίστηκε προς τα μέσα - περίπου το ίδιο επίπεδο όπως σε προηγούμενα πειράματα.

Έτσι, αυτή η εμπειρία με το κερί δεν μπορεί να απεικονίσει τη σύνθεση του αέρα. Αλλά και πάλι επιβεβαιώνει τη σοφή δήλωση της Μεγάλης Φυσικής, αποδίδεται στην επιγραφή.

Προσέγγιση της ισορροπίας ...

Σκεφτείτε μια άλλη λανθασμένη εξήγηση του πειράματος, στην οποία συμβαίνει επίσης αέρια θέρμανσης. Αυτή η εξήγηση έχει εισέλθει σε δημοφιλή άρθρα στη χημεία και ακόμη και στα πανεπιστημιακά εγχειρίδια. Έτσι, σε πολλά ξένα εγχειρίδια στη συνολική χημεία, περιγράφεται ένα όμορφο πείραμα, η ουσία της οποίας θα απεικονίσουμε την προσφορά από το βιβλίο της Noel Wait "Χημική Κινητική". "Μέθοδος χαλάρωσης. Η μέθοδος Eigen για την οποία ο συγγραφέας απονεμήθηκε το 1967 το βραβείο Νόμπελ στη χημεία, ονομάζεται μέθοδος χαλάρωσης. Το σύστημα αντίδρασης επιτυγχάνει την κατάσταση ισορροπίας υπό ορισμένες συνθήκες. Αυτές οι συνθήκες (θερμοκρασία, πίεση, ηλεκτρικό πεδίο) στη συνέχεια παραβιάζονται γρήγορα - ταχύτερα από τις αλλαγές ισορροπίας. Το σύστημα έρχεται και πάλι στην ισορροπία, αλλά τώρα υπό τις νέες συνθήκες. Ονομάζεται "χαλάρωση σε μια νέα θέση ισορροπίας". Ενώ εμφανίζεται η χαλάρωση, η αλλαγή σε κάποια ιδιότητες του συστήματος παρακολουθείται ...

Πείραμα που επιδεικνύει φαινόμενο χαλάρωσης.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η κατάσταση ισορροπίας καθορίζεται τόσο αργά στις νέες συνθήκες, ότι η μεταβολή της συγκέντρωσης μπορεί να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας συμβατικές εργαστηριακές τεχνικές και έτσι να παρατηρήσει το φαινόμενο χαλάρωσης. Ως παράδειγμα, εξετάστε τη μετάβαση του διοξειδίου του αζώτου (σκούρο καφέ αέριο) στο διμερές (άχρωμο αέριο):

Γεμίστε τη σύριγγα του γυάλινου αερίου περίπου 80 cm3 αέριο. Πατήστε γρήγορα το έμβολο της σύριγγας και συμπιέστε το αέριο σε 50-60 cm3. Βεβαιωθείτε ότι το χρώμα αερίου έχει αλλάξει. Πρώτον, θα υπάρξει γρήγορη σκούρο του αερίου, αφού η συγκέντρωση του ΝΟ2 θα αυξηθεί, αλλά στη συνέχεια θα έρθει η αργή αναπνοή, καθώς η υψηλή πίεση συμβάλλει στο σχηματισμό του N2O4 και το υπόλοιπο θα επιτευχθεί με νέες εξωτερικές συνθήκες. "

Σε πολλά εγχειρίδια, παρέχεται παρόμοια περιγραφή για να απεικονίσει την αρχή της Le Chatella: όταν η πίεση αερίου αυξάνεται, η ισορροπία μετατοπίζεται προς τη μείωση του αριθμού των μορίων, στην περίπτωση αυτή, προς την κατεύθυνση του άχρωμου διμερούς N2O4 . Ταυτόχρονα, το κείμενο συνοδεύεται από τρεις έγχρωμες φωτογραφίες. Μπορούν να δουν πόσο αμέσως μετά τη συμπίεση, το κιτρινωπό-καφέ, πρώτο, το μίγμα γίνεται σκούρο καφέ και στην τρίτη φωτογραφία λαμβάνεται μετά από λίγα λεπτά, το μίγμα αερίου στη σύριγγα θα φωτιστεί αισθητά.

Μερικές φορές προσθέτουν ότι το έμβολο πρέπει να πιέζεται το συντομότερο δυνατό έτσι ώστε να μην υπάρχει ισορροπία κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου να μετακινηθεί.

Με την πρώτη ματιά, μια τέτοια εξήγηση φαίνεται πολύ πειστική. Ωστόσο, η ποσοτική εξέταση των διαδικασιών στη σύριγγα αντικρούει πλήρως όλα τα συμπεράσματα. Το γεγονός είναι ότι η καθορισμένη ισορροπία μεταξύ του διοξειδίου του αζώτου NO2 και του διμερούς (νιτροξιδίου αζώτου) N2O4 εγκαθίσταται εξαιρετικά γρήγορα: για εκατομμύρια χρώματα δευτερολέπτων! Επομένως, είναι αδύνατο να συμπιέσει το αέριο στη σύριγγα ταχύτερα από αυτή η ισορροπία. Ακόμη και αν μετακινήσετε το έμβολο στη χαλύβδινο "σύριγγα" με τη βοήθεια μιας έκρηξης, το υπόλοιπο, πιθανότατα κατάφερε να καθιερωθεί καθώς το έμβολο κινείται λόγω της αδράνειας. Πώς αλλιώς μπορώ να εξηγήσω το φαινόμενο που παρατηρείται σε αυτό το πείραμα; Φυσικά, μια μείωση του όγκου και η αντίστοιχη αύξηση της συγκέντρωσης αερίου οδηγεί σε αύξηση του χρώματος. Αλλά αυτός δεν είναι ο κύριος λόγος. Όποιος αντλείται από ένα θάλαμο ποδηλασίας χειροκίνητης αντλίας γνωρίζει ότι η αντλία (ειδικά αλουμίνιο) είναι πολύ θερμαινόμενη. Η τριβή του εμβόλου σχετικά με τον σωλήνα αντλίας εδώ δεν είναι τίποτα που να δει σε αυτό, κάνοντας κάποιες αδράξεις όταν ο αέρας δεν συμπιέζεται στην αντλία. Η θέρμανση εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της λεγόμενης αδιαβατικής συμπίεσης - όταν η θερμότητα δεν έχει χρόνο για να διαλυθεί στον περιβάλλοντα χώρο. Αυτό σημαίνει ότι, κατά τη συμπίεση ενός μίγματος οξειδίων του αζώτου, πρέπει να θερμανθεί. Και όταν θερμαίνεται, η ισορροπία σε αυτό το μίγμα μετατοπίζεται έντονα σε στρωματοποίηση διοξειδίου του διοξειδίου του.

Πόσο ζεστό είναι ένα μείγμα στη συμπίεση; Στην περίπτωση συμπίεσης αέρα στην αντλία, η θέρμανση είναι εύκολο να υπολογιστεί, χρησιμοποιώντας την αδιαβατική εξίσωση για το ιδανικό αέριο: ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ. γ-1 \u003d const, πού Τ. - Θερμοκρασία αερίου (σε Kelvin), V. - ο όγκος του, γ \u003d Με το R. / Με V. - τον λόγο της θερμικής ικανότητας θερμότητας σε σταθερή πίεση σε θερμική ικανότητα σε σταθερό όγκο. Για μονο-πυρηνικά (ευγενή) αέρια γ \u003d 1,66, για διατομική (αέρας ανήκει σε αυτούς) γ \u003d 1,40, για τροχτατόμ Μπορείτε να ξαναγράψετε στη φόρμα Τ. 2/ Τ. 1 = (V. 1/ V. 2) γ-1. Εάν το έμβολο δωρίστηκε απότομα μέχρι τη μέση της αντλίας, όταν ο όγκος αέρα σε αυτό διπλασιαστεί, στη συνέχεια για τη θερμοκρασία των θερμοκρασιών πριν και μετά από συμπίεση, λαμβάνουμε εξίσωση Τ. 2/ Τ. 1 \u003d 20,4 \u003d 1,31. Κι αν Τ. 1 \u003d 293 K (20 ° C), τότε Τ. 2 \u003d 294 K (111 ° C)!

Αμέσως εφαρμόστε την εξίσωση των ιδανικών αερίων για τον υπολογισμό της κατάστασης του μίγματος οξειδίων του αζώτου αμέσως μετά τη συμπίεση, είναι αδύνατο, καθώς αυτή η διαδικασία αλλάζει όχι μόνο όγκο, πίεση και θερμοκρασία, αλλά και τον αριθμό των γραμμομόρια (αναλογία No2N2O4) κατά τη διάρκεια του χημική αντίδραση. Η εργασία μπορεί να λυθεί μόνο με αριθμητική ενσωμάτωση της διαφορικής εξίσωσης, η οποία λαμβάνει υπόψη ότι το έργο που παράγεται σε κάθε στιγμή μετακινείται εμβόλογο δαπανώνται αφενός, για τη θέρμανση του μίγματος, από την άλλη - Στον δυσλειτουργία του διμερούς . Θεωρείται ότι η ενέργεια της διάστασης N2O4, η θερμική ικανότητα και των δύο αερίων είναι γνωστή, η τιμή του γ για αυτούς και η εξάρτηση της θέσης ισορροπίας σε θερμοκρασία (όλα αυτά τα στοιχεία πίνακα). Ο υπολογισμός δείχνει ότι εάν το αρχικό μίγμα αερίων σε ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία δωματίου συμπιέζεται γρήγορα στο ήμισυ του όγκου, το μίγμα θερμαίνεται μόνο στους 13 ° C. Εάν συμπιέσετε το μίγμα σε μείωση του ταξιδιού όγκου, η θερμοκρασία θα αυξηθεί κατά 21 ° C. Και ακόμη και μια μικρή θέρμανση του μίγματος μετατοπίζει έντονα τη θέση της ισορροπίας προς την διάσπαση του N2O4.

Και έπειτα υπάρχει απλώς αργή ψύξη του μίγματος αερίου, ο οποίος προκαλεί την ίδια μετατόπιση αργής ισορροπίας προς Ν2Ο4 και αποδυναμώσει το χρώμα, το οποίο παρατηρείται στο πείραμα. Ο ρυθμός ψύξης εξαρτάται από το υλικό των τοιχωμάτων της σύριγγας, το πάχος τους και άλλες συνθήκες ανταλλαγής θερμότητας με τον περιβάλλοντα αέρα, για παράδειγμα, από τα σχέδια στο δωμάτιο. Είναι σημαντικό ότι με μια σταδιακή μετατόπιση της ισορροπίας προς τα δεξιά, προς την κατεύθυνση του Ν2Ο4, υπάρχει διμερισμός των μορίων ΝΟ2 με απελευθέρωση θερμότητας, η οποία μειώνει την ταχύτητα ψύξης του μίγματος (περίπου, η κατάψυξη του νερού σε μεγάλα υδάτινα σώματα Η αρχή του χειμώνα δεν δίνει γρήγορα θερμοκρασία αέρα).

Γιατί κανένας από τους πειραματιστές δεν αισθάνονται θέρμανση τη σύριγγα όταν πέθανε το έμβολο; Η απάντηση είναι πολύ απλή. Η θερμική ικανότητα του μείγματος αερίου και του γυαλιού (ανά μονάδα μάζας) δεν διαφέρει πολύ. Αλλά η μάζα του εμβόλου γυαλιού βρίσκεται σε δεκάδες και μερικές φορές εκατοντάδες φορές υψηλότερη από τη μάζα αερίου. Επομένως, ακόμη και αν ολόκληρη η θερμότητα του μίγματος αερίου ψύξης θα μεταφερθεί στα τοιχώματα της σύριγγας, αυτοί οι τοίχοι θερμαίνονται στο μερίδιο των βαθμών.

Το θεωρητικό σύστημα με ισορροπία μεταξύ δύο οξειδίων του αζώτου έχει πρακτική τιμή. Με ελαφρά πίεση, το μίγμα των ΝΟ2 και N2O4 και εύκολα υγροποιημένο. Αυτό το επιτρέπει να χρησιμοποιείται ως αποτελεσματικό ψυκτικό μέσο, \u200b\u200bπαρά την υψηλή χημική δραστηριότητα και τη δράση διάβρωσης στον εξοπλισμό. Σε αντίθεση με το νερό, το οποίο, λαμβάνοντας θερμότητα, για παράδειγμα, από έναν πυρηνικό αντιδραστήρα, θερμαίνει έντονα και μπορεί ακόμη και να εξατμιστεί, η μεταφορά θερμότητας σε ένα μίγμα οξειδίων του αζώτου οδηγεί κυρίως στη θέρμανση του και σε μια χημική αντίδραση - το Συνδέοντας τη σύνδεση NN στο μόριο N2O4. Πράγματι, η ρήξη της επικοινωνίας N-N σε ένα γραμμομόριο μιας ουσίας (92 g) χωρίς θέρμανση απαιτεί το κόστος 57,4 kj της ενέργειας. Εάν υπάρχει τέτοια ενέργεια 92 g νερού σε θερμοκρασία 20 ° C, τότε 30,8 KJ θα πάνε για να βράσει νερό για τη θερμότητα και τα υπόλοιπα 26,6 kJ θα οδηγήσουν στην εξάτμιση περίπου 11 g νερού! Στην περίπτωση των οξειδίων του αζώτου, το μίγμα δεν θερμαίνεται, σε ψυχρότερες θέσεις εγκατάστασης, το κυκλοφορούχο μίγμα ψύχεται ελαφρώς, η ισορροπία μετατοπίζεται προς το N2O4 και το μίγμα είναι και πάλι έτοιμο για την επιλογή θερμότητας.

Τα μέταλλα, που εισέρχονται εύκολα στην αντίδραση, ονομάζονται ενεργά μέταλλα. Αυτά περιλαμβάνουν αλκαλικά, αλκαλικά μέταλλα και αλουμίνιο.

Θέση στο τραπέζι mendeleev

Οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων αποδυναμώνουν από αριστερά προς τα δεξιά στον περιοδικό πίνακα Mendeleev. Επομένως, τα στοιχεία I και II ομάδες είναι πιο δραστήριες.

Σύκο. 1. Ενεργά μέταλλα στον πίνακα Mendeleev.

Όλα τα μέταλλα μειώνει τους παράγοντες και εύκολα μέρος με ηλεκτρόνια στο επίπεδο εξωτερικής ενέργειας. Σε ενεργά μέταλλα, μόνο ένα ή δύο ηλεκτρόνια ηλεκτρόνια. Σε αυτή την περίπτωση, οι μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται από πάνω προς τα κάτω με αύξηση της ποσότητας των ενεργειακών επιπέδων, επειδή Όσο περισσότερο το ηλεκτρόνιο προέρχεται από τον πυρήνα του ατόμου, τόσο ευκολότερη είναι να τον χωρίσει.

Τα αλκαλικά μέταλλα θεωρούνται τα πιο ενεργά:

• λίθιο;
• νάτριο;
• κάλιο;
• ρουβίνιο;
• καίσιο;
• Γαλλία.

Τα αλκαλικά μέταλλα της Γης περιλαμβάνουν:

• βηρύλλιο;
• μαγνήσιο;
• ασβέστιο;
• στρόντιο;
• βάριο;
• ράδιο.

Μπορείτε να μάθετε το βαθμό μεταλλικής δραστηριότητας με ηλεκτροχημική σειρά μετάλλων. Το αριστερό του υδρογόνου είναι το στοιχείο, τόσο περισσότερο είναι ενεργό. Μέταλλα, δεξιά από το υδρογόνο, είναι χαμηλές ενεργές και μπορούν να αλληλεπιδρούν μόνο με συμπυκνωμένα οξέα.

Σύκο. 2. Ηλεκτροχημική σειρά μεταλλικών τάσεων.

Ο κατάλογος των ενεργών μετάλλων στη χημεία περιλαμβάνει επίσης αλουμίνιο που βρίσκεται στην ομάδα III και το αριστερό της μείωσης του υδρογόνου. Ωστόσο, το αλουμίνιο βρίσκεται στο όριο των δραστικών και μεσαίων μετάλλων και δεν αντιδρά με ορισμένες ουσίες υπό κανονικές συνθήκες.

Ιδιότητες

Τα ενεργά μέταλλα είναι ελαφρώς μαλακά (μπορεί να κοπεί από ένα μαχαίρι), να ευκολία, χαμηλό σημείο τήξης.

Οι κύριες χημικές ιδιότητες των μετάλλων παρουσιάζονται στον πίνακα.

Αντίδραση	Την εξίσωση	Μια εξαίρεση
Τα αλκαλικά μέταλλα είναι αυτο-στροφή στον αέρα, αλληλεπιδρούν με οξυγόνο	K + O 2 → KO 2	Το λίθιο αντιδρά με οξυγόνο μόνο σε υψηλή θερμοκρασία
Αλκαλικά μέταλλα και αλουμίνιο σε φιλμ οξειδίου του αέρα, και όταν θερμαίνεται η αυτο-στροφή	2ca + o 2 → 2cao
Αντιδρά με τις συνήθεις ουσίες, σχηματίζοντας άλατα	CA + BR 2 → CABR 2; - 2AL + 3S → → al 2 s 3	Το αλουμίνιο δεν αντιδρά με υδρογόνο
Αντιδρά με νερό, σχηματίζοντας ρέγγα και υδρογόνο	- Ca + 2Η 2 o → Ca (OH) 2 + Η2	Η αντίδραση με ρέει αργά. Το αλουμίνιο αντιδρά με νερό μόνο μετά την αφαίρεση της μεμβράνης οξειδίου
Αντιδρά με οξέα που σχηματίζουν άλατα	CA + 2HCl → CaCl2 + Η2. 2k + 2hmno 4 → 2kmno 4 + Η2
Αλληλεπίδραση με διαλύματα αλάτων, που αντιδρούν πρώτα με νερό, και στη συνέχεια με αλάτι	2ΝΑ + CUCL 2 + 2Η 2 o: 2ΝΑ + 2Η2Ο → 2ΝΑΟΟΗ + Η2. - 2NAOH + CUCL 2 → CU (OH) 2 ↓ + 2nacl

Τα ενεργά μέταλλα εισάγουν εύκολα την αντίδραση, οπότε στη φύση υπάρχουν μόνο ως μέρος των μιγμάτων - ορυκτών, βράχων.

Σύκο. 3. Ορυκτά και καθαρά μέταλλα.

Τι γνωρίζαμε;

Τα ενεργά μέταλλα περιλαμβάνουν στοιχεία I και II ομάδες - αλκαλικά και αλκαλικά γη μέταλλα, καθώς και αλουμίνιο. Η δραστηριότητά τους οφείλεται στη δομή του ατόμου - τα λίγα ηλεκτρόνια διαχωρίζονται εύκολα από το εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Αυτά είναι τα μαλακά ελαφρά μέταλλα, αντιδρούν γρήγορα με απλές και πολύπλοκες ουσίες, σχηματίζοντας οξείδια, υδροξείδια, άλατα. Το αργίλιο είναι πιο κοντά στο υδρογόνο και απαιτούνται πρόσθετες συνθήκες για την αντίδρασή του με ουσίες - υψηλές θερμοκρασίες, την καταστροφή της μεμβράνης οξειδίου.

Δοκιμή στο θέμα

Αξιολόγηση έκθεσης

Μέση βαθμολογία: 4.4. Συνολικές βαθμολογίες που ελήφθησαν: 388.