metall

Paljud keemilised reaktsioonid hõlmavad lihtsaid aineid, eelkõige metalle. Siiski on erinevad metallid keemilistel interaktsioonides erineva tegevuse ja see sõltub sellest, reaktsioon voolab või mitte.

Mida suurem on metalli aktiivsus, energiline see reageerib teiste ainetega. Tegevuses saab kõik metallid paigutada järjest, mida nimetatakse mitmeks metalli aktiivsuseks või oluliseks metallide valikuks või mitmeks metallpingeks, samuti elektrokeemilisele metallide pinge elektrokeemilisele hulgale. See seeria õppis kõigepealt silmapaistvat Ukraina teadlast M.M. Beketov, nii et seda seeriat nimetatakse ka Beaketovi lähedal.

BIKETOV metalli aktiivsuse seeria on selline (kõige tavalisemad metallid):

K\u003e ca\u003e na\u003e mg\u003e mg\u003e AL\u003e ZN\u003e FE\u003e NI\u003e SN\u003e SN\u003e PB \u003e\u003e H 2\u003e Cu\u003e HG\u003e AG\u003e AU.

Selles reas asuvad metallid nende tegevuse vähenemisega. Esitatud metallide hulgas on kõige aktiivsem kaalium ja kõige vähem aktiivne - kuld. Selle seeriaga saate määrata, milline metall on teisest aktiivsemalt aktiivsem. Ka selles seerias on vesinik. Muidugi, vesinik ei ole metall, kuid sellel reas oma tegevust aktsepteeritakse võrdluspunkti (omapärane null).

Metallist koostoime veega

Metallid on võimelised aheldama vesiniku mitte ainult happelahuseid, vaid ka veest. Nii nagu hapete puhul suureneb metallide interaktsiooni aktiivsus veega vasakult paremale.

Metallid, mis on magneesiumile aktiivsuse rida, suudavad normaalsetes tingimustes reageerida veega. Nende metallide interaktsiooniga moodustuvad leelised ja vesinik, näiteks:

Muud metallid vesinikuga seisavad mitmetes tegevustes ka veega suhelda, kuid see juhtub rangemates tingimustes. Koostoimed kuuma metalli saepuru, ülekuumenenud veeauru kaudu. Sellistes tingimustes ei saa hüdroksiidid eksisteerida, mistõttu reaktsioonisaadused on vastava metallielemendi ja vesiniku oksiid: \\ t

Metallide keemiliste omaduste sõltuvus kohast tegevustes

← metalli aktiivsus suureneb

Pigistage vesinik hapetest

Ärge asetage hüdrogeeni hapetest

OSCOPE vesiniku veest, vormi leelis

Vesinik pigistage vees kõrgetel temperatuuridel, vormi oksiidid

3 Vesi ei vasta

Soola soola küljest on võimatu tõrjuda

Seda võib saada aktiivsemalt soolalahusest või oksiidi sulamisest

Metallist koostoime sooladega

Kui lahustuv soola vees, siis aatomi metallist element võib asendada aatomiga aktiivsemat element. Kui te sukeldate Sulfaadi Kupu (II) lahusele, rauaplaadile, seejärel pärast mõnda aega tõstke see esile vase punase lendamise kujul:

Aga kui prügila (II) sulfaadi lahusesse ei ole hõbedat plaati, siis ei reageeri reaktsiooni:

Cups saab esitada mis tahes metallist, mis on vasakule mitu metalli aktiivsust. Kuid metallid, mis seisavad rea alguses - naatriumi, kaaliumi jne. - Selleks ei sobi, sest nad on nii aktiivne, et nad suhtlevad soolaga, vaid veega, kus see sool lahustatakse.

Metallide nihkumist soolade aktiivsematele metallidele kasutatakse väga laialdaselt tööstuses metallide ekstraheerimiseks.

Metallist koostoime oksiidiga

Metallielementide oksiidid on võimelised metallidega suhelda. Aktiivsemad metallid, mis on vähem aktiivsed oksiidide nihutavad:

Kuid erinevalt metallide koostoimest sooladega, sel juhul tuleb oksiidid sulatada nii, et reaktsioon toimuks. Metalli tootmiseks oksiidist võib kasutada mistahes metallist, mis asub vasakule, isegi kõige aktiivsemale naatriumile ja kaaliumile, sest sulaseksiidi vees ei sisaldu.

Metallide koostoimet koos oksiidiga kasutatakse tööstuses teiste metallide väljavõtmiseks. Kõige praktilisem metall - selle meetodi alumiiniumist meetod. See on laialt levinud looduses ja odav tootmises. Võite kasutada ka aktiivsemat metalle (kaltsiumi, naatriumi, kaaliumi), kuid need, esiteks kallim alumiinium, ja teiseks läbi ultra-kõrge keemilise aktiivsuse, nad on väga raske säilitada tehased. Seda meetodit metallide ekstraheerimiseks alumiiniumina nimetatakse alumiiniumiks.

On selge, et miski pole arusaadav.

Analüüsime protsesse, mis võivad tekkida, kui metallplaat kastetakse sama metalli soolalahusesse, kust plaat ise valmistatakse, mis sellistel juhtudel kutsutakse elektrood.

Kaks võimalust on võimalik.

Valik 1 . Elektrood on valmistatud metallist, mis on aktiivne redutseerija (ta ei tunne oma elektronile anda kahju), lase tal olla, öelda, tsink.

Pärast tsingielektroodi sukeldatud lahusesse, lahuses esinevad veetorud, hakkavad meelitama teatud osa tsingi aatomitest, mis edastatakse lahusele hüdreeritud ioonide kujul, kuid see jätab nende elektronide pinnale elektroodi.

ME 0 + MH 2 O → ME N + · MH 2 O + NE - ME 0 → ME N + + NE -

Järk-järgult koguneb tsinkielektroodi pind üha enam "mahajäetud" negatiivsetest elektronidest, omandab tsinkielektrood negatiivse laengu. Paralleelselt selle protsessiga suurenes positiivselt laetud tsinkide hulk, mis jäi elektroodi vasakule. Tsingi katioonid hakkavad negatiivselt laetud elektroodi meelitama, mille tulemusena moodustub niinimetatud elektroodilahus piiril. kahekordne elektriline kiht (Des).

Valik 2. Elektrood on valmistatud metallist, mis on nõrk redutseerija (see on "vabandust" osa oma elektronidega). Laske sellise metalli esitamise vase rolli. Seega on lahuses sisalduvad vase ioonid tugevad oksüdeerivad ained. Kui vaselektrood on lahusesse sukeldatud, hakkab osa vase ioonidest elektroodi pinnaga ühendust võtma ja taastatakse vase vabade elektronide tõttu.

Mina n + + ne - → me 0

Seal on protsess, vastupidine versioon 1. järk-järgult, üha enam vaskkatte deponeeritakse elektroodi pinnale. Taastamine, katioonid võtavad vastu vaseplaadi positiivselt, kuna laeng suurendab positiivset vasektroodi rohkem ja rohkem meelitab negatiivselt laetud ioone, seega moodustub kahekordne elektriline kiht, kuid vastupidine polaarsus kui see oli versioonis 1.

Piiril elektroodi lahus Potentsiaalset erinevust kutsutakse elektroodi potentsiaal.

Sellise potentsiaali meede on väga raske. Et saada keerulisest olukorrast välja, otsustasid nad mitte absoluutsed väärtused, vaid suhtelised, kui viide, otsustasime vesiniku elektroodi potentsiaali võtta võrdse nulliga.

Konkreetse metalli elektroodi potentsiaal sõltub lahuse metalli, kontsentratsiooni ja temperatuuri olemusest.

Kuna leeliselised ja leelismuldmetallid vesilahustes reageerivad veega - nende elektroodi potentsiaalid arvutatakse teoreetiliselt.

Kõik metallid võetakse selle standardse elektroodi potentsiaali väärtuse suurendamiseks - sellist numbrit nimetatakse elektrokeemilised metallpinged:

Mis näitab elektroodi potentsiaali

Elektroodi potentsiaal peegeldab metallivõime arvulises väärtuses, et saada oma elektronid või taastada, rääkides teisisõnu, peegeldab metalli keemilist aktiivsust.

Vestrokeemilises reas vasakul on metall (vt eespool), seda kergemini annab oma elektronid, s.o on aktiivsem, see jõustub teiste elementidega.

Kui te võtate äärmusi, siis:

• liitium on tugevaim redutseerija ja liitiumioon on nõrgim oksüdeerija;
• kuld kõige nõrgem redutseerija ja kulla ioon on kõige tugevam oksüdeeriv aine.

Metallide elektrokeemilisest seeriast tulenevad tagajärjed: \\ t

• Metall nihutab kõik teised metallid soolade seisab järjest paremal pool (mis on nõrk redutseerivate ainete);
• Metallide negatiivse väärtusega elektroodi potentsiaali, s.o kuuluvad vasakul vesinikusse, asendab selle hapetest;
• Kõige aktiivsemad metallid, millel on elektroodi potentsiaali madalamad väärtused (need on metallid liitiumist naatrium), vesilahustes, reageerivad kõigepealt veega.

Tuleb märkida, et metallide positsioon perioodilises tabelis ja samade metallide positsioonil pingete elektrokeemilises reas on veidi erinev. See asjaolu selgitab, et elektroodi potentsiaali väärtus sõltub mitte ainult elektronide eraldamiseks vajalikast energiast isoleeritud aatomi eraldamiseks, kuid kristallvõrgu + energia hävitamiseks vajalikku energiat sisaldavad ka ioonide hüdratsiooni ajal.

Elektrokeemilised süsteemid

Üldised omadused

Elektrokeemia - keemia jaotis, mis uurib võimaliku erinevuse protsesse ja keemilise energia konversiooni elektrilisteks (galvaanilisteks elementideks), samuti elektrienergia (elektrolüüsi) kulude rakendamist. Neid kahte ühist laadi protsessi on tänapäeva tehnikates laialdaselt kasutatud.

Galvaanilisi elemente kasutatakse autonoomsete ja väikeste energiaallikatena masinate, raadioseadmete ja juhtimisseadmete jaoks. Elektrolüüsi abil saadakse erinevad ained, pinnapinnad, soovitud vormi toodete loomine.

Elektrokeemilised protsessid ei ole alati kasu isikule ja mõnikord toovad mõnikord suurt kahju, mis põhjustab tugevdatud korrosiooni ja metallkonstruktsioonide hävitamise. Oskuslikult kasutada elektrokeemilisi protsesse ja tegeleda soovimatute nähtustega, tuleb neid uurida ja reguleerida.

Elektrokeemiliste nähtuste esinemise põhjuseks on elektronide üleminek või elektrokeemiliste protsessidega seotud ainete aatomite oksüdeerimise aste aste muutus, st heterogeensete süsteemide oksüdatiivsed vähendavad reaktsioonid. Oksüdatiivsetes redutseerivates reaktsioonides lülituvad elektronid otse redutseeriva ainega oksüdeeriva aineni. Kui oksüdeerimise ja taastamise protsessid on ruumiliselt jagatud ja elektronid saadetakse metalljuhtme poolt, siis selline süsteem on galvaaniline element. Elektrisüsteemi esinemise ja voolu põhjus galvaanilises elemendis on potentsiaali erinevus.

Elektroodi potentsiaal. Elektroodi potentsiaali mõõtmine

Kui te võtate ühegi metalli plaadi ja jätate selle vette välja jäetud, siis polaarsete veemolekulide toime all olevad pinnakihi ioonid rebenenud ja hüdreeritud vedelikuks. Sellise ülemineku tulemusena vedelate tasude positiivselt ja metall on negatiivne, kuna see ilmub liigse elektroni. Kogunemine metalli ioonide vedelik hakkab aeglustada lahustumise metalli. Paigaldatud tasakaal on paigaldatud

Võin 0 + mn 2 o \u003d i n + × m H2O + ne -

Tasakaalu seisund sõltub nii metalli aktiivsusest kui ka selle ioonide kontsentratsioonist lahuses. Aktiivsete metallide puhul vesiniku pinge ridades lõpeb interaktsioon polaarse veemolekulidega positiivsete metallide pinnalt eraldamisega ja hüdreeritud ioonide üleminek lahusele (joonis B). Metalli laadimine negatiivselt. Protsess on oksüdatsioon. Kuna ioonide kontsentratsioon suureneb, muutub pind tõenäoliselt vastupidine protsess - ioonide taastamine. Elektrostaatiline atraktsioon katioonide vahelise lahuse ja liigse elektroni vahel pinnal moodustavad kahekordse elektrilise kihi. See toob kaasa teatud võimaliku erinevuse esinemist metalli ja vedeliku piiril potentsiaali või potentsiaalse hüpata vahel. Metalli ja selle ümbritseva veekeskkonna vahel tekkiva võimaliku erinevuse kutsutakse elektroodi potentsiaal. Kui metall on kastetud selle metalli soolalahusesse, nihutatakse tasakaal. Selle metalli ioonide kontsentratsiooni suurendamine lahuses hõlbustab transiidi ioonide protsessi lahusest metallist. Metallid, mille ioonidel on lahendusele oluline üleminek ja sellises lahusesse positiivselt, kuid vähemal määral kui puhta vees.

Mitteaktiivsete metallide puhul on lahuses metalli ioonide tasakaalu kontsentratsioon väga väike. Kui selline metall kastetakse selle metalli soola lahusesse, siis positiivselt laetud ioonid on esile tõstetud metalli suurema kiirusega kui üleminek ioonide üleminek lahusesse. Metalli pind saab positiivse laengu ja lahus on soola anioonide liigse tõttu negatiivne. Ja sel juhul esineb piiril metallist - lahus toimub kahekordse elektrilise kihi, seega teatud erinevus potentsiaalides (joonis B). Vaade puhul on elektroodi potentsiaal positiivne.

Joonis fig. Metalli metalli ülemineku protsess lahusesse:

a - tasakaal; b - lahustumine; ladestus

Iga elektroodi potentsiaal sõltub metalli olemusest, selle ioonide kontsentratsioon lahuses ja temperatuuril. Kui metall jäetakse välja oma soola lahusesse, mis sisaldas ühte metalli mooli 1 DM3 (mille aktiivsus on 1), on elektroodi potentsiaal püsiv väärtus temperatuuril 25 ° C ja rõhul 1 atm. Seda potentsiaali kutsutakse standardne elektriline potentsiaal E).

Metallist ioonid, millel on positiivne tasu, mis tungivad lahusesse ja liiguvad metallilahuse sektsiooni potentsiaalsele väljale, veeta energiat. Seda energiat kompenseeritakse isotermilise laienemise toimimisega suuremast kontsentratsioonist ioonide kontsentratsioonist pinnale väiksemale lahusele. Positiivsed ioonid kogunevad lähipinna kihile kontsentratsioonini alates umbes ja siis mine lahusesse, kus vaba ioonide kontsentratsioon alates. ENF-i elektrivälja toimimine on võrdne RTLNi laiendamise isotermilise toimimisega (O / S-ga). Mõlema töö väljenduse võrdsust saab eemaldada potentsiaali summa

ET F \u003d RTLN (O / C), -E \u003d RTLN (C / C O) / NF,

kus e on metalli potentsiaal; R on universaalne gaasi konstantne, j / mool; T - temperatuur, K; N - iooni tasu; F - Faraday'i arv; C on vaba ioonide kontsentratsioon;

c o on ioonide kontsentratsioon pinnakihis.

Mõiste vahetult mõõdetud potentsiaali summa ei ole võimalik, kuna O.-ga ei ole võimalik katsetada eksperimentaalselt kindlaks teha. Eksperimentaalselt määratakse elektroodi potentsiaalide väärtused teise elektroodi suuruse suhtes, mille potentsiaal on tingimuslikult nullini. Selline standardne elektroodi või elektroodi võrdlus on normaalne vesinikuelektrood (N.V.E.) . Vesinikuelektroodi seade kuvatakse joonisel. See koosneb plaatina plaatkattega elektrolüütiliselt sadestatud plaatina. Elektroodi kastetakse 1M väävelhappe lahusesse (vesiniku ioonide aktiivsus on 1 mol / dm3) ja pestakse gaasilise vesiniku joaga rõhu all 101 kPa ja t \u003d 298 K. Kui plaatina on küllastunud vesinikuga Metal pinnale, tasakaalustatakse tasakaal, koguprotsessi väljendatakse võrrandi

2N + + 2E ↔ H2 .

Kui metallist plaat on selle metalli 1M lahusesse sukeldatud, ühendage välise juhtmega standardse vesiniku elektroodi ja lahustega elektrolüütilise võtmega, siis saame galvaanilise elemendi (joonis 32). Selle galvaanilise elemendi elektromatoloogiline jõud on väärtus metalli standardpotentsiaal (E umbes ).

Standardne elektrivõimsuse mõõtmise skeem

võrreldes vesinikuelektroodiga

Tsinksulfaadi lahuse võtmine 1 M tsinksulfaadi lahuses ja selle ühendamine vesinikuelektroodiga, saame galvaanilise elemendi, mis kirjutatakse järgmiselt

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

Diagrammis tähendab üks omadus sektsiooni piiri elektroodi ja lahuse vahel, kaks omadust - lahenduste vahelise piiri. Anood on salvestatud vasakul, katood paremal. Sellisel elemendil viiakse läbi Zn O + 2H + \u003d ZN2 + H2 reaktsioon ja elektronid piki välisseatuse liiguvad tsinkist vesiniku elektroodi. Tsingi elektroodi (-0,76 V) standardne elektroodi potentsiaal.

Võttes vase plaadi elektroodi all kindlaksmääratud tingimustes kombinatsioonis standardse vesiniku elektroodi, saame galvaanilise elemendi.

(-) pt, H2 / 2H + // CU 2+ / Cu (+).

Sel juhul reaktsiooni tulu: Cu2+ + H2 \u003d CU O + 2H +. Elektronid piki välisahelat liigutatakse vesinikuelektroodist vasektrodeni. Vase elektroodi standardsektroodi potentsiaal (+0,34 V).

Mitmed standardse elektroodi potentsiaalid (pinged). Nernsta võrrand

Metallide standardse elektroodi potentsiaali suurendamise järjekorras saada mitmeid Nikolai Nikolayevichi pingeid Beketova (1827-1911) või mitmeid standardse elektroodi potentsiaali. Tabelis kuvatakse mitmete tehniliselt oluliste metallide standardsektroodi potentsiaalide arvulised väärtused.

Mitmed pinge metallid

Mõned pingeid iseloomustavad mõned metallide omadused:

1. Vähendada metalli elektroodi potentsiaali väärtust, seda rohkem keemiliselt aktiivsemat on lihtsam oksüdeerimiseks ja selle ioonide taastamiseks raskem. Aktiivsed metallid looduses eksisteerivad ainult ühendite Na, K, K, ... on looduses leitud nii ühendite kujul kui ka Cu vabas olekus, AG, HG; AU, PT - ainult vabas riigis;

2. negatiivsemat elektroodi potentsiaaliga metalle kui magneesium, pigistage vesinik vees;

3. metallid silmitsi pingete reaga vesinikule, pigistada vesinikuga lahjendatud hapete lahustest (mille antioonidest ei avalda oksüdatiivseid omadusi);

4. Iga metallist metall, mis ei lagunev vesi, eemaldab metallidega, millel on nende soolade lahused elektroodi potentsiaalide positiivsemad väärtused;

5. Mida rohkem metalle eristuvad elektroodi potentsiaalsete väärtustega, seda suurem on E.D.S. väärtuse väärtus Neile ehitatud galvaaniline element.

Elektroodi potentsiaali ulatuse sõltuvus (E) metalli olemusest, selle ioonide aktiivsust lahuses ja temperatuuril väljendatakse Nernst-võrrandiga

E i \u003d e mina + RTLN (A ME N +) / NF,

kus on metalli standardne elektroodi potentsiaal, ME N + on metalli ioonide aktiivsus lahuses. Standardse temperatuuriga 25 ° C, lahjendatud lahuste jaoks, aktiivsuse asendamine (a) kontsentratsiooniga (C), loodusliku logaritmi kümnendkoha ja asendades R, T ja F väärtused, me saame

E I \u003d E MEERI + (0,059 / N) LGC.

Näiteks selle soola lahusesse paigutatud tsingielektroodi puhul hüdreeritud ZN2 + x x x x x x x x x x x x x x x × × x MH kontsentratsioon Lühendab seejärel Zn2+, siis

E ZN \u003d E umbes ZN + (0,059 / N) LG [ZN2+].

Kui \u003d 1 mol / dm3, siis e zn \u003d e umbes zn.

Elektrilised elemendid, nende elektromotoorne jõud

Kaks metalli, mis on kastetud nende soolade lahusesse, mis on dirigendi poolt ühendatud, moodustavad galvaanilise elemendi. Esimene galvaaniline element leiutas Alexander Volt 1800. Element koosnes vasest ja tsingiplaatidest, mis on eraldatud suletud, niisutatud väävelhappe lahusega. Ühtse arvu plaatide järjepideva ühendiga on Volta elemendil oluline elektromotoorne jõud (ED).

Elektrilise voolu esinemine galvaanilises elemendil on tingitud valmistatud metallide elektroodi potentsiaalide erinevusest ja nendega kaasnevad elektroodide voolavad keemilised transformatsioonid. Kaaluge galvaanilise elemendi tööd vask-tsingi elemendi (J. Daniel - B.S. Jacobi) töö.

Daniel-Jacobi vask-tsingi galvaanilise elemendi skeem

Tsingi elektroodi kohta, mis on langetatud tsingisulfaadi lahusele (C \u003d 1 mol / dm3), tsingi oksüdatsioon (tsingi lahustumine) Zn O - 2E \u003d ZN2 + tekib. Elektronid tulevad välisseahelasse. Zn - elektronide allikas. Elektroni allikat peetakse negatiivseks elektroodi-anoodiks. Vase sulfaadi lahusesse sukeldatud elektroodi kohta on vasksulfaadi lahusesse (C \u003d 1 mol / dm3) taastatud metallist ioonid. Vase aatomid sadestatakse CU2 + 2E \u003d Cu elektroodile. Vaskktrood positiivne. See on katoodi. Samal ajal liiguvad osa SO 4 ioonidest 2- soola silla kaudu laeva lahusega ZnSO4 . Pärast anoodi ja katoodi protsesside võrrandit saame kogu võrrandi

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

või molekulaarses vormis

See on tavaline oksüdatiivne - rehabilitatsioonireaktsioon esineb metalli mördi piiril. Galvaanilise elemendi elektrienergia saavutatakse keemilise reaktsiooni tõttu. Vaadeldavat galvaanilist elementi saab kirjutada lühikese elektrokeemilise skeemi.

(-) ZN / ZN2+ // CU 2+ / CU (+).

Galvaanilise elemendi toimimise eeltingimus on potentsiaali erinevus, seda kutsutakse galvaanilise elemendi elektrivõimsus (ED) . E.D.S. Iga tööterõivaste element on positiivne. EDSi arvutamiseks. Galvaaniline element on vajalik positiivse potentsiaali suurust, et võtta vähem positiivse potentsiaali suurust. Nii E.D.S. Vask-tsink-galvaaniline element standardtingimustes (t \u003d 25 ° C, C \u003d 1 mol / dm3, p \u003d 1 atm) on võrdne vase (katoodi) ja tsinki (anoodi) standardse elektroodi potentsiaalide erinevusega, mis on

e.D.S. = E OV koos U2+ / Cu - E O ZN2+ / ZN \u003d +0.34 V - (-0,76 V) \u003d +1.10 V.

Tsingi ioon Cu2+ paar on taastatud.

Operatsiooni jaoks vajalike elektroodi potentsiaalsete erinevust saab luua samade kontsentratsioonide ja samade elektroodi sama lahuse abil. Selline galvaaniline element nimetatakse kontsentratsioon Ja see toimib lahuse kontsentratsiooni tasandamise tõttu. Näide on element, mis on valmistatud kahest vesiniku elektroodidest.

PT, H2 / H2S04 (C`) // H2 SO 4 (C`) / H2, PT,

kus "\u003d`; "` \u003d ``.

Kui p \u003d 101 kPa, koos "< с``, то его э.д.с. при 25 о С определяется уравнением

E \u003d 0,059lg (koos` / s`).

C` \u003d 1 mol-ioon / dm3 EDS Element määratakse vesinikute kontsentratsiooniga teises lahuses, st E \u003d 0,059LGC` \u003d -0,059 pH.

Määramine kontsentratsiooni vesiniku ioonide ja seega pH keskmise mõõtmise E.D.S. Vastavat galvaanilist elementi nimetatakse potentsiomeetriaks.

Patareisid

Patareisid nimetatakse Galvanic elemendid korduvkasutatavate ja pöörduva tegevuse. Nad on võimelised muundama kogunenud keemilise energia elektriliseks elektrilisteks ja elektrilisteks keemilisteks, luues laeva laadimise protsessis varu. Kuna E.D.S. Patareid on väikesed, töö ajal on need tavaliselt aku ühendatud.

Plii aku . Plii aku koosneb kahest perforeeritud plii plaadist, millest üks (negatiivne) pärast laadimist sisaldab täiteainet - käsnat aktiivne plii ja teine \u200b\u200b(positiivne) - pliidioksiid. Mõlemad plaadid on sukeldatud 25-30% väävelhappe lahuses (joonis fig 35). Aku skeem

(-) pb / p-p H2 SO 4 / PBO 2 / PB (+) .

Enne laadimist plii elektroodide poorides on pasta tühi, mis sisaldab lisaks PBO pliidioksiidi orgaanilisele sideainele. Selle tulemusena interaktsiooni plioksiidi koos väävelhappega elektroodplaatide pooridesse moodustub plii sulfaat

PBO + H2 SO 4 \u003d PBSO4 + H2O .

Patareid Late, elektrivoolu vahelejätmine

Protsessi heakskiidu

Laadimise ja aku tühjendamise ajal esinevaid protsesse võib esindada järgmiselt.

Aku laadimisel suureneb elektrolüüdi (väävelhape) tihedus ja kui tühjenemine väheneb. Elektrolüüdi tihedusega hindavad nad aku ummistuse astet. E.D.S. Plii aku 2.1 V.

Kasu Plii aku on suur elektrivõimsus, töötamise stabiilsus, suur hulk tsükleid (tühjenemise laadimine). Puudused - suur mass ja seetõttu väike konkreetne võimsus, vesiniku vabanemine laadimise ajal, mitte tihedus väävelhappe kontsentreeritud lahuse juuresolekul. Sellega seoses paremad leelispatareid.

Leelispatareid. Nende hulka kuuluvad kaadmium nikkel ja raud-nikli patareid T. Edison.

Edisoni aku skeemid ja plii akud

Thomas Edison (1847-1931)

Need on üksteisega sarnased. Erinevus seisneb negatiivse elektroodi plaatide materjalis. Esimesel juhul on need kaadmium teisel rauas. Elektrolüüt on lahendus con ω \u003d 20% . Kaadmium-nikli patareidel on suurim praktiline tähtsus. Kaadmium-nikkel aku skeem

(-) CD / lahus KOH / NI2O 3 / NI (+).

Kaadmiumi-nikli aku töö põhineb Redoxi reaktsioonil NI 3+ osalusel

E.D.S. Laetud kaadmium-nikkel aku on 1,4 V.

Tabelis on esitatud Edisoni aku ja plii patareide omadused.

Keemia õpikus mainitakse "happe" teema esitlusega ühes vormis või teises vormis, nn olulisel määral metallide valikut, mille koostamine on sageli omistatud Beketov.

Näiteks kõige sagedamini 8. klassi G. Rudziidi ja F. G. Feldmani õpikute puhul avaldati ta kokku 8,3 miljoni eksemplari täieliku ringlusega), järgmised ütlevad. Seda on lihtne veenduda, et magneesium reageerib kiiresti hapetega (vesinikkloriidhappe näitel), mõnevõrra aeglasem - tsink, isegi aeglasem - raud ja vase vesinikkloriidhappega ei reageeri. "Sarnaseid eksperimente on teinud Vene teadlased N. N. Beketov, - nad kirjutavad õpiku autorid. - Katse põhjal tegi ta metallide hulka: K, NA, MG, AL, ZN, FE, NI, SN, PB (H), CU, HG, AG, PT, AU. Selles reas, kõik vesinikuga suunatud metallid suudavad seda hapetest eemaldada. " Samuti on teatatud, et Beketov on füüsilise keemia asutaja. 1863. aastal on oluline metallide valik, mida nimetatakse teadlase nime järgi ". Edasi, õpilased teatavad, et reas Beketov, metallist seisab vasakule, metallid on õigus paremale, lahused nende soolade. Erandiks on kõige aktiivsemad metallid. Sarnaseid andmeid võib leida ka teistes koolide õpikutes ja hüvitistes, näiteks: "Vene keemik N. N. Beketov uuris kõiki metalle ja paigutasid need keemilisele aktiivsusele olulises numbrile (mitmed tegevus)" jne.

Seal võib tekkida mõned küsimused.

Esimene küsimus. Tõesti enne Beketovi eksperimente (st kuni 1863), keemikud ei teadnud, et magneesium, tsink, raud ja mitmed teised metallid reageerivad vesiniku vabanemisega hapetega ja vask, elavhõbe, hõbe, plaatina ja kullaga ei ole seda vara?

Küsimus on teine. Kas kõik keemikud ei märka Beketovile, et mõned metallid võivad teiste soolade lahendustest välja jätta?

Küsimus on kolmas. Raagis V. A. Volkov, E. V. Vonsky, G. I. Kuznetsova "Maailma silmapaistvad keemikud. Biograafiline raamat "(M.: Kõrgem kool, 1991) On öeldud, et Nikolai Nikolayevich Beketov (1827-1911) -" Vene füüsikalis-keemiline, akadeemik ... üks füüsikaliste keemia asutajaid uurisid orgaaniliste hapete käitumist kõrgetel temperatuuridel. Sünteesitud (1852) benzureid ja acetureide. Mitmed teoreetilised sätted reaktsioonide reaktsiooni reaktsiooni sõltuvuse kohta reaktiivide ja väliste tingimuste reaktsiooni kohta ... määrati esimese vastuvõetud oksiidide ja leelismetalli kloriidide moodustumise soojuse (1870) veevaba leelismetalli oksiidide moodustumise soojuse. Kasutades alumiiniumi võimet metallide taastamiseks nende oksiididest, pani alumiinirothemia alused ... Vene füüsikalis-keemilise ühiskonna president .... " Ja mitte sõna ümberpaigutamise seeria koostamise kohta, mis on sisestatud (erinevalt näiteks Ureyids - uurea derivaatidest) kooliõpikutele avaldatud multimillion-dollari ringlusega!

Vaevalt on vaja taastada Biograafilise viide raamatu autorid Venemaa teadlase olulise avastuse unustusse: Lõppude lõpuks, kes nii palju, ei saa oma klassikalise õpiku "keemia põhitõdesid maha võtta "Ka siis mainib kunagi Beketovi nihke seeriat, kuigi 15 korda viidatakse erinevatele töödele. Kõigile nendele küsimustele vastamiseks peame tegelema keemia ajaloo ekskursiooni, kes tegelevad selle vastu, kes ja millal nad soovitasid mitmeid metalle tegevust, mis eksperimendid N. N. Beketov ja milline on tema otsustav rida.

Te saate vastata kahele esimesele küsimusele. Muidugi oli vesiniku vabanemine happelistest metallidest ja mitmesuguseid näiteid nende soolade nihkumise näidetega juba ammu enne Bettovi. Näiteks ühes Rootsi keemiku ja Mineralogi Thornberna Ulaf Bergmani juhtimisel, mis on avaldatud 1783. aastal, on soovitatav polütalliliste maagid analüüsida plii ja hõbedast rauaplaatidega lahendustest. Raua sisalduse arvutamisel maagile peaks arvestama selle osa, mis kolis plaatidest lahusesse. Samas juhtimisel kirjutab Bergman: "Metallid saab lahendustelt nende soolade kaudu teiste metallidega, samas kui mõnda järjestust täheldatakse. Tsinki, raua, plii, plii, tina, vase, hõbeda ja elavhõbeda tsingi järjest rauast jne. Ja muidugi ei Bergman esimest korda avastanud neid reaktsioone: Sellised tähelepanekud lähevad tagasi alkeemiliste aegade. Sellise reaktsiooni kõige kuulsamat näidet kasutati šarlataanide keskmises vanuses, mis avalikult tõendas raua küünte "transformatsiooni" punasesse kullasse, kui nad langetasid küünte vasksulfaadi lahusesse. Nüüd on see reaktsiooni koolis keemiatundides näidatud. Mis on uue Beketovi teooria olemus? Enne keemiliste termodünaamika välimust selgitas reaktsiooni voolu ühes või mõnes muus keemiku suunas mõnede kehade afiinsuse kontseptsiooniga teisele. Sama Bergman, mis põhineb tuntud ümberasustamise reaktsioonidel, on välja töötanud valimisfiinsuse teooria alates 1775. aastast. Selle teooria kohaselt on nende kahe aine keemia afiinsus nendel tingimustel konstantseks ja ei sõltu reageerima ainete suhtelistest massidest. See tähendab, et kui organid a ja kontaktis keha C, siis ühendada C oleks keha, millel on palju afiinsust. Näiteks raudsel on hapnikule suurem afiinsus kui elavhõbeda ja seetõttu oksüdeeritakse need kõigepealt. Eeldati, et reaktsiooni suund määrati üksnes reaktiivsete kehaste keemilise afiinsusega ja reaktsiooni lõpuni. Bergman oli keemilise afiinsuse tabel, et keemikud kasutasid enne XIX sajandi algust. Need tabelid sisaldasid eelkõige erinevaid happeid ja alust.

Peaaegu samaaegselt Bergmaniga on prantsuse keemik Claude Louis Bertoll välja töötanud teise teooria. Keemiline afiinsus oli seotud ka kehade atraktsiooniga üksteisele, kuid järeldused tehti teised. Analoogselt maailma atraktsiooniseaduse seadusega uskus see, et keemias peaks atraktsioon sõltuma reaktiivsete kehade massist. Seetõttu ei sõltu reaktsiooni käigus ja selle tulemus mitte ainult reaktiivide keemilisest afiinsusest, vaid ka nende kogustest. Näiteks, kui keha A ja C võib reageerida C-ga, jaotatakse keha koos järjestikuse afiinsuse ja masside vahel ja masside vahel ja ükski reaktsioon ei jõua lõpuni, kuna tasakaal tulevad, kui ac, päike ja tasuta A ja B tulevad samaaegselt. On väga oluline, et A- ja B jaotus võib varieeruda sõltuvalt A- või V-st liigsest liigsest liigsest liigsest liigsest liigsest, võib väikeste afiinsusega keha peaaegu "valida" keha koos selle "vastane". Aga kui üks reaktsiooniproduktidest (AC või Sun) eemaldatakse reaktsiooni lõpuni ja moodustatakse ainult selle produkti, mis jätab tegevuse ulatuse.

Burtoll on oma järeldused, jälgides lahenduste sademete protsesse. Need tulemused annavad üllatavalt kaasajasti, välja arvatud vananenud terminoloogia. Kuid Bertoll oli kvalitatiivne teooria, see ei andnud võimalusi afiinsuse suuruse mõõtmiseks.

Teooria edasine areng põhines elektrienergia valdkonnas avastustel. Itaalia füüsik Alessandro Volta XVIII sajandi lõpus. See näitas, et elektriline tasu tekib erinevate metallide võtmisel. Erinevate metallide paaride katsete läbiviimine ja mõnede metallide laadimise ja väärtuse määramine teise suhtes võrreldes teiselt poolt, pinge määrab mitmeid pingeid: ZN, PB, SN, FE, CU, AG, AU. Erinevate metallide paari kasutamine ehitas Volt galvaanilise elemendi, mille tugevus oli suurem, selle seeria kallim liikmed. Selle põhjuseks on nende aastate jooksul teada. Tõsi, 1797. aastal ennustas Saksa teadlane Johann Wilhelm Ritter, et pinge rida peavad metallid seista, et vähendada nende võimet ühendada hapnikuga. Tsingi ja kulla puhul ei põhjustanud see järeldus kahtlust; Teiste metallide puhul tuleb märkida, et nende puhtus ei olnud väga suur, nii et mitmed volti arv ei vasta alati kaasaegsele.

Teoreetilised seisukohad protsesside olemuse kohta olid väga ebamäärased ja sageli vastuolulised. Kuulus Rootsi keemiku Jonx Jacob Burtsellius XIX sajandi alguses. Loonud elektrokeemilise (või dualistliku, alates lat . Dualis - "Double") keemiliste ühendite teooria. Vastavalt käesolevale teooriale eeldati, et iga keemiline ühend koosneb kahest osast - positiivselt ja negatiivselt laetud. 1811. aastal korraldas Burtsellius talle teadaolevate elementide keemiliste omaduste keemiliste omaduste põhjal järjest nii, et iga liige selles oli elektronegatiivne seoses eelmise ja elektropositiivsusega seoses järgneva. Lühendatud versioonis omistati elektronegatiivsetele elementidele järgmine (kahanevas järjekorras):

O, S, N, Cl, Br, S, SE P, AS, CR, B, C, SB, TE, SI.

Seejärel järgnes üleminekuelement - vesinik ja selle taga - elektropositiivsed elemendid (selle vara suurendamiseks):

AU, PT, HG, AG, CU, BI, SN, PB, CD, CO, NI, FE, ZN, MN, AL, MG, CA, SR, BA, Li, Na, K.

See seeria, kui te kirjutate kõik metallid ümber vastupidises järjekorras, väga lähedal kaasaegse. Mõned erinevused metallide järjekorras selles reas on ilmselt tingitud ainete ebapiisava puhastamise tõttu, samuti mõningaid metallide muid omadusi, mida juhitakse Berclyus. Britzeliuse sõnul on selle seeria üksteise elemendid selle seeria elemendid suuremad vastupidised elektrilised tasud ja vastupidavamad keemilised ühendid, mida nad üksteist moodustavad.

Berzeliuse dualismi teooria XIX sajandi keskel. See oli domineeriv. Selle ebaõnnestus näidati termokeemia asutajaid Prantsuse teadlase Marineelen Bertlo ja Taani teadlaja Julius Tomseni asutajaid. Nad mõõdeti keemilise afiinsuse töö jaoks, mida keemiline reaktsioon võib toota. Praktikas mõõdeti seda reaktsiooni termilisel toimel. Need teosed viitasid keemiliste termodünaamika loomiseni - teaduse, mis eelkõige arvutada reageerimissüsteemis tasakaalu positsiooni, kaasa arvatud elektrokeemiliste protsesside tasakaal. Teoreetiline alus mitme tegevuse (ja mitmed pingeid) pandi lahendusi lõpus XIX sajandil. Saksa füüsikalis-keemiline Walter Nernst. Selle asemel, et kvaliteetseid omadusi - afiinsus või võime metallist ja selle ioon ühele või muule reaktsioonile - ilmus täpne kvantitatiivne väärtus, mis iseloomustab iga metalli võimet liikuda lahusele kujul ioonide, samuti taastada ioonid metallist elektroodile. Selline suurus on metalli standardse elektroodi potentsiaal ja vastava seeria, mis on ehitatud potentsiaalsete muutuste järjekorras, nimetatakse mitmeks standardseks elektroodi potentsiaaliks. (Standardne seisund näitab, et lahusesse ioonide kontsentratsioon on 1 mol / l ja gaasirõhk on 1 atm; kõige sagedamini arvutatakse standardne seisund temperatuurini 25 ° C)

Kõige aktiivsemate leelismetalli standardpotentsiaalid arvutati teoreetiliselt, kuna neid on võimatu mõõta eksperimentaalselt vesilahustes. Et arvutada metallide potentsiaalide erinevates kontsentratsioonides oma ioonide (st mittestandardsete riikide) kasutavad Nernst võrrandit. Elektroodi potentsiaalid ei ole määratletud mitte ainult metallide puhul, vaid ka paljude redoksreaktsioonide jaoks, mis hõlmavad mõlemat katioone ja anioone. See võimaldab teoreetiliselt ennustada mitmesuguste redoksreaktsioonide võimalust erinevates tingimustes. Samuti tuleb märkida, et mittevesilahuste puhul on metallide potentsiaalid erinevad, nii et metallide järjestus järjest võib märgatavalt muuta. Näiteks vesilahustes on vasektroodi potentsiaal positiivne (+0,24 V) ja vask on parem kui vesinik. Atsetonitriili CH3CN lahuses on vase potentsiaal negatiivne (-0,28 V), st vask asub vesiniku vasakul. Seetõttu on selline lahustis selline reaktsioon: Cu + 2HCl \u003d CUCL2 + H2.

Nüüd on aeg vastata kolmandale küsimusele ja teada saada, mida täpselt ta nägu uuritud ja milliseid järeldusi ta tuli.

Üks silmapaistvamaid vene keemikute N. N. Beketov pärast lõpetamist (1848. aastal) töötas Kasani ülikoolil meditsiini- ja kirurgilises akadeemias mõnda aega laboratoorse N. VININiga, siis Peterburi ülikoolis ja 1855-1886-le - Kharkovi ülikoolis . Varsti pärast 1857. aastal saanud ülikooli osakond keemia Beketov läks aasta välismaale ", mille aasta nimetamine tuhandete rublate kogusisaldusega aastas," nendel ajal oli see suur summa. Pariisis viibimise ajal avaldas ta (prantsuse keeles) tema eelnevalt rakendatud uuringute tulemused mõnede metallide ümberpaigutamise kohta vesinikulahendustest ja tsinkiauru taastavast toimest. Beketovi Pariisi Chemical Society koosolekul teatas töö SICL4 ja BF3-vesiniku taastamise kohta. Need olid esimesed sidemed õpingute ahelas, mis on pühendatud mõnede elementide nihkumisele teistele, kes alustasid Beketov 1856. aastal ja lõpetas 1865.

Juba välismaal, Beketov pööras tähelepanu. See piisab tsiteerida sõna D. I. Mendeleev, kellega Beketov kohtus Saksamaal: "Vene keemikud välismaal õppisin Beketov ... Savich, Sechenov. See on kõik ... Sellised inimesed, kes teevad Venemaa au, inimesed, kellega Rad-Radhechonek, mis tuli välja. "

1865. aastal avaldati Harkovis 1865. aastal Beketova väitekirja "mõnede teiste elementide nihke nähtuste nähtuste üle. See töö taasalustati 1904. aastal Kharkovis (kogumikus "N. N. Beketovi teadustegevuse 50. aastapäeva mälestuses") ja 1955. aastal (kogumis "N. N. Beketov. Valitud teosed füüsilises keemias").

Sa tutvuda selle töö Beketov üksikasjalikumalt. See koosneb kahest osast. Esimeses osas (selles kuus osa) on autori eksperimentide tulemused väga üksikasjalikud. Kolm esimest osa on pühendatud vesiniku toimele hõbedaste soolade ja elavhõbedalahustes erinevates survetes. Beketov tundus äärmiselt oluline ülesanne teada saada vesiniku koha mitmeid metalle, samuti sõltuvus reaktsiooni suunas väliste tingimustes - rõhk, temperatuur, reaktiivide kontsentratsioon. Ta viis läbi katseid nii lahendustes kui ka kuivainetena. Kemikaalid olid hästi teada, et vesiniku nihutab nende oksiididelt mõned metallid kõrgetel temperatuuridel, kuid mitteaktiivsed madalatel temperatuuridel. Beketov avastas, et vesiniku aktiivsus suureneb rõhu suurenemisega, mida ta seostas "reaktiivi" suurema tihedusega "(nüüd neile oleks öeldud - kõrgema rõhuga, see tähendab gaasikontsentratsiooni).

Õppimine võimalust nihutada metallid vesinikuga lahused, Beketov pani mitmeid üsna riskantseid katseid. Esimest korda bettes keemia ajaloos rakendatakse survet üle 100 ATM-i. Ta veetsid eksperimente pimedas, suletud klaastorusid mitme painutusega (põlved). Ühes põlve, see paigutati soolalahuse, teises happe ja lõpus toru - metal tsink. Toru kallutamine, Beketov sundis tsink, mis langeb liigse happese happesse. Teades massi lahustunud tsinki ja toru mahtu, oli võimalik hinnata jõudnud vesiniku rõhku. Mõnes katses selgitati survet surve vastavalt õhupressimise aste vedelikuga õhukeses kapillaaris joodetud vedelikuga. Toru avamine on alati kaasas olnud plahvatus. Ühes eksperimentides, kus rõhk jõudis 110 atmini, plahvatus toru avamisel (see viidi läbi vee all kallutatud silindri all) Smuthid paksuse seinaga silindri, mille maht on tuhat korda ületanud toru toru maht reagentidega.

Katsed näitasid, et vesiniku mõju sõltub mitte ainult selle rõhul, vaid ka "metallist lahustest", st selle kontsentratsioonist. Silver taastumine ammoniaagilahus AGCL algab isegi seni, kuni tsink on täielikult lahustunud rõhul umbes 10 atm - läbipaistev lahust uputatakse (esimene gaasi piiril, siis kogu massil) ja pärast mõnda Päevad Hall hõbe pulber lahendatakse seintele. Atmosfäärirõhul täheldati reaktsiooni. Silver taastati ka nitraadist ja sulfaadist ning hõbedatsetaadi vesinik toimis atmosfäärirõhul. Elavhõbeda sooladest kõrgel rõhul eristati metallpallid ja vase ja plii nitraadid ei olnud võimalik taastada isegi suurel vesiniku rõhul. Vase taastamist täheldati ainult hõbeda ja plaatina juuresolekul rõhul kuni 100 atm. Platinum Beketov kasutas protsessi kiirendamiseks, st katalüsaatorina. Ta kirjutas, et plaatina rohkem aitab kaasa mõnede metallide ekstrusioonile kui rõhk, kuna plaatina pinna vesinikule "allutatakse suuremale atraktsioonile ja neil peaks olema suurim tihedus." Nüüd teame, et plaatina adsorbeerunud vesinik on aktiveeritud selle keemilise interaktsiooni tõttu metalli aatomitega.

Beketovi esimese osa neljandas osas kirjeldatakse süsinikdioksiidi eksperimente. Ta õppis selle mõju kaltsiumatsetaadi lahusetele erinevates survetes; Ta avastas, et vastupidine reaktsioon on marmori lahustumine äädikhappes teatud rõhul gaasi peatub isegi liigse happega.

Beketovi eksperimentaalse osa viimastes osades kirjeldati tsinki auru tegevust suurtel temperatuuridel baariumi, räni, alumiiniumi (viimane element, mida ta kutsub maailma). Silikooni tetrakloriidi tsingi taastamine, Beckets esmakordselt sai üsna puhta kristallilise räni. Samuti leiti, et magneesium taastab alumiiniumi krüoliitist (oma preparaadi naatriumfluorolumut) ja räni oma dioksiidist. Nendes katsetes on samuti loodud alumiiniumist võime taastada baarium oksiidi ja kaaliumiga - hüdroksiidist. Niisiis, pärast alumiiniumi kaltsineerimist veevaba baariumoksiidi (väikese baariumkloriidi väikese lisamisega sulamistemperatuuri vähendamiseks) sulam, mis koosneb analüüsi tulemustest, 33,3% baariumist, ülejäänud on alumiinium. Samal ajal on paljude alumiiniumist kaltsineerimise tunde baariumi kloriidiga segaduses segaduses pulbriks, ei põhjustanud muudatusi.

Mitte päris tavaline alumiiniumist reaktsioon Kobiga viidi läbi kõverad püssi pagasiruumi suletud otsas, mille suletud otsas viilud ja alumiiniumist asetati. Selle eesmärgi tugeva võimsusega ilmus kaaliumipaarid, mis olid kondenseerunud pagasiruumi külmas osas, ", kus toodeti mitu tükki pehmet metalli põletamist lilla leegiga." Hiljem eristati ka rubiidium ja tseesium sarnaselt.

Beketova töö teine \u200b\u200bosa on pühendatud mõnede elementide ümberpaigutamise teooriale teiste poolt. Beketovi selles osas analüüsiti kõigepealt arvukalt eksperimentaalseid andmeid - nii oma ja läbi teiste teadlaste, sealhulgas Breslav professor Fisher, samuti Davy, Galessak, Burtsellius, Völer. "Mitmed huvitavad faktid metallide sadestamise märg märg, leitud inglise keemik William Edeerimine. Sellisel juhul on mõnede elementide ümberpaigutamine teiste "märg-tee" poolt, st lahendustes ja "kuivas tee", mis on reaktiivide arvutamisel Beketov ühiselt. See oli loogiline, kuna see on võimatu eksperimentaalselt läbi viia reaktsioonid veerakkide osalemise leeliselise ja leeliselise muldmetallide, nii palju kui nad aktiivselt reageerida veega.

Siis beketov välja oma teooria, mille eesmärk on selgitada erinevate aktiivsuse elemente. Asetades kõik metallid oma konkreetse kaaluga (s.o tiheduse järgi), Beketov leidis, et see on üsna hästi kooskõlas kuulus ümberpaigutamisega. "Seetõttu teeb see peet tühistamise," metalli koht ... nihkenumbris võib see olla üsna õigesti kindlaksmääratud ja nii rääkida, ennustas selle konkreetset kaalu eelnevalt. " Mõningat ebakindlust täheldatakse ainult naabermetalli kaal "vahel. Niisiis, kaalium - tavaliselt "rohkem energilisemat" elementi ja näiteks nihutab naatriumi NaCl-st kaltsineerimisel, kuigi kaalium ja rohkem lendavad. Siiski on tuntud pöördprotsessid: näiteks naatrium võib näidata kaaliumi hüdroksiidist ja atsetaatist. "Seoses suhtumise esimese leelise rühma teise ja suhted metallide teise rühma omavahel, nad on endiselt tõsiselt uuritud," kirjutab beckets.

Beketov kohtus tõsisemate raskustega. Näiteks ta suutis taastada tsingi alumiiniumist ZnCl2 lahusest ja ebaõnnestus - ZnSO4 lahusest. Lisaks alumiinium "ei taastanud rauda, \u200b\u200bniklit, koobaltit, kaadmiumi lahendustest üldse. Beketov selgitas selle asjaoluga, et alumiinium "tegutseb peamiselt vees" ja eeldatakse, et need reaktsioonid peaksid minema vee puudumisele, "kuivama". Tõepoolest avastas järgnevatel vedelikes selliseid reaktsioone ja avasid alumottermia.

Teine raskus oli see, et mõned metallid olid konkreetsete skaalade reeglitest välja langenud. Niisiis ei asu vase (tihedus 8.9) aktiivsuse rida, vaid pärast juhtimist (tihedus 11.4 - Beketovi tiheduse väärtused on veidi kaasaegsest erinevad). Selline "anomaalia" sunnitud Becketov püüab endiselt aktiivsemalt juhtida vähem aktiivset vase. See paigutas vaskplaate pliiakloriidi kuumades küllastunud lahustesse - neutraalse ja happelise ammoniaagi lahuses pliioksiidi lahuses, soojendusega vase kuivaksiidi ja plii kloriidiga. Kõik kogemused ebaõnnestunud ja Beketov oli sunnitud tunnustama "taganema üldreeglist". Muud "anomaaliad" puudutas hõbe (10.5 tihedust) ja plii, samuti hõbedat ja elavhõbedat (13,5 tihedust), sest elavhõbe taastab oma soolade lahendustest "lihtsamat" hõbe. Beketovi elavhõbega anomaalia selgitas, et see metall on vedelik ja seetõttu on selle aktiivsus kõrgem kui konkreetsete kaalude reeglist.

Beketov jaotas oma reegli ja mittemetallide suhtes. Näiteks rea kloori (vedela kloori tihedus 1,33), broomi (tihedus 2.86), joodi (tihedus 4.54) Lihtsaim element on nii kõige aktiivsem (fluoriini saadi Moissani poolt ainult 20 aastat hiljem). Sama täheldatakse sarjas o, s, se, te: hapnikus - kõige aktiivsemad ja üsna kergesti nihutavad teiste ühendite elemente vesinikuga või leeliselise metalliga.

Beketov selgitas oma reeglit analoogselt mehaanikaga: osakaal on seotud osakeste massiga (s.o aatomeid) ja nende vahelise vahemaaga lihtsas aines. Teades metallide tiheduse ja nende suhtelise aatomi masside tihedust, saate arvutada aatomite suhtelised vahemaad. Mida suurem on nende vaheline kaugus, seda lihtsam, Beaketovil aatomid on keemilistes protsessides lahti ühendatud. Mitmesuguste elementide vastastikune "afiinsus" on sellega seotud ja võime üksteist ühenditest suruda. Olles arvutanud erinevate metallide aatomite suhtelise vahemaa ja võetakse vastu kaaliumi standard, sai beckets järgmised väärtused: K - 100, Na - 80, CA-65, Mg - 53, Al - 43 jne, õigus kuni plaatina .

Beketovi teooria täiendav kokkuvõte keemiliste ühendite suhtelise tugevuse kohta (nimelt mõnede elementide võimetele teistele) võib leida õpik D. I. Mendeleev "keemia põhitõdesid" (viidatud 1947. aastal. Kaasaegse terminoloogia kasutamine): ". .. professor NN Beketov koostise kohta "teadus nähtuste kohta nihe" (Harkovi 1865), pakutakse erilist hüpoteesi, et me esitada peaaegu sõna autor.

Alumiinium Al2o3oksiidi puhul Alcl3 ja Ali3 halogeniidid. Oksiidi, AL: O \u003d 112: 100 suhe AL: Cl \u003d 25: 100 kloriidi jaoks jodiidil: I \u003d 7: 100. hõbedase AG2O oksiidi (suhe 1350: 100) vähem vastupidav kui kloriid : Cl \u003d 100: 33) ja jodiid on kõige vastupidavam (AG: I \u003d 85: 100). Nendest ja sarnastest näidetest võib näha, et need ühendid, kus ühendamismehe massid muutuvad peaaegu samaks, on kõige levinumad. Seetõttu on püügi suurte masside jaoks ühendada suurte ja väikeste väikeste, näiteks: AG2O + 2KI annab K2O + 2AGI-le. Samal põhjusel lagundatakse kõrgenenud temperatuuridel, AG2O, HO2O, AG2O, AU2O3 ja sarnased ebavõrdsed massid koosnevad oksiidid, samas kui kergemetallide oksiidid, samuti vesi ei lagune mitte nii kergesti. Kõige soojusresidendi oksiidid on MGO, Cao, SiO2, Al2o3 lähenemas tingimuse võrdsuse seisundist. Samal põhjusel laguneb hiilgavamalt kui HCl. Kloori ei tegutse MGO ja AL2O3, kuid toimib Cao, AG2O jne.

Mõista tegelike suhete mõistmiseks - järeldada Mendeleev, on veel piisavalt kaugel ja need täiendused keemiliste nähtuste mehaanilisele teooriale, mis annab trikke. Sellegipoolest on nähtav siiski paljude ühendite suhtelise tugevuse selgitamisel nähtav väga huvitav esmase tähtsuse seadistus. Ilma selliste katseteta on võimatu kogenud teadmiste keerulisi objekte kallistada. "

Niisiis, ilma suurepärase keemikogistita kahjustamata, tuleb tunnistada, et kuigi NN Beketova teooria mängis teoreetilise keemia arendamisel silmapaistvat rolli, omistada selle metallide suhtelise tegevuse loomisele reaktsiooni vesiniku ümberpaigutamine vesiniku happelistest ja vastavatest metallide arv ei tohiks olla: selle mehaaniline keemiliste nähtuste teooria jäi keemia ajaloos üheks selle arvukaks etappidest.

Miks mõnes raamatus Betheov on tingitud sellele, mida ta ei avanud? See traditsioon, nagu paljud teised, ilmusid tõenäoliselt 40-aastaste lõpus - 50-ndate aastate alguses. XX sajand, kui kampaania "madal-voldi West" oli raevunud NSV Liidu ja autorid olid lihtsalt kohustatud omistama autorid teaduse teaduse ja isegi tsitaadi välisriigi autorite peeti Kramol (see oli nendes Aastad sündis nali asjaolu, et "Venemaa on elevantide sünnikoht"). Näiteks omistas M. V. Lomonosov energia säilitamise seaduse avamise, mis avati ainult XIX sajandi keskel. Siin on konkreetne näide nende ajaloo ajaloo esitamisest. Raamatus Vladimir Orlova "julge mõttes" (M. noor valvur, 1953) Leiutise valdkonnas elektri valdkonnas on kirjeldatud selliste sõnadega: "Välismaalased hävitasid elektrivalgustuse hälli ... ameeriklased röövisid a Imeline Vene leiutis ... Edison Ameerikas hakkas innukalt parandama Venemaa leiutise parandamist. Välismaad teadlased Vene rahvaste geeni loodud elektrilised lambid. "- jne jne jne seitse kaja nende ebamurdmismälu korda, ilmselt ja jäi mõnedesse õpikutesse ja need tuleks üles laadida. Nagu üks keemia ajaloolastest ütles: "Lomonosov on piisavalt suur, et talle avastusi ei atseteerida."

"Küünla põletas ..."

Küünlade põletamise käigus täheldatud nähtused on sellised, et ühel või teisel viisil ei mõjuta ühtegi looduse õigust.

Michael Faraday. Ajalugu Candack

See lugu on pühendatud "eksperimentaalsele uurimisele". Keemia peamine asi on katse. Kogu maailma laborites pannakse nad ja jätkavad miljoneid erinevaid eksperimente, kuid äärmiselt haruldane professionaalne teadlane teeb seda noorte keemikutena: mis siis, kui midagi huvitavat juhtub? Kõige sagedamini on teadlastel selgelt formuleeritud hüpotees, mida ta taotleb kas kinnitada või ümber lükata eksperimentaalselt. Kuid kogemus on lõppenud, tulemus saavutatakse. Kui ta ei nõustu hüpoteesiga, tähendab see, et see on vale (muidugi, kui katse õigesti tarnitakse ja see on mitu korda korralikult esitatud). Ja kui sa oled järjepidev? Kas see tähendab, et hüpotees on tõene ja on aeg teooria kategooriasse tõlkida? Algaja uurija mõnikord usub, et aga kogenud järeldused ei kiirusta, ja see on alati tihedalt mõtlema, kas see on võimatu selgitada tulemus teisiti.

Näited selle kohta, kuidas sarnane mõtlemine on kasulik, teab keemia ajalugu tuhandeid. Järgmised kolm lugu on lihtsalt selle kohta, kui ohtlik see juhtub, et "edukas" katse tõendab hüpoteesi lojaalsust. Mõnikord on õppetundidel selline kogemus. Väike puidust või vahutamisringil on lubatud ujuda veega plaadiga, millele põletusvöönd on tugevdatud. Küünlaga ringil langevad nad ümberpööratud klaasist purki ja pane see selles asendis plaatide põhjas. Mõne aja pärast kustub küünla ja osa pangast on täis veega. See kogemus peaks väidetavalt näitama, et ainult viienda õhk (hapniku) toetab põletamist. Tõepoolest, esmapilgul tundub, et vesi tõusis viienda osa kohta, kuigi täpsemaid mõõtmisi tavaliselt ei teostata. Esmapilgul on kogemus lihtne ja üsna veenev: Lõppude lõpuks on õhus hapnik tõesti 21 mahuprotsenti. Kuid alates seisukohast keemia, see ei ole kõik korras. Tõepoolest, küünlad on valmistatud parafiinist ja parafiin koosneb kompositsiooni süsivesinike piiramisest n. H2. n. +2 18-35 süsinikuaatomiga. Põlemisreaktsiooni võrrandit saab salvestada üldiselt: koos n. H2. n. +2 + (3 n. + 1) / 2 O2 → n. CO2 + ( n. + 1) H2O. Kui n. Veliko, siis hapniku ees olev koefitsient on väga lähedal 1,5-ni n. (jaoks n. \u003d 18 erinevus (3 n. + +1) / 2 ja 1.5 n. on väiksem kui 2% n. \u003d 30 See on veelgi vähem). Seega eristatakse 1 süsinikdioksiidi maht 1,5 hapniku mahuga. Seega, isegi kui kõik hapnikku saab (see on 0,21 mahus), siis 0,21: 1,5 \u003d 0,14 süsinikdioksiidi maht tuleks eraldada asemel põlemisel. Niisiis, vesi ei tohiks täita panga viiendat üldse!

Aga kas see põhjendus on õigus? Lõppude lõpuks, süsinikdioksiid, nagu on hästi tuntud, on vees hästi lahustuv. Võib-olla läheb see vette? " Selle gaasi lahustamise protsess on siiski väga aeglane. See näidati erilisi eksperimente: puhas vesi ümberpööratud purk, mis on täidetud CO2-ga, peaaegu ei kasva tunni jooksul. Küünla katse jätkab vähem kui minut, isegi kui vesi on lõppenud, peaks vesi sisenema ainult 0,21 - 0,1 \u003d 0,07 purki (umbes 7%).

Aga see pole kõik. Selgub, et küünal "Burns" pangas on kaugel kõigist hapnikust, vaid ainult väike osa sellest. Õhuanalüüs, milles küünal läks välja läks, näitas, et see sisaldab endiselt 16% hapnikku (see on huvitav, et umbes samal tasemel vähendab hapnikusisaldust inimese normaalses väljahingamisel). Niisiis, vesi peaks peaaegu panka minema! Kogemused näitavad siiski, et see ei ole. Kuidas seda seletada?

Lihtsaim eeldus: põletav küünal soojendab õhku, selle maht suureneb ja osa õhku tuleb pangast välja. Pärast õhu jahutamist pangas (see juhtub üsna kiiresti) rõhu langeb ja vesi jõuab pangale välise atmosfäärirõhu tegevuse all. Vastavalt ideaalsete gaaside seadusele (ja esimesel ligikaunistuses õhku võib pidada ideaalseks gaasiks), et õhu kogus suureneb 1/5 võrra, selle temperatuur (absoluutne) peaks suurendama ka 1/5, st Suurenemine 293 K-st (20 ° C) kuni 1,2 × 293 \u003d 352 K (umbes 80 ° C). Mitte eriti! Õhuküte küünla leegiga 60 ° juures on üsna võimalik. See on endiselt eksperimentaalselt kontrollima, kas õhk lahkub panga kogemuste ajal.

Esimesed katsed, aga see eeldus tundus olevat kinnitatud. Seega, mitmes eksperimente läbi laiaveepanga mahuga 0,45 liitrit, ei olnud märke "hajumise" õhk serva serva serva. Teine ootamatu vaatlus: vesi purgi, samas kui küünal põletas, peaaegu ei tulnud.

Ja alles pärast Gasla küünlat tõusis ümberpööratud pangas veetase kiiresti. Kuidas seda seletada?

Võib eeldada, et samal ajal kui küünal põleb, kuumeneb õhu õhk, kuid see ei suurenda selle mahtu, vaid survet, mis takistab vee imemist. Pärast põletamise lõpetamist jahutatakse õhk purki, selle rõhu langeb ja vesi tõuseb üles. See selgitus ei sobi siiski. Esiteks ei ole vesi raske elavhõbeda, mis ei anna õhku lahkuda purki vähese rõhu suurenemisega. (Elavhõbeda katik kasutas pärast kõiki füüsikuid ja keemikuid, kes õppisid gaase.) Tõepoolest, vesi on elavhõbeda 13,6 korda lihtsam ja veekatte kõrgus purkide serva ja veetaseme vahel plaadil on mala. Seetõttu isegi väikese surve kasv paratamatult põhjustada "puurimine" õhu läbi katiku.

Veelgi tõsisemalt, teine \u200b\u200bvastuväide. Isegi kui plaadi veetase oleks suur ja vesi ei tooda kuumutatud õhku pangast, mis on kõrge rõhu all, seejärel pärast õhu jahutamist purgis ja selle temperatuuril ja rõhk tagastatakse algväärtustega . Seega ei ole põhjust pangale minna.

Riddle õnnestus lubada ainult väikese osa muutmine katse ajal. Tavaliselt pank on "panna" küünal ülevalt. Niisiis, võib-olla see seisneb põhjus, miks õhu kummaline käitumine pangas? Põletav küünal loob soojendusega õhu ülespoole ja kui pank ülalt liigub, nihutab kuum õhk kõige lahedamale servale isegi enne purkide serva puudutab vett. Pärast seda õhu temperatuuri pangas kuni küünal põleb, see muutub vähe, siin on õhk ja ei jäta seda (ja ka ei lähe sees). Ja pärast kuuma õhu põletamise ja jahutamise lõpetamist pangas väheneb rõhu all märgatavalt ja välise atmosfäärirõhu reguleeritakse osa veesse pangasse.

Selle eelduse testimiseks, mitmes katses, pank "pani" küünla peal ja küljel, peaaegu puudutades leegpankade serva, pärast mida purk tõsteti plaadi põhja põhja liikumine alla. Ja kohe serva all hakkasid pangad kiiresti õhku! Loomulikult pärast küünla põletamise peatamist suurendati vesi sissepoole - umbes samal tasemel nagu eelmistel katsetes.

Seega ei saa see küünla kogemus õhu koostist illustreerida. Kuid ta kinnitab taas suurepärase füüsika tark avaldus, mis tegi Epigraphile.

Lähenemine tasakaalu ...

Mõelge eksperimendi teisele ekslikule selgitusele, kus esineb ka küttegaasid. See selgitus on sõlminud populaarseid esemeid keemia ja isegi ülikooli õpikutes. Seega kirjeldatakse paljude keemia välismaiste õpikute hulgas ilusat eksperimenti, mille sisuliselt illustreerime tsiteerimist Noeli ootama "keemilise kineetika õpikust. "Lõõgastusmeetod. Eigeni meetod, mille autor sai 1967. aastal Nobeli auhinna keemias, nimetatakse lõõgastusmeetodiks. Reaktiivsüsteem saavutab tasakaalu seisundi teatud tingimustel. Need tingimused (temperatuur, rõhk, elektrivälja) on seejärel kiiresti rikutud - kiiremini kui tasakaalu nihked. Süsteem jällegi jõuab tasakaalu, kuid nüüd uute tingimuste kohaselt; Seda nimetatakse "lõõgastavaks uue tasakaalu asendisse." Lõõgastumise ajal jälgitakse mõnda süsteemi omaduste muutust ...

Eksperiment, mis näitab lõõgastumisnäitajat.

Mõnel juhul on tasakaalu tingimus uutes tingimustes seetõttu kehtestatud nii aeglaselt, et koondumise muutust saab jälgida tavapäraste laboratoorsete tehnikate abil ja jälgida seeläbi lõõgastumisnäitajat. Näiteks kaaluge lämmastiku dioksiidi (tumepruun gaasi) üleminekut dimeerile (värvitu gaas):

Täitke klaasigaasi süstal umbes 80 cm3 gaasi. Vajutage kiiresti süstla kolvi ja pigistage gaas 50-60 cm3. Veenduge, et gaasivärv on muutunud. Esiteks on gaasi kiire tumenemine, kuna NO2 kontsentratsioon suureneb, kuid siis tuleb aeglane hingamine, sest kõrge rõhk aitab kaasa N2O4 moodustumisele ja tasakaalu saavutatakse uute väliste tingimustega. "

Mitmetes õpikutes on saadaval sarnane kirjeldus Le Chatella põhimõtte illustreerimiseks: kui gaasirõhk suureneb, nihutatakse tasakaal molekulide arvu vähenemise suunas, sel juhul värvitu dimeeri N2O4 suunas . Samal ajal on tekstis kaasas kolm värvi fotot. Nad näevad, kuidas kohe pärast kokkusurumist, kollakaspruun, kõigepealt muutub segu tumepruuniks ja mõne minuti pärast võetakse kolmandal fotol, süstla gaasisegu märgistatakse märgatavalt.

Mõnikord lisavad nad, et kolvi tuleb vajutada võimalikult kiiresti nii kiiresti, nii et selle aja jooksul ei oleks tasakaalu.

Esmapilgul tundub selline selgitus väga veenev. Süstla protsesside kvantitatiivne kaalumine ümber lükatakse täielikult ümber kõik järeldused. Fakt on see, et lämmastiku dioksiidi NO2 ja selle dimeeri (nitroksiidi lämmastiku) N2O4 vaheline tasakaal on paigaldatud äärmiselt kiiresti: miljoneid värve sekundit! Seetõttu on võimalik süstlasse kiiremini pigistada, kui see tasakaal on kehtestatud. Isegi kui te liigutate kolvi terase "süstlas" plahvatuse abil, õnnestus tasakaal kõige tõenäolisemalt luua, kuna kolb liigub selle inertsi tõttu. Kuidas ma saan seletada selles eksperimendis täheldatud nähtust? Muidugi väheneb mahu vähenemine ja gaasikontsentratsiooni vastav suurenemine värvi suurenemise. Aga see ei ole peamine põhjus. Igaüks, kes pumbatud manuaalse pumba jalgrattaga sõitnud, teab, et pump (eriti alumiinium) on väga kuumutatud. Pistoli hõõrdumine pumba torust Siin pole midagi, mida selles näha, tehes mõned tühikäigud, kui õhk pumbas suruda. Kuumutamine toimub nn adiabaatilise tihenduse tulemusena - kui soojusel ei ole aega ümbritsevas ruumis hajutada. See tähendab, et lämmastikoksiidide segu tihendamisel tuleb seda kuumutada. Ja kuumutamisel nihkub selles segu tasakaal tugevalt dioksiidi stressile.

Kuidas soe see on segu kompressioonis? Õhupressimise puhul pumbas, küte on lihtne arvutada, kasutades ideaalse gaasi adiabaatset võrrandit: TV. γ-1 \u003d CONST, kus T. - gaasi temperatuur (Kelvinis), V. - selle maht, γ \u003d R. / V. - Soojuse soojusvõimsuse suhe konstantsel rõhul konstantse mahuga soojusvõimsusele. Ühe tuuma (üllase) gaaside γ \u003d 1,66 jaoks, diatomic (õhk kuulub neile) γ \u003d 1,40 trochatomic (näiteks NO2) γ \u003d 1,30 jne ADAPA võrrand, kokkusurutav mahus 2, Saate vormis ümber kirjutada T. 2/ T. 1 = (V. 1/ V. 2) γ-1. Kui kolb on teravalt annetama kuni pumba keskele, kui õhu maht on kahekordistunud, siis temperatuuri temperatuuride enne ja pärast kokkusurumist, saame võrrandi T. 2/ T. 1 \u003d \u003d 20,4 \u003d 1,31. Ja kui T. 1 \u003d 293 K (20 ° C), siis T. 2 \u003d 294 K (111 ° C)!

Kohaldada kohe pärast kokkusurumise seisundi arvutamiseks sobivate ideaalsete gaaside võrrandit, kuna see protsess muudab mitte ainult mahu, rõhu ja temperatuuri, vaid ka moolite arvu (suhe nr 2 N2O4) keemiline reaktsioon. Ülesannet saab lahendada ainult diferentsiaalvõrrandi numbrilise integratsiooniga, milles võetakse arvesse, et iga hetkel toodetud töö kolimine kolb, kulutatakse ühele küljele, et kuumutada segu, teiselt poolt - dimeeri dosotsiatsiooniga . Eeldatakse, et dissotsiatsiooni N2O4 energia, mõlema gaaside soojusvõimsus on tuntud, nende väärtus nende väärtus ja tasakaalu asendi sõltuvus temperatuuril (kõik need tabellandmed). Arvutus näitab, et kui gaaside esialgne segu atmosfäärirõhul ja toatemperatuuril pigistatakse kiiresti poole mahu poolest, kuumutatakse segu ainult temperatuuril 13 ° C. Kui surute segu mahureisimise vähenemisele, suureneb temperatuur 21 ° C. Ja isegi väikese segu soojendamine nihutab tugevalt tasakaalu asendit N2O4 dissotsiatsioonile.

Ja siis on lihtsalt aeglane jahutamine gaasisegu, mis põhjustab sama aeglane tasakaalu nihe N2O4 suunas N2O4 ja värvi nõrgenemine, mida täheldatakse katse. Jahutusmäär sõltub süstla seinte materjalist, nende paksust ja muudest soojusvahetussüsteemidest ümbritseva õhuga, näiteks ruumi mustanditest. Oluline on, et tasakaalu järkjärgulise tasakaaluga paremale, N2O4 suunas on NO2 molekulide dimeriseerimine soojuse vabanemisega, mis vähendab segu jahutamise kiirust (ligikaudu, vee külmutamine suurtes veekogudes Talva algus ei anna õhu temperatuuri kiiresti).

Miks ükski eksperimenteerijad ei tunne süstalt kuumutamist, kui kolb suri? Vastus on väga lihtne. Gaasisegu ja klaasi soojusvõimsus (massiühiku kohta) erineb väga palju. Kuid klaasist kolvi mass on kümnetes ja mõnikord sadu korda kõrgemad kui gaasi mass. Seega, isegi kui kogu soojuse jahutusgaasisegu soojust kantakse süstla seintesse üle, on need seinad soojenema kraadide osakaaluni.

Kahe lämmastikoksiidi tasakaalus oleva tasakaaluga süsteem on praktiline väärtus. Kerge rõhuga, NO2 ja N2O4 segu ja kergesti veeldatud segu. See võimaldab seda kasutada tõhusa jahutusvedelikuna, vaatamata sellele suurele keemilisele aktiivsusele ja korrosiooni tegevusele seadmele. Erinevalt veest, mis soojuse võtmisel, näiteks tuumareaktorist, kuumutatakse tugevalt ja võib isegi aurustada, soojuse ülekandmine lämmastikoksiidide segule toob kaasa peamiselt mitte selle küte ja keemilise reaktsiooni NN-ühenduse liimimine molekuli N2O4-s. Tõepoolest, N-N-side rebenemine ühes mooli ainena (92 g) ilma kütteta eeldab 57,4 kJ energiakulusid. Kui on olemas selline energia 92 g vett temperatuuril 20 ° C, siis 30,8 kJ läheb keema vee soojendamiseks ja ülejäänud 26,6 kJ toob kaasa aurustamise umbes 11 g vett! Kui lämmastikoksiidide puhul ei kuumuta segu jahutaja paigalduspaigas, ringleva segu on kergelt jahutatakse, tasakaalu nihked N2O4 suunas ja segu on uuesti valmis soojuse valimiseks.

Metallid, kergesti sisenevad reaktsiooni, nimetatakse aktiivsete metallide. Nende hulka kuuluvad leeliselised, leelismuldmetallid ja alumiinium.

Asend MendeleeV tabelis

Metallist omadused elemendid nõrgendavad vasakult paremale mendeleev perioodilises tabelis. Seetõttu elemendid I ja II rühmad on kõige aktiivsem.

Joonis fig. 1. Aktiivsed metallid MendeleeV tabelis.

Kõik metallid vähendavad aineid ja kergesti osa elektroniga välise energia tasemel. Aktiivsete metallide puhul on ainult üks või kaks valentsi elektrit. Sellisel juhul suurendatakse metallist omadused ülevalt allapoole, suurendades energia taset, sest Edasine elektron on alates aatomi tuumast, seda lihtsam on teda eraldada.

Leeliselise metallide peetakse kõige aktiivsemaks:

• liitium;
• naatrium;
• kaalium;
• rubiidium;
• tseesium;
• prantsusmaa.

Leelismuldmetallide hulka kuuluvad:

• berüllium;
• magneesium;
• kaltsiumi;
• strontsium;
• baarium;
• radium.

Metallist aktiivsuse astet saate teada metallide elektrokeemilise reaga. Vesiniku vasakul on element, seda rohkem on see aktiivne. Metallid, hüdrogeen, on madala aktiivsed ja võivad ainult suhelda kontsentreeritud hapetega.

Joonis fig. 2. Metallpinge elektrokeemiline rida.

Aktiivsete metallide loend keemias hõlmab ka alumiiniumi, mis asub III rühmas ja vesiniku langetamise vasakul küljel. Alumiinium on aga aktiivsete ja keskmise suurusega metallide piiril ning ei reageeri mõnede ainetega normaalsetes tingimustes.

Omadused

Aktiivsed metallid on veidi pehmed (saab lõigata nuga), kergesti, madala sulamistemperatuuriga.

Metallide peamised keemilised omadused on esitatud tabelis.

Reaktsioon	Võrrand	Erand
Leelismetallid on ise keerates õhku, suheldes hapnikuga	K + O 2 → Ko 2	Liitium reageerib hapnikuga ainult kõrgel temperatuuril
Leeliseeritud muldmetallid ja alumiinium õhus vormi oksiidfilmides ja kuumutamisel on ise keerates	2CA + O 2 → 2Kao
Reageerida tavaliste ainetega, moodustades sooli	CA + BR 2 → CABR 2; - 2al + 3S → Al 2 s 3	Alumiinium ei reageeri vesinikuga
Mürgine reageerige veega, moodustades heeringa ja vesiniku	- CA + 2H20 → CA (OH) 2 + H2	Reaktsioon liitiumiga voolab aeglaselt. Alumiinium reageerib veega alles pärast oksiidi kile eemaldamist
Reageerida hapete moodustavate sooladega	Ca + 2HCl → CACl2 + H2; 2K + 2HMNO 4 → 2kmno 4 + H 2
Koostage soolalahustega, reageerides esmalt veega ja seejärel soolaga	2NA + CUCL 2 + 2H2O: 2NA + 2H20 → 2NAOH + H2; - 2NAOH + CUCL 2 → cu (OH) 2 ↓ + 2Nacl

Aktiivsed metallid kergesti siseneda reaktsiooni, nii et looduses on ainult segude osana - mineraalid, kivid.

Joonis fig. 3. Mineraalid ja puhtad metallid.

Mida me teame?

Aktiivsete metallide hulka kuuluvad I ja II rühmad - leeliselised ja leelismuldmetallid, samuti alumiinium. Nende tegevus on tingitud aatomi struktuurist - vähesed elektronid on välise energia tasemest kergesti eraldatud. Need on pehmed kerged metallid, reageerivad kiiresti lihtsate ja keeruliste ainetega, moodustades oksiidide, hüdroksiidide, sooli. Alumiinium on lähemal vesinikule ja lisatingimused on vajalikud selle reaktsiooni jaoks ainetega - kõrged temperatuurid, oksiidi kile hävitamine.

Testi teemal

Aruande hindamine

Keskmine hinne: 4.4. Saadud reitingud saadud reitingud: 388.