metāli

Daudzas ķīmiskas reakcijas ietver vienkāršas vielas, jo īpaši metālus. Tomēr dažādiem metāliem piemīt atšķirīga darbība ķīmiskajā mijiedarbībā, un tas ir atkarīgs no tā, reakcija plūst vai nē.

Jo lielāka ir metāla darbība, enerģisks tas reaģē ar citām vielām. Aktivitāte, visus metālus var sakārtot pēc kārtas, ko sauc par vairākām metāla aktivitātēm vai būtisku metālu klāstu vai vairāku metālu spriegumu, kā arī elektroķīmisko skaitu metālu spriegumu. Šī sērija pirmo reizi studēja izcilu Ukrainas zinātnieku M.M. Beketov, tāpēc šo sēriju sauc arī pie Beketov.

Biketova metāla aktivitātes sērija ir šāda veida (tiek prezentēti visbiežāk sastopami metāli):

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.

Šajā rindā metāli atrodas ar to darbības samazināšanos. Starp iesniegtajiem metāliem aktīvākajā kālija un vismazāk aktīvs - zelts. Ar šo sēriju jūs varat noteikt, kurš metāls ir aktīvāks no otra. Arī šajā sērijā ir ūdeņradis. Protams, ūdeņradis nav metāls, bet šajā rindā tā darbība ir pieņemta atskaites punktam (savdabīga nulle).

Metāla mijiedarbība ar ūdeni

Metāli spēj pārsniegt ūdeņradi ne tikai skābes risinājumus, bet arī no ūdens. Tāpat kā ar skābēm, mijiedarbības metālu ar ūdeni palielinās no kreisās uz labo pusi.

Metāli, kas ir pēc kārtas darbības magnija, spēj reaģēt ar ūdeni normālos apstākļos. Šo metālu mijiedarbībā sārmus un ūdeņradi veidojas, piemēram:

Citi metāli, kas vērsti pret ūdeņradi vairākās aktivitātēs, var arī mijiedarboties ar ūdeni, bet tas notiek stingrākos apstākļos. Mijiedarbībai caur karstā metāla skaidu, pārkarsētu ūdens tvaiku. Tādos apstākļos hidroksīdi nevar pastāvēt, tāpēc reakcijas produkti ir attiecīgā metāla elementa un ūdeņraža oksīds:

Metālu ķīmisko īpašību atkarība no darbības rindas vietas

← metāla aktivitāte palielinās

Saspiest ūdeņradi no skābēm

Nenovietojiet ūdeņradi no skābēm

Oscope ūdeņradis no ūdens, veido sārmu

Ūdeņradis izspiest no ūdens augstās temperatūrās, veido oksīdus

3 ūdens nav mijiedarbojas

Nav iespējams izspiest sāli no ūdens sāls

To var iegūt ar aktīvāku metālu no sāls šķīduma vai oksīda kausējuma

Metāla mijiedarbība ar sāļiem

Ja šķīstošs sāls ūdenī, tad atomu metāla elementu, var aizstāt ar atomu aktīvāku elementu. Ja jūs iegremdējat Sulfāta, dzelzs plāksnes šķīdumā, tad pēc kāda laika tā izceļ vara veidā sarkanā lidojuma veidā:

Bet, ja nav sudraba plāksnes šķīdumā izgāztuves (ii) sulfātu, tad nebūs reakcijas:

Cupups var papildināt ar jebkuru metālu, kas ir pa kreisi vairākās metāla aktivitātēs. Tomēr metāli, kas stāv pašā rindas sākumā - nātrija, kālija utt. - Par to nav piemērots, jo tie ir tik aktīvi, ka tie mijiedarbojas ne ar sāli, bet ar ūdeni, kurā šis sāls ir izšķīdis.

Metālu pārvietošana no sāļiem līdz aktīvākiem metāliem ir ļoti plaši izmantots metālu iegūšanai.

Metāla mijiedarbība ar oksīdu

Metāla elementu oksīdi spēj mijiedarboties ar metāliem. Aktīvāki metāli, kas pārvieto mazāk aktīvo oksīdu:

Bet, atšķirībā no metālu mijiedarbības ar sāļiem, šajā gadījumā oksīdi ir izkausēti, lai radītu reakciju. Par ražošanu metāla no oksīda, jebkuru metālu var izmantot, kas atrodas rindā darbības pa kreisi, pat aktīvākais nātrija un kālija, jo izkausētā oksīda ūdenī nav ietverts.

Metālu mijiedarbība ar oksīdu izmanto rūpniecībā, lai iegūtu citus metālus. Praktiskā metāla - alumīnija metode šai metodei. Tas ir plaši izplatīts dabā un lēti ražošanā. Jūs varat arī izmantot aktīvākus metālus (kalcija, nātrija, kālija), bet tie, pirmkārt, dārgāks alumīnijs, un, otrkārt, izmantojot ļoti augstu ķīmisko vielu, tās ir ļoti grūti saglabāt rūpnīcās. Šī metode metālu iegūšanai, izmantojot alumīniju sauc par alumīnumu.

Ir skaidrs, ka nekas nav saprotams.

Mēs analizēsim procesus, kas var rasties, kad metāla plāksne ir iegremdēta tāda paša metāla sāls šķīdumā, no kuras tiek ražota pati plāksne, kuru šādos gadījumos tiek saukta elektrods.

Ir iespējamas divas iespējas.

1. variants. Elektrods ir izgatavots no metāla, kas ir aktīvs reducējošais līdzeklis (viņš nav "justies žēl, lai dotu savus elektronus), lai tas būtu, teiksim, cinks.

Pēc tam, kad cinka elektroda iegremdē šķīdumā, šķīdumā esošās ūdens dipoles sāk piesaistīt noteiktu cinka atomu daļu, kas tiek pārraidītas uz šķīduma hidrātu jonu formā, bet tas ir atstājis elektronus uz virsmas elektrodu.

Man 0 + mh 2 O → me n + · mh 2 o + ne - man 0 → man n + + ne -

Pakāpeniski cinka elektroda virsma uzkrājas arvien vairāk "pamestiem" negatīviem elektroniem, cinka elektrods iegūst negatīvu maksu. Paralēli šim procesam palielinājās pozitīvi uzlādētu cinka jonu apjoms, kas atstāja elektrodu. Cinka katjoniem sāk piesaistīt negatīvi uzlādētu elektrodu, kā rezultātā uz robežas veidojas tā sauktais elektrodu risinājums. dubultā elektriskā slānis (Des).

2. variants Elektrods ir izgatavots no metāla, kas ir vājš samazināšanas līdzeklis (tas ir "žēl", lai piedalītos ar elektroniem). Ļaujiet šādas metāla spēlēt vara lomu. Tādējādi vara joni, kas ietverti šķīdumā, ir spēcīgi oksidētāji. Kad vara elektrodu iegremdē šķīdumā, daļa no vara jonu sāk sazināties ar elektroda virsmu un tiek atjaunota, pateicoties brīvajiem elektroniem varš.

Mani n + + ne - → mani 0

Ir process, reversā versija 1. pakāpeniski, arvien vairāk vara katjonu nogulsnējas uz elektroda virsmas. Atjaunošana, katjoni uzlādē vara plāksni pozitīvi, jo maksa palielina pozitīvo vara elektrodu arvien vairāk piesaista negatīvi uzlādētus jonus, tādējādi veidojas dubultā elektriskā slānis, bet reversā polaritāte, nekā tas bija 1. versijā.

Veidots uz robežas elektrodu risinājums Potenciālo atšķirību sauc elektrodu potenciāls.

Novērtēt šādu potenciālu ir ļoti grūti. Lai izkļūtu no sarežģītās situācijas, viņi nolēma ne absolūtās vērtības, bet relatīvas, bet kā atsauce, mēs nolēmām ņemt potenciālu ūdeņraža elektrodu, kas pieņemts vienāds ar nulli.

Konkrēta metāla elektroda potenciāls ir atkarīgs no metāla, koncentrācijas un šķīduma temperatūras veida.

Tā sārmainā un sārmainā Zemes metāli ūdens šķīdumos reaģē ar ūdeni - to elektrodu potenciāls tiek aprēķināts teorētiski.

Visi metāli tiek veikti, lai palielinātu to standarta elektrodu potenciāla vērtību - šādu numuru sauc par elektroķīmiskie metāla spriegumi:

Kas parāda elektrodu potenciālu

Elektroda potenciāls atspoguļo metāla spējas skaitlisko vērtību, lai sniegtu savus elektronus vai atjaunot, runājot citos vārdos, atspoguļo metāla ķīmisko aktivitāti.

Elektroķīmiskās rindas kreisais ir metāls (skatīt iepriekš), jo vieglāk dod elektroniem, ti., ir aktīvāks, tas stājas spēkā ar citiem elementiem.

Ja jūs lietojat galējības, tad:

• litijs ir spēcīgākais reducējošais līdzeklis, un litija jons ir vājākais oksidētājs;
• zelts vājākais samazināšanas līdzeklis, un zelta jonu ir spēcīgākais oksidētājs.

Koroldrija, kas rodas no metālu sprieguma elektroķīmisko sēriju:

• Metāla pārvieto visus citus metālus no sāļiem, kas atrodas pēc kārtas pa labi no tā (kas ir vāji reducējošie līdzekļi);
• Metāli ar elektrodu potenciāla negatīvu vērtību, I.E., kas pieder pie ūdeņraža kreisās puses, izspiediet to no skābēm;
• Aktīvākie metāli, kuriem ir zemākās elektrodu potenciāla vērtības (tie ir metāli no litija līdz nātrija), Ūdens šķīdumos, pirmkārt, reaģē ar ūdeni.

Jāatzīmē, ka metālu stāvoklis periodiskajā tabulā un to pašu metālu stāvoklis elektroķīmiskajā spriegumu rindā ir nedaudz atšķirīga. Šis fakts izskaidro, ka elektrodu potenciāla vērtība ir atkarīga ne tikai uz enerģiju, kas nepieciešama elektronu atdalīšanai no izolēta atoma, bet enerģija, kas nepieciešama, lai iznīcinātu kristāla režģa + enerģiju, kas tiek izlaists jonu hidratācijas laikā, ietver arī.

Elektroķīmiskās sistēmas

vispārīgās īpašības

Elektroķīmija - Ķīmijas sadaļa, kas studē potenciālās atšķirības procesus un ķīmiskās enerģijas pārveidošanu par elektriskajiem (galvaniskajiem elementiem), kā arī ķīmisko reakciju ieviešanu elektroenerģijas izmaksu dēļ (elektrolīze). Šie divi procesi, kuriem ir kopīgs raksturs, ir plaši izmantoti mūsdienu metodēs.

Galvānijas elementi tiek izmantoti kā autonomi un mazi enerģijas avoti mašīnām, radioiekārtu un vadības ierīcēm. Ar elektrolīzes palīdzību tiek iegūtas dažādas vielas, virsmas virsmas, izveidot vēlamo formu.

Elektroķīmiskie procesi ne vienmēr dod labumu personai, un dažreiz rada lielu kaitējumu, izraisot pastiprinātu koroziju un metāla konstrukciju iznīcināšanu. Prasmīgi izmantot elektroķīmiskos procesus un risināt nevēlamas parādības, tie ir jāpārbauda un jāspēj pielāgoties.

Elektroķīmisko parādību rašanās iemesls ir elektronu pāreja vai elektroķīmiskajos procesos iesaistīto vielu atomu oksidācijas pakāpes pārmaiņās, proti, oksidatīvās reducējošas reakcijas, kas rodas neviendabīgas sistēmās. Oksidatīvās reducējošās reakcijas elektroni tieši pārslēdzas no reducējošās vielas uz oksidējošo vielu. Ja oksidācijas un atjaunošanas procesi ir telpiski sadalīti, un elektroni tiek nosūtīti ar metāla vadītāju, tad šāda sistēma būs galvaniskā elements. Elektriskās strāvas rašanās cēlonis galvaniskā elementā ir potenciālu atšķirība.

Elektrodu potenciāls. Mērīšanas elektrodu potenciāls

Ja jūs uzņemat šķīvi no jebkura metāla un izlaist to ūdenī, tad virsmas slāņa joniem, kas atrodas polāro ūdens molekulu iedarbībā ar šķidrumu. Šādas pārejas rezultātā šķidrie maksājumi pozitīvi, un metāls ir negatīvs, jo tas šķiet pārmērīgs elektronis. Metāla jonu uzkrāšanās šķidrumā sāk palēnināt metāla likvidāciju. Uzstādīts līdzsvars ir uzstādīts

Es varu 0 + mn 2 o \u003d i n + × m h 2 o + ne -

Līdzsvara stāvoklis ir atkarīgs gan no metāla darbības, gan tās jonu koncentrācijas šķīdumā. Gadījumā, ja aktīvo metālu rindā spriegumu ūdeņradi, mijiedarbība ar polāro ūdens molekulām beidzas ar atdalīšanu no virsmas pozitīvo metāla jonu un pārejas mitrinātu jonu uz šķīdumu (att B). Metāla uzlāde negatīvi. Process ir oksidēšanās. Tā kā jonu koncentrācija palielinās, virsma kļūst iespējama pretējā procesa - jonu atjaunošana. Elektrostatiskā pievilcība starp kaļumiem šķīdumā un lieko elektroniem uz virsmas veido dubultu elektrisko slāni. Tas noved pie zināmas potenciālas atšķirības starp metāla un šķidruma robežas potenciālu vai potenciālo lēcienu. Potenciālā atšķirība starp metālu un tās apkārtējo ūdens vidi sauc par elektrodu potenciāls. Kad metāls ir iegremdēts šā metāla sāls šķīdumā, līdzsvars tiek pārvietots līdzsvars. Šā metāla jonu koncentrācijas palielināšana šķīdumā veicina tranzīta jonu procesu no šķīduma uz metāla. Metāli, kuru joniem ir ievērojama spēja pāriet uz risinājumu, tiks uzlādēts un tādā risinājumā pozitīvi, bet mazākā mērā nekā tīrā ūdenī.

Neaktīviem metāliem, metāla jonu līdzsvara koncentrācija šķīdumā ir ļoti maza. Ja šāds metāls ir iegremdēts šā metāla sāls šķīdumā, tad pozitīvi uzlādētie joni tiek izcelti uz metāla ar lielāku ātrumu nekā jonu pāreja no metāla uz šķīdumu. Metāla virsma saņems pozitīvu maksu, un risinājums ir negatīvs, jo sāls anjoni ir negatīvi. Un šajā gadījumā uz robežas, metāla - šķīdums notiek dubultā elektriskā slāņa, tāpēc ir noteikta atšķirība potenciālā (B zīm.). Aprēķinātajā gadījumā elektrodu potenciāls ir pozitīvs.

Fig. Metāla metāla pārejas process šķīdumā:

a - līdzsvars; B - likvidācija; nogulsnēšanā

Katra elektroda potenciāls ir atkarīgs no metāla rakstura, tās jonu koncentrācija šķīdumā un temperatūrā. Ja metāls ir izlaists par sāls šķīdumu, kas satur vienu metāla mol 1 dm 3 (kura darbība ir 1), elektroda potenciāls būs nemainīga vērtība 25 ° C temperatūrā un 1 atm. Šo potenciālu sauc par standarta elektriskā potenciāls E).

Metāla joniem, kurām ir pozitīva maksa, kas iekļūst šķīdumā un pārvietojas potenciālajā metāla šķīduma sadaļas laukā, tērē enerģiju. Šo enerģiju kompensē izotermiskās izplešanās operācija no lielākas jonu koncentrācijas uz virsmas līdz mazam risinājumam. Pozitīvie joni uzkrājas tuvākajā virsmas slānī koncentrācija no par un tad iet uz risinājumu, kur koncentrācija brīvu jonu no. ENF elektriskā lauka darbība ir vienāda ar rtln paplašināšanas izotermisko darbību (ar o / s). Abu darba izteikumu pielīdzināšanu var noņemt potenciāla apjomu

En f \u003d rtln (ar o / c), -E \u003d rtln (c / c o) / nf,

kur e ir metāla potenciāls; R ir universāla gāzes konstante, j / mol uz; T - temperatūra, k; N - atbildīgais jonu; F - Faraday skaits; C ir brīvu jonu koncentrācija;

c o ir jonu koncentrācija virsmas slānī.

Tieši izmērīt potenciāla apjomu nav iespējama, jo nav iespējams eksperimentāli noteikt ar O. Eksperimentāli nosaka elektrodu potenciālu vērtības attiecībā uz citu elektrodu lielumu, kuru potenciāls ir nosacīti uz nulli. Šāds standarta elektrods vai elektrodu salīdzinājums ir normāls ūdeņraža elektrods (N.V.E.) . Ūdeņraža elektrodu ierīce ir parādīta attēlā. Tas sastāv no platīna plāksnes pārklāta ar elektrolītiski nogulsnētu platīnu. Elektrodu iegremdē 1M sērskābes šķīdumā (ūdeņraža jonu aktivitāte ir 1 mol / dm 3) un mazgā ar gāzveida ūdeņraža strūklu zem spiediena 101 kPa un t \u003d 298 K. Kad platīns ir piesātināts ar ūdeņradi Uz metāla virsmas ir izveidots līdzsvars, kopējais process ir izteikts vienādojumā

2n + + 2e ↔ h 2 .

Ja metāla plāksne ir iegremdēta 1M šķīdumā šā metāla, savienot ārējo diriģents ar standarta ūdeņraža elektrodu un risinājumus ar elektrolītisko atslēgu, tad mēs iegūstam galvanisko elementu (32. att.). Šī galvaniskā elementa elektromotīvi būs vērtība standarta elektriskais potenciāls šī metāla (e par ).

Standarta elektriskās jaudas mērīšanas shēma

attiecībā uz ūdeņraža elektrodu

Ņemot cinka sulfāta šķīdumu 1 m cinka sulfāta šķīdumā un savienojot to ar ūdeņraža elektrodu, mēs iegūstam galvanisko elementu, kas tiks uzrakstīts šādi

(-) ZN / ZN 2+ // 2H + / h 2, pt (+).

Diagrammā viena iezīme ir robeža sadaļas starp elektrodu un risinājumu, divas funkcijas - robeža starp risinājumiem. Anoda tiek ierakstīts kreisajā pusē, katodā pa labi. Šādā elementā tiek veikta ZN O + 2H + \u003d ZN 2+ + H 2 reakcija, un elektroni ārējā ķēdē pārvietojas no cinka uz ūdeņraža elektrodu. Cinka elektroda standarta elektrodu potenciāls (-0,76 V).

Veicot vara plāksni kā elektrodu, saskaņā ar norādītajiem nosacījumiem kopā ar standarta ūdeņraža elektrodu, mēs iegūstam galvanisko elementu.

(-) pt, h 2/2h + // cu 2+ / cu (+).

Šajā gadījumā reakcijas ieņēmumi: cu 2+ + h 2 \u003d cu o + 2h +. Elektroni pa ārējo ķēdi tiek pārvietoti no ūdeņraža elektroda uz vara elektrodu. Standarta elektroda potenciāls vara elektrodu (+0,34 V).

Vairāki standarta elektrodu potenciāli (spriegumi). Nernsta vienādojums

Ņemot metālus, lai palielinātu savu standarta elektrodu potenciālu, saņemiet vairākus Nikolaja Nikolajevich Bebetova (1827-1911) spriegumus vai vairākus standarta elektrodu potenciālus. Skaitliskās vērtības standarta elektrodu potenciālu vairākiem tehniski svarīgiem metāliem ir parādīti tabulā.

Vairāki sprieguma metāli

Vairāki stresa raksturo dažas īpašības metālu:

1. Zemāka metāla elektrodu potenciāla vērtība, jo vairāk ķīmiski aktīvāka, ir vieglāk oksidēt un ir grūtāk atjaunot no tās joniem. Aktīvie metāli dabā pastāv tikai savienojumu na, k, ... atrodami dabā gan savienojumu veidā, gan CU, AG, HG brīvajā stāvoklī; ĀS, PT - tikai brīvā stāvoklī;

2. Metāli ar negatīvāku elektrodu potenciālu nekā magnija, izspiediet ūdeņradi no ūdens;

3. Metāli, kas saskaras ar sprieguma rindu ūdeņradi, izspiediet ūdeņradi no atšķaidītām skābju šķīdumiem (kuriem anjoni nav oksidatīvās īpašības);

4. Katrs metāla metāls, kas neattiego ūdeni, pārvieto metālus, kuriem ir pozitīvākas elektrodu potenciālu vērtības no to sāļu risinājumiem;

5. Vairāk metālu atšķiras ar elektrodu potenciālu vērtībām, jo \u200b\u200blielāka vērtība E.D.S. Galvanisks elements, kas uzcelts uz tiem.

Elektrodu potenciāla (E) lieluma atkarība no metāla rakstura, tās jonu aktivitāte šķīdumā un temperatūrā ir izteikta ar NERNST vienādojumu

E i \u003d e par mani + rtln (me n +) / nf,

kur ir metāla standarta elektrodu potenciāls, me n + ir metāla jonu darbība šķīdumā. Ar standarta temperatūru 25 ° C, atšķaidīt risinājumus, aizstājot aktivitāti (A) ar koncentrāciju (c), dabisko logaritmu decimāldaļu un aizstājot vērtības R, T un F, mēs iegūstam

E i \u003d e par mani + (0,059 / n) LGC.

Piemēram, cinka elektrodu ievieto sāls šķīdumā, hidratēta ZN 2+ × mh 2 o koncentrācija Saīsināti apzīmē Zn 2+, tad

E ZN \u003d E PAR ZN + (0,059 / N) LG [ZN 2+].

Ja \u003d 1 mol / dm 3, tad e zn \u003d e par Zn.

Elektromagnētiskie elementi, elektromotīvi spēks

Divi metāli, iegremdēti savos sāņos, kas savienoti diriģents, veido galvanisko elementu. Pirmais galvaniskais elements tika izgudrots Aleksandra Volt 1800. Elements sastāvēja no vara un cinka plāksnēm atdalītas ar slēgtu, samitrinātu sērskābes šķīdumu. Ar konsekventu savienojumu ar lielu platju skaitu, Volta elements ir nozīmīgs elektromotoru spēks (ED).

Elektriskās strāvas rašanās galvaniskā elementā ir saistīts ar atšķirību starp izgatavoto metālu elektrodu potenciālu, un tam ir pievienots ķīmiskajām transformācijām, kas plūst uz elektrodiem. Apsveriet galvaniskā elementa darbu uz vara-cinka elementa piemēru (J. Daniels - B.S. Jacobi).

Daniel-Jacobi vara-cinka galvaniskā elementa shēma

Cinka elektrodos, kas pazemināts līdz cinka sulfāta šķīdumam (c \u003d 1 mol / dm 3), cinka oksidācija (cinka likšana) Zn O - 2E \u003d ZN 2+ notiek. Elektroni nonāk ārējā ķēdē. Zn - elektronu avots. Elektronu avots tiek uzskatīts par negatīvu elektrodu - anodu. Uz elektroda no vara iegremdēts vara sulfāta šķīdumā (C \u003d 1 mol / dm 3), metāla joni tiek atjaunoti. Vara atomi tiek nogulsnēti CU 2+ + 2E \u003d Cu elektrodu. Vara elektrodu pozitīvs. Tas ir katods. Tajā pašā laikā, daļa no tik 4 joniem 2- pārvietojas caur sāls tiltu kuģī ar risinājumu ZNSO 4 . Pēc vienādojuma procesiem, kas notiek uz anoda un katodu, mēs iegūstam kopējo vienādojumu

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

vai molekulārā formā

Tas ir parasts oksidatīvs - rehabilitācijas reakcija notiek uz metāla javas robežas. Ķīmiskās reakcijas dēļ iegūst galvaniskā elementa elektroenerģiju. Uzskatīto galvanisko elementu var rakstīt kā īsu elektroķīmisko shēmu.

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

Galvānijas elementa darbības priekšnoteikums ir potenciālu atšķirība, to sauc par to galvaniskā elementa (ED) elektriskā jauda . E.d.s. Jebkurš operētājsistēmas elements ir pozitīvs. Aprēķināt EDS. Galvaniskais elements ir nepieciešams no pozitīvāka potenciāla lieluma, kas ir mazāk pozitīva potenciāla. Tik e.d.s. Vara-cinka galvaniskais elements saskaņā ar standarta apstākļiem (t \u003d 25 o c, c \u003d 1 mol / dm 3, p \u003d 1 atm) ir vienāds ar atšķirību starp vara (katodu) un cinka (anoda) standarta elektrodu potenciālu, tas ir

e.d.s. = E OV ar U 2+ / CU - E O ZN 2+ / ZN \u003d +0,34 V - (-0,76 V) \u003d +1.10 V.

Atjaunots pāris ar cinka jonu cu 2+.

Atšķirību elektrodu potenciālos, kas nepieciešami darbībai var izveidot, izmantojot to pašu šķīdumu dažādu koncentrāciju un to pašu elektrodi. Šāds galvanisks elements, ko sauc koncentrācija Un tas darbojas sakarā ar šķīduma koncentrācijas izlīdzināšanu. Piemērs ir elements, kas izgatavots no diviem ūdeņraža elektrodiem.

Pt, h 2 / h 2 tik 4 (c`) // h 2 tik 4 (c`) / h 2, pt,

kur ar` \u003d `; ar` ``.

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

E \u003d 0,059lg (ar "/ s").

Ar c` \u003d 1 mol-ion / dm 3 EDS Elementu nosaka ar ūdeņraža jonu koncentrāciju otrajā risinājumā, tas ir, e \u003d 0,059lgc`` \u003d -0,059 pH.

Ūdeņraža jonu koncentrācijas noteikšana un līdz ar to vidēja mērīšanas pH. Atbilstošo galvanisko elementu sauc par potenciometriju.

Baterijas

Baterijas sauc par atkārtoti izmantojamu un atgriezenisku rīcību galvaniskiem elementiem. Viņi var pārvērst uzkrāto ķīmisko enerģiju elektrībā un elektrisko ķīmisko vielu, radot krājumus iekasēšanas procesā. Kopš E.D.S. Baterijas ir mazas, darbības laikā tie parasti ir savienoti akumulatorā.

Svina akumulators . Vadošais akumulators sastāv no divām perforētām svina plāksnēm, no kurām viena (negatīva) pēc uzlādes satur pildvielu - sūkli aktīvo svinu un otru (pozitīvo) - svina dioksīdu. Abas plāksnes ir iegremdētas 25-30% sērskābes šķīdumā (35. att.). Akumulatora shēma

(-) PB / P -P H 2 SO 4 / PBO 2 / PB (+) .

Pirms lādēšanas svina elektrodu porās, paste ir tukša, kas satur papildus Po svina oksīda organiskajam saistvielai. Svina oksīda mijiedarbība ar sērskābi elektrodu plātņu porās, svina sulfāts veidojas

PBO + H 2 SO 4 \u003d PBSO 4 + H 2 O .

Baterijas maksa, izlaižot elektrisko strāvu

Procesa izlāde

Kopējie procesi, kas rodas akumulatora uzlādes un izplūdes laikā, var attēlot šādi.

Uzlādējot akumulatoru, elektrolīta (sēra skābes) blīvums palielinās un samazinās izplūde. Pēc elektrolīta blīvuma viņi novērtē akumulatora bloķēšanas pakāpi. E.d.s. Vadošais akumulators 2.1 V.

Ieguvumi Svina akumulators ir liela elektriskā jauda, \u200b\u200bstabilitāte darbībā, liels skaits ciklu (izlādēšana). trūkumi - Liela masa, un tādēļ neliela specifiska jauda, \u200b\u200būdeņraža izlaišana uzlādes laikā, nevis stingrība koncentrēta sērskābes šķīduma klātbūtnē. Šajā sakarā labāk sārmainas baterijas.

Sārmainās baterijas. Tie ietver kadmija niķeli un dzelzs niķeļa baterijas T. Edison.

Edison akumulatoru shēmas un svina baterijas

Thomas Edison (1847-1931)

Tie ir līdzīgi viens otram. Atšķirība sastāv no negatīvās elektroda plāksnēm. Pirmajā gadījumā tie ir kadmijs, otrajā dzelzs. Elektrolīts ir šķīdums con ω \u003d 20% . Kadmija-niķeļa baterijām ir vislielākā praktiskā nozīme. Kadmija-niķeļa akumulatora shēma

(-) CD / Solution Koh / ni 2 o 3 / ni (+).

Kadmija-niķeļa akumulatora darbs ir balstīts uz redoks reakciju, piedaloties NI 3+

E.d.s. Uzlādēts kadmija-niķeļa akumulators ir 1,4 V.

Tabulā redzams Edison akumulatora un svina bateriju īpašības.

Ķīmijas mācību grāmatās, iepazīstinot ar "skābes" tēmu vienā vai otrā formā, ir minēts tā sauktais būtiskais metālu klāsts, kuru apkopojums bieži tiek piešķirts Beketov.

Piemēram, visbiežāk mācību grāmatā 8. klasei G. E. Rudzītis un F. G. Feldman (no 1989. līdz 1995. gadam, viņš tika publicēts ar kopējo cirkulāciju 8,3 miljonu kopiju), tad saka: Ir viegli pārliecināties, ka magnija ātri reaģē ar skābēm (uz sālsskābes piemēru), nedaudz lēnāks - cinks, pat lēnāks - dzelzs un vara ar sālsskābi nereaģē. "Līdzīgi eksperimenti ir paveikuši Krievijas zinātnieki N. N. Beketov, - viņi raksta autorus mācību grāmatas. - Pamatojoties uz eksperimentiem, viņš veica metālu pūļus: K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, SN, PB (H), CU, HG, AG, PT, AU. Šajā rindā visi metāli, kas vērsti pret ūdeņradi, var izspiest to no skābēm. " Tiek ziņots arī tas, ka Beketov ir "fiziskās ķīmijas dibinātājs. 1863. gadā izšķirošais metālu klāsts, ko sauc par zinātnieka vārdu ". Turklāt studenti ziņo par to, ka pēc kārtas Beketov, metālu stāv pa kreisi, metāli ir tiesīgi uz tiesībām, risinājumus savu sāļu. Izņēmums ir visaktīvākie metāli. Līdzīgu informāciju var atrast arī citās skolas mācību grāmatās un priekšrocībām, piemēram: "Krievu ķīmiķis N. N. Beketov pētīja visus metālus un ievieto tos ķīmiskajā darbībā izšķirošā numurā (vairākas darbības)" utt.

Var rasties daži jautājumi.

Pirmais jautājums. Tiešām pirms Beketova eksperimentiem (I.E. līdz 1863. gadam) ķīmiķi nezināja, ka magnija, cinks, dzelzs un vairāki citi metāli reaģē ar skābēm ar ūdeņradi, un vara, dzīvsudrabs, sudraba, platīna un zelta nav šī īpašuma?

Jautājums ir otrais. Vai kādi ķīmiķi nepamanīs, ka daži metāli var pārspēt citus no saviem sāļu risinājumiem?

Jautājums ir trešais. Grāmatā V. A. Volkovs, E. V. Valdy, G. I. Kuzņecova "izcili ķīmiķi pasaulē. Biogrāfiskā atsauces grāmata "(m augstās temperatūrās. Sintezēts (1852) benzūrs un acetureīds. Vairāki teorētiskie noteikumi par reakciju reakcijas reakcijas atkarību no reaģentu stāvokļa un ārējiem apstākļiem ... noteica oksīdu un sārmu metāla hlorīdu veidošanās siltumu, pirmo reizi saņēma (1870) bezūdens sārmu metāla oksīdus. Izmantojot alumīnija spēju atjaunot metālus no saviem oksīdiem, nodeva aluminotermijas pamatus ... Krievijas fizikāli ķīmiskās sabiedrības prezidents .... " Un ne vārdu par apkopošanu pārvietošanas sērijas (pretēji, piemēram, no Ureyids - urīnvielas atvasinājumiem) uz skolu mācību grāmatas, ko publicē multimillion dolāru cirkulācijas!

Ir grūti atgūt biogrāfiskās atsauksmju grāmatas autorus, kas ir svarīga Krievijas zinātnieka atklāšana: galu galā, Di Mendeleev, kurš, kurš tik daudz, nevar pārmest nonpatrihysis, savā klasiskajā mācību grāmatā "Ķīmijas pamati "Arī nekad nepiešķir beketov pārvietošanas sēriju, lai gan 15 reizes attiecas uz dažādiem darbiem. Lai atbildētu uz visiem šiem jautājumiem, mums būs jāveic ekskursija par ķīmijas vēsturi, lai risinātu ar to, kurš un kad viņi ierosināja vairākus metālu darbību, kas eksperimenti pavadīja N. N. Beketov un kāda ir viņa izšķirošā rinda.

Jūs varat atbildēt uz pirmajiem diviem jautājumiem. Protams, ūdeņraža izlaišana no skābēm ar metāliem un dažādi pārvietošanās piemēri ar tiem no sāļiem bija zināmi ilgi pirms Betetes. Piemēram, vienā no Zviedrijas ķīmiķa un Mineralog Thornbernna Ulaf Bergmana vadībā, kas publicēts 1783. gadā, ir ieteicams, analizējot polimetāliskos rūdas, lai izietu no svina un sudraba no šķīdumiem ar dzelzs plāksnēm. Aprēķinot dzelzs saturu rūdas, jāņem vērā, ka daļa no tā, kas pārcēlās uz šķīdumu no plāksnēm. Tajā pašā vadībā Bergman raksta: "Metālus var izārstēt no saviem sāļiem ar citiem metāliem, bet ir novērota kāda secība. Cinka, dzelzs, svina, alvas, vara, sudraba un dzīvsudraba cinka slāpēšanas rindā utt. Un, protams, ne Bergmana pirmo reizi atklāja šīs reakcijas: šādi novērojumi atgriežas alķīmiskajos laikos. Slavenākais šādas reakcijas piemērs tika izmantots Charlatans vidējā vecumā, kas publiski demonstrēja dzelzs naglas "transformāciju" sarkanajā zeltā, kad viņi nolaiž naglu vara sulfāta šķīdumā. Tagad šī reakcija ir pierādīta ķīmijas stundās skolā. Kāda ir jaunā Beketov teorijas būtība? Pirms ķīmiskās termodinamikas izskata reakcijas plūsma vienā vai citā ķīmiķu virzienā izskaidroja dažu iestāžu afinitātes jēdziens uz otru. Tas pats Bergmans, pamatojoties uz labi zināmām pārvietošanās reakcijām, ir izstrādājusi vēlēšanu afinitātes teoriju kopš 1775. gada. Saskaņā ar šo teoriju ķīmiskā afinitāte starp abām vielām šajos apstākļos joprojām ir nemainīgs un nav atkarīgs no relatīvajām masu reakcijas vielām. Tas ir, ja iestādes A un nonāk saskarē ar ķermeni C, tad savienojums ar C būtu ķermenis, kurai ir daudz afinitāte. Piemēram, dzelzs ir lielāka afinitāte pret skābekli nekā dzīvsudrabs, un tāpēc to vispirms tos oksidēs. Tika pieņemts, ka reakcijas virzienu noteica tikai ar reaktīvo ķermeņu ķīmisko afinitāti, un reakcija iet uz beigām. Bergmanis bija ķīmisko afinitātes tabula, ko pirms XIX gadsimta sākuma izmantoja ķīmiķi. Šīs tabulas ietvēra, jo īpaši, dažādas skābes un bāzes.

Gandrīz vienlaicīgi ar Bergmanu, franču ķīmiķis Claude Louis Bertoll ir izstrādājusi citu teoriju. Ķīmiskā afinitāte bija saistīta arī ar objektu piesaisti viens otram, bet secinājumi tika veikti ar citiem. Pēc analoģijas ar Pasaules atrakcijas likumu Bertoll, tas uzskatīja, ka ķīmijā pievilcība ir atkarīga no reaktīvo ķermeņu masas. Tāpēc reakcijas gaita un tā rezultāts ir atkarīgs ne tikai uz reaģentu ķīmisko afinitāti, bet arī uz to daudzumiem. Piemēram, ja ķermenis A un C var reaģēt ar C, tad ķermenis ar tiks izplatīts starp A un pēc kārtas pēc kārtas un masas, un neviena reakcija sasniegs galu, jo bilance nāks, kad AC, Saule un bezmaksas A un B būs vienlaicīgi nāk. Ir ļoti svarīgi, lai starp A un B sadalījums var atšķirties atkarībā no A vai V pārpalikuma, ar lielu pārpalikumu, ķermenis ar mazo afinitāti var gandrīz "izvēlēties" ķermeni ar no tā "pretinieks". Bet, ja viens no reakcijas produktiem (AC vai SUN) tiek noņemts, reakcija pāriet uz beigām, un tikai šis produkts ir veidots, kas atstāj darbības jomu.

Burtam ir savi secinājumi, ievērojot šķīdumu nokrišņu procesus. Šie secinājumi ir pārsteidzoši mūsdienīgi, izņemot novecojušo terminoloģiju. Tomēr BERTOLL bija kvalitatīva teorija, tā nedod iespēju izmērīt afinitātes lielumu.

Turpmāka teorijas progress balstījās uz atklājumiem elektroenerģijas jomā. Itālijas fiziķis Alessandro Volta XVIII gadsimta beigās. Tas parādīja, ka elektriskā uzlāde notiek, sazinoties ar dažādiem metāliem. Veicot eksperimentus ar dažādiem metālu pāriem un dažu metālu uzlādes apzīmējuma un vērtības noteikšanu attiecībā pret otru, spriegums nosaka vairākus spriegumus: Zn, PB, SN, FE, CU, AG, AU. Izmantojot dažādu metālu pārus, volt konstruēja galvanisko elementu, kuras stiprums bija lielāks, dārgākiem šīs sērijas dalībniekiem. Iemesls tam šajos gados nebija zināms. True, 1797. gadā Vācijas zinātnieks Johann Wilhelm Ritter prognozēja, ka, pēc kārtas spriegumu, metāliem vajadzētu stāvēt, lai samazinātu to spēju savienot ar skābekli. Cinka un zelta gadījumā šis secinājums nerada šaubas; Attiecībā uz citiem metāliem jāatzīmē, ka to tīrība nebija ļoti augsta, tāpēc vairāki volti ne vienmēr atbilst mūsdienu.

Teorētiskie viedokļi par procesu raksturu bija ļoti neskaidri un bieži vien ir pretrunīgi. Slavenais zviedru ķīmiķis Jonx Jacob Burtsellius sākumā XIX gs. Izveidots elektroķīmijas (vai dualistic, no lat . Dualis - "dubultā") ķīmisko savienojumu teorija. Saskaņā ar šo teoriju tika pieņemts, ka katrs ķīmiskais savienojums sastāv no divām daļām - pozitīvi un nelabvēlīgi iekasēta. 1811. gadā Burtsellius, pamatojoties uz viņu pazīstamo elementu ķīmiskajām īpašībām, sakārtoti tos pēc kārtas, lai katrs dalībnieks tajā bija elektronegatīvs attiecībā uz iepriekšējo un elektropozitāti attiecībā uz nākamo. Saīsinātajā versijā uz elektronegatīvajiem elementiem tika piešķirti šādi (dilstošā secībā):

O, S, N, CL, BR, S, SE P, AS, CR, B, C, SB, TE, SI.

Tad sekoja pārejas elementam - ūdeņradi, un aiz tā - elektropozitīvi elementi (lai palielinātu šo īpašumu):

Au, PT, HG, AG, CU, BI, SN, PB, CD, CO, NI, FE, ZN, MN, AL, MG, CA, SR, BA, LI, NA, K.

Šī sērija, ja jūs pārrakstīt visus metālus apgrieztā secībā, ļoti tuvu mūsdienu. Dažas atšķirības metālu secībā šajā rindā, iespējams, nav pietiekamas vielu attīrīšanas laikā bezera laikā, kā arī dažas citas metālu īpašības, kuras vadīja Bercelyus. Saskaņā ar Britzēlija, jo tālāk elementi viens no otra šajā sērijā, jo lielāka ir pretēja elektriskās maksas un ilgstošāki ķīmiskie savienojumi, tie veido viens otru.

Berzelius duālisma teorija XIX gadsimta vidū. Tas bija dominējošs. Tās neveiksme tika parādīta Thermochemijas dibinātāji franču zinātnieks Marineelen Bertlo un Dānijas pētnieks Julius Tomsen. Viņi mēra ķīmisko afinitāti darbam, ko ķīmiskā reakcija var radīt. Praksē tas tika mērīts uz reakcijas termiskās iedarbības. Šie darbi izraisīja ķīmiskās termodinamikas - zinātnes izveidi, kas jo īpaši, lai aprēķinātu līdzsvara stāvokli reakcijas sistēmā, ieskaitot līdzsvaru elektroķīmiskajos procesos. Teorētiskais pamats vairāku darbību (un vairākas stresa) tika likts šķīdumos beigās XIX gadsimtā. Vācu physicochemist Walter Nernsts. Augstas kvalitātes raksturlielumi - metāla un spēja no metāla un tās jonu uz vienu vai otru reakciju - precīza kvantitatīvā vērtība parādījās, raksturojot katra metāla spēju pāriet uz šķīdumu jonu veidā, kā arī atjaunot no uz metāla uz elektroda. Šāds lielums ir metāla standarta elektrodu potenciāls, un atbilstošās sērijas, kas uzcelta iespējamo izmaiņu secībā, sauc par vairākiem standarta elektrodu potenciāliem. (Standarta nosacījums liecina, ka jonu koncentrācija šķīdumā ir 1 mol / l, un gāzes spiediens ir 1 atm; visbiežāk standarta valsts tiek aprēķināta 25 ° C temperatūrā.)

Standarta potenciālu no aktīvākajiem sārmu metāla tika aprēķināti teorētiski, jo nav iespējams novērtēt tos eksperimentāli ūdens šķīdumos. Lai aprēķinātu metālu potenciālu dažādās jonu koncentrācijā (I.E, nestandarta valstīs), izmantojiet Nernst vienādojumu. Elektrodu potenciāli ir definēti ne tikai metāliem, bet arī attiecībā uz redoksu reakcijām, kas ietver gan katjonu, gan anjonus. Tas ļauj teorētiski prognozēt dažādus redoksu reakcijas dažādos apstākļos. Jāatzīmē arī tas, ka ne-ūdens šķīdumos metālu potenciāls būs atšķirīgs, lai metālu secība pēc kārtas var ievērojami mainīt. Piemēram, ūdens šķīdumos vara elektroda potenciāls ir pozitīvs (+0,24 V) un vara ir taisnība nekā ūdeņradis. Acetonitrila CH3CN šķīdumā vara potenciāls ir negatīvs (-0,28 V), i.E. varš atrodas ūdeņradis. Tāpēc šajā šķīdinātājā ir šāda reakcija: cu + 2hcl \u003d cucl2 + h2.

Tagad ir pienācis laiks atbildēt uz trešo jautājumu un uzzināt, ko tieši viņš mācījās bekets un kādus secinājumus viņš nāca.

Viens no izcilākajiem krievu ķīmiķiem N. N. Beketov pēc gradācijas (1848), Kazaņas universitāte kādu laiku strādāja medicīnas un ķirurģijas akadēmijā laboratorijā N. N. Vinin, tad Sanktpēterburgas universitātē, un no 1855. līdz 1886. gadam - Harkovas universitātē . Drīz pēc saņemšanas 1857. gadā universitātes ķīmijas departaments Beketovs devās uz gadu ārzemēs "ar iecelšanu par kopējo saturu tūkstošiem rubļu gadā," šajos laikos tas bija liela summa. Viņa uzturēšanās laikā Parīzē viņš publicēja (franču valodā) viņa iepriekš īstenoto pētījumu rezultātus par dažu metālu pārvietošanu no ūdeņraža risinājumiem un cinka tvaiku atjaunojošā iedarbība. Beketova Parīzes ķīmijas biedrības sanāksmē ziņoja par darbu pie SICL4 un BF3 ūdeņraža atjaunošanas. Tās bija pirmās saiknes pētījumu ķēdē, kas veltīta dažu elementu pārvietošanai ar citiem, kuri sāka Beketov 1856. gadā un beidzis 1865. gadā.

Jau ārzemēs Beketov pievērsa uzmanību. Tas ir pietiekami, lai citētu vārdus D. I. MENDELEEV, ar kuru Beketov tikās Vācijā: "No krievu ķīmiķiem ārzemēs, es uzzināju Beketov ... Savich, Sechenov. Tas viss ir ... Šādi cilvēki, kas dara Krievijas godu, cilvēkiem, kuriem radās Radhechonek, kas iznāca. "

1865. gadā Harkovā tika publicēts Bebetova disertācija "pētījumā par dažu elementu pārvietošanas parādībām". Šis darbs tika izsniegts Harkovā 1904. gadā (kolekcijā "N. N. Beketova zinātniskās darbības 50. gadadienas atmiņā") un 1955. gadā (kolekcijā "N. N. Beketovs). Izvēlētie fiziskās ķīmijas darbi").

Jūs iepazīsieties ar šo darbu Beketov sīkāk. Tas sastāv no divām daļām. Pirmajā daļā (tajā sešās sadaļās) autora eksperimentu rezultāti ir ļoti detalizēti. Pirmās trīs sadaļas ir veltītas ūdeņraža iedarbībai uz sudraba sāļiem un dzīvsudraba šķīdumiem dažādos spiedienos. Beketova šķita ārkārtīgi svarīgs uzdevums noskaidrot ūdeņraža vietu vairākos metālos, kā arī reakcijas virziena atkarību no ārējiem apstākļiem - spiediens, temperatūra, reaģentu koncentrācija. Viņš veica eksperimentus gan šķīdumos, gan sausās vielās. Ķimikālijas bija labi zināms, ka ūdeņradis viegli pārvieto dažus metālus no oksīdiem augstās temperatūrās, bet neaktīva zemā temperatūrā. Beketovs uzzināja, ka ūdeņraža aktivitāte palielinās ar spiediena pieaugumu, ko viņš ir saistīts ar "lielāku" reaģenta (tagad viņi būtu teicis - ar augstāku spiedienu, tas ir, gāzes koncentrācija).

Pētot iespēju pārvietoties metālus ar ūdeņradi no šķīdumiem, Beketovs ievieto vairākus diezgan riskantus eksperimentus. Pirmo reizi likmju ķīmijas vēsturē, spiediens pārsniedz 100 ATM. Viņš pavadīja eksperimentus tumsā, aizzīmogotās stikla caurulēs ar vairākām līkumiem (ceļgaliem). Vienā ceļā tas tika novietots sāls šķīdums, uz citu - skābi un caurules galā - metāla cinka. Tiltu caurule, Beketov piespieda cinku, kas iekristu skābi, kas pieņemts pārpalikumā. Zinot masu izšķīdušās cinka un tilpuma caurules, tas bija iespējams novērtēt sasniegto ūdeņraža spiedienu. Dažos eksperimentos bekets precizēja spiedienu atkarībā no gaisa saspiešanas pakāpes ar šķidrumu plānā kapilārā lodētajā caurulē. Caurules atvēršana vienmēr ir bijusi sprādziena. Vienā no eksperimentiem, kuros spiediens sasniedza 110 ATM, sprādziena atvēršanas caurules (tas tika veikts ūdenī zem pagrieziena cilindra) smuthes bieza sienu cilindru, kura apjoms pārsniedza tūkstoš reižu pārsniedza caurules tilpums ar reaģentiem.

Eksperimenti parādīja, ka ūdeņraža iedarbība ir atkarīga ne tikai uz tās spiediena, bet arī no "metāla šķīduma cietoksnis", t.i. no tās koncentrācijas. Sudraba atgūšana no amonjaka šķīduma AGCL sākas pat līdz cinks ir pilnībā izšķīdināts pie spiediena aptuveni 10 bankomātu - pārredzamais risinājums tiks noslīkts (pirmais uz robežas ar gāzi, tad visā masā), un pēc dažiem dienas pelēks sudraba pulveris tiek nokārtots uz sienām. Atmosfēras spiedienā tika novērota reakcija. Sudrabs tika atjaunots arī no nitrāta un sulfāta, un sudraba acetāta ūdeņradis darbojās atmosfēras spiedienā. No dzīvsudraba sāļiem pie augsta spiediena, metāla bumbiņas tika atšķirtas, un vara un svina nitrāti nevarēja atjaunot pat ar augstu spiedienu ūdeņradi. Vara atjaunošana tika novērota tikai sudraba un platīna klātbūtnē pie spiediena līdz 100 ATM. Platinum Beketov izmanto, lai paātrinātu procesu, t.i. kā katalizators. Viņš rakstīja, ka platīns vairāk veicina dažu metālu ekstrūziju nekā spiediens, jo ūdeņradis uz platīna virsmas ir "pakļauta lielākai pievilcībai, un tai jābūt vislielākajam blīvumam." Tagad mēs zinām, ka Ūdeņradis Adsorbed uz Platinum tiek aktivizēts sakarā ar tās ķīmisko mijiedarbību ar metāla atomiem.

Beketov pirmās daļas ceturtajā daļā ir aprakstīti eksperimenti ar oglekļa dioksīdu. Viņš pētīja savu ietekmi uz kalcija acetāta risinājumiem dažādās spiedienā; Tā atklāja, ka apgrieztā reakcija ir likvidācija marmora etiķskābes noteiktā gāzes spiedienā apstājas pat ar skābes pārpalikumu.

Beketova eksperimentālās daļas pēdējās sadaļās cinka tvaiku darbība tika aprakstīta augstā temperatūrā par bārija, silīcija, alumīnija (pēdējais elements, ko viņš sauc par pasauli, kā tas bija ierasts šajos gados). Atjaunojot silīcija tetraklorīda cinku, beckets vispirms ieguva diezgan tīru kristālisko silīciju. Tā arī konstatēja, ka magnija atjauno alumīniju no kryolīta (nātrija fluoralumut ar "pašu sagatavošanu") un silīciju no tā dioksīda. Šajos eksperimentos ir izveidots arī alumīnija spēja atjaunot bārija no oksīda un kālija - no hidroksīda. Tātad, pēc alumīnija kalšanas ar bezūdens bārija oksīdu (ar nelielu papildus bārija hlorīdu, lai samazinātu kušanas temperatūru), sakausējums, kas sastāv no analīzes rezultātiem, par 33,3% no bārija, pārējais ir alumīnijs. Tajā pašā laikā daudzās alumīnija kalcinācijas stundas ar bārija hlorīdu, kas sajaukts pulverī, neizraisīja nekādas izmaiņas.

Ne gluži parastā alumīnija reakcija ar KOB tika veikta izliektā šautenes bagāžniekā, slēgtā galā, kurā tika ievietoti con un alumīnija šķēles. Ar spēcīgu šī gala spēku parādījās kālija pāriem, kas tika kondensēti aukstā stumbra daļā, "kur tika ražoti vairāki mīksti metāla dedzināšanas dedzināšana ar purpura liesmām." Vēlāk Rubidium un cēzijs tika atšķirts līdzīgi.

Beketovas darba otrā daļa ir veltīta dažu elementu pārvietošanas teorijai. Šajā Beketov daļā vispirms analizēja daudzus eksperimentālus datus - gan viņu pašu un veica citi pētnieki, tostarp Breslav profesors Fisher, kā arī Davy, Galessak, Burtsellius, Völer. "Vairāki interesanti fakti, kas skar metālu slapjš, atrodams angļu ķīmiķis William Odering. Šādā gadījumā dažu elementu pārvietošanas gadījumi ar citu "slapju ceļu", ti. risinājumiem un "sausais ceļš", tas ir, aprēķinot reaģentus, Beketov kopīgi uzskata. Tas bija loģiski, jo nav iespējams eksperimentāli veikt reakcijas ūdens reidā, piedaloties sārmainā un sārmzemes metālu, tik daudz, cik aktīvi reaģē ar ūdeni.

Tad Beketov nosaka savu teoriju, kas paredzēta, lai izskaidrotu dažādo elementu darbību. Ievietojot visus metālus pēc kārtas par to īpašo svaru (I.E., Blīvums), Beketov konstatēja, ka tas ir diezgan labi saskanīgs ar tuvumā slaveno pārvietošanos. "Tāpēc tas padara biešu izstāšanos," metāla vietu ... ar pārvietojuma numuru, tas var būt diezgan pareizi noteikts, un, lai runātu, prognozēja tās īpašo svaru iepriekš. " Dažas nenoteiktības novēro tikai starp "kaimiņu metāla specifisko svaru". Tātad, kālija - parasti "vairāk enerģisks" elements, un, piemēram, nātrija nātrija pārvietošana, lai gan kālija un vairāk lidojumu. Tomēr ir zināmi arī apgriezti procesi: piemēram, nātrija var eksponēt kāliju no hidroksīda un acetāta. "Attiecībā uz pirmās sārmainās grupas attieksmi pret otro un otrās grupas metālu attiecībām, tās joprojām ir nopietni izpētītas," raksta beckets.

Beketov satika nopietnākas grūtības. Piemēram, viņam izdevās atjaunot cinka alumīniju no ZNCL2 šķīduma un neizdevās - no ZNSO4 risinājuma. Turklāt alumīnija "neatjaunoja dzelzi, niķeli, kobaltu, kadmiju no risinājumiem vispār. Beketovs to paskaidroja ar to, ka alumīnijs "darbojas galvenokārt ūdenī", un pieņemts, ka šīm reakcijām būtu jāiet uz ūdens neesamību, "sausa". Patiešām, turpmākajās likmēs atklāja šādas reakcijas un faktiski atvēra alumīnermiju.

Vēl viena grūtība bija, ka daži metāli bija nokrituši no konkrētu skalu noteikumiem. Tātad, vara (blīvums 8,9) neatrodas pēc darbības rindas, bet pēc svina (blīvums 11.4 - blīvuma vērtības Beketov ir nedaudz atšķiras no modernām). Šāds "anomālijs" piespieda Becketov mēģināt vēl aktīvāk novest mazāk aktīvu vara. Tā novietoja vara plāksnes karstā piesātināto šķīdumu svina hlorīda - neitrāla un skāba, kas ir amonjaka šķīdums svina oksīda, apsildāms vara ar sausu oksīdu un svina hlorīdu. Visa pieredze bija neveiksmīga, un Beketovs bija spiests atpazīt "atkāpšanās no vispārējā noteikuma". Citi "anomālijas" sudraba (10.5 blīvums) un svina, kā arī sudraba un dzīvsudrabs (13.5 blīvums), jo vadība un dzīvsudrabs atjauno "vieglāku" sudrabu no sāļu šķīdumiem. Anomālija ar Beketov dzīvsudrabu paskaidroja, ka šis metāls ir šķidrs un tāpēc tās darbība ir augstāka par konkrētu skalu.

Beketovs izplata tās noteikumu un par nemetāliem. Piemēram, pēc kārtas hlora (šķidruma hlora blīvums 1.33), broms (blīvums 2.86), jods (blīvums 4.54) Vieglākais elements ir gan aktīvākais (fluors ieguva Moissan tikai 20 gadus vēlāk). Tas pats tiek novērots sērijā O, S, SE, TE: skābeklis - visaktīvākais un diezgan viegli pārvieto citus elementus no to savienojumiem ar ūdeņradi vai ar sārmu metālu.

Beketovs izskaidroja savu noteikumu pēc analoģijas ar mehāniku: proporcija ir saistīta ar daļiņu masu (I.E. atomiem) un ar attālumu starp tiem vienkāršā vielā. Zinot metālu blīvumu un to relatīvo atomu masu, jūs varat aprēķināt relatīvos attālumus starp atomiem. Jo lielāks attālums starp tiem, vieglāk, uz Beketov, atomi ir atvienotas ķīmiskajos procesos. Dažādu elementu savstarpējā "afinitāte" ir saistīta ar to, un spēja virzīt viens otru no savienojumiem. Aprēķinot relatīvo attālumu starp atomiem dažādos metālos un pieņemot kālija standartu, beckets saņēma šādas vērtības: K - 100, Na - 80, CA - 65, mg - 53, al - 43 utt., Tāpat uz Platinum .

Turpmākais kopsavilkums par Bebetov teoriju attiecībā uz relatīvo izturību ķīmisko savienojumu (proti, dažu elementu spēju Oust citiem) var atrast mācību grāmatā D. I. MENDELEEV "Pamati ķīmijas" (minēts 1947. Izmantojot modernu terminoloģiju): ". .. Profesors Nn Beketov sastāvā "Pētījumu par parādību par iezīmēm" (Harkovs, 1865), piedāvāja īpašu hipotēzi, ka mēs prezentēsim gandrīz autora vārdus.

Alumīnija Al2O3 oksīdam, Alcl3 un Ali3 halogenīdiem. Oksīdā, attiecība AL: O \u003d 112: 100, par AL: CL \u003d 25: 100 hlorīds, IODIDE AL: I \u003d 7: 100. Par sudraba AG2O oksīda (attiecība 1350: 100) mazāk izturīgs nekā hlorīds (AG AG) : Cl \u003d \u003d 100: 33), un jodīds ir visizturīgākais (AG: I \u003d 85: 100). No šiem un līdzīgiem piemēriem var redzēt, ka tie savienojumi, kuros savienojošo elementu masas kļūst gandrīz vienādas, ir visizplatītākās. Tāpēc ir cenšas panākt lielas masas, lai savienotu ar lielu un mazu, piemēram: AG2O + 2ki dod K2O + 2agi. Šī paša iemesla dēļ paaugstinātā temperatūrā, AG2O, HGO, AU2O3 un līdzīgi oksīdi, kas sastāv no nevienlīdzīgām masām, tiek sadalīti, savukārt gaismas metālu oksīdi, kā arī ūdens sadalās ne tik viegli. Visvairāk karstumizturīgi oksīdi ir Mgo, Cao, SiO2, Al2O3 pieeja stāvokļa līdztiesības stāvokli. Šī paša iemesla dēļ HI sadalās vieglāk nekā HCl. Hlors nedarbojas Mgo un Al2O3, bet darbojas Cao, AG2O utt.

Lai izprastu patiesās attiecības, - noslēgt MendeLeev, joprojām ir pietiekami tālu, un tiem papildinājumiem ķīmisko parādību mehānisko teoriju, kas dod bekets. Tomēr, lai izskaidrotu daudzu savienojumu relatīvo spēku, ir redzams ļoti interesants primārās nozīmes iestatījums. Bez šādiem mēģinājumiem nav iespējams ķēriens sarežģītus pieredzējušus zināšanu objektus. "

Tātad, neatrīdot brīnišķīgu ķīmiķa nopelnus, jāatzīst, ka, lai gan Nn Bebetova teorijai bija ievērojama loma teorētiskās ķīmijas attīstībā, lai to atribūtu, lai izveidotu metālu relatīvo darbību reakcijā ūdeņraža ūdeņraža pārvietošana no skābēm un atbilstošajam metālu skaitam nevajadzētu būt: tās mehāniskā ķīmiskās parādību teorija saglabājās ķīmijas vēsturē kā vienu no tās daudzajiem posmiem.

Kāpēc dažās grāmatās Betheov ir attiecināms uz to, ko viņš neatveru? Šī tradīcija, tāpat kā daudzi citi, parādījās, iespējams, 40 gadu beigās - 50 gadu sākumā. XX gadsimtā, kad kampaņa "zemas reizes rietumiem" bija nikns PSRS, un autoriem bija vienkārši pienākums piedēvēt autorus zinātnē zinātnē, un pat ārvalstu autoru citāts tika uzskatīts par Kramolu (tas bija tiem gadiem joks ir dzimis par to, ka "Krievija ir ziloņu dzimtene"). Piemēram, M. V. Lomonosovs attiecināja uz enerģijas saglabāšanas likuma atklāšanu, kas tika atvērts tikai XIX gadsimta vidū. Šeit ir īpašs piemērs šo laiku zinātnes vēstures prezentēšanai. Grāmatā Vladimirs Orlova "Par treknrakstā domu" (m.: Jauns sargs, 1953) no izgudrojuma jomā elektroenerģijas apraksta šādi vārdi: "ārzemnieki izpostīja šūpuli elektrisko gaismu ... amerikāņi nolaupīja a Brīnišķīgs krievu izgudrojums ... Edison Amerikā ar nepacietību sāka uzlabot krievu izgudrojumu ... Ārvalstu zinātnieki Elektriskās lampas, ko rada Krievijas iedzīvotāju ģēnijs ... Amerikāņu Imperialists, kas apkausēja elektrību ... Pēc tam, Dienvidslāvijas fašisti, kas saīsināja elektrisko gaismu ... "- utt., utt. Septiņi atbalsi no tiem nežēlīgi atmiņas reizes, acīmredzot un palika dažās mācību grāmatās, un tie ir augšupielādēti. Kā viens no vēsturniekiem ķīmijas teica: "Lomonosovs ir pietiekami liels, lai nepiešķirtu viņam atklājumus."

"Svece sadedzināja ..."

Sveces dedzināšanas laikā novērotās parādības ir tādas, ka nav viena dabas likuma, kas netiks ietekmēta vienā vai otrā veidā.

Michael Faraday. Vēsture Candack

Šis stāsts ir veltīts "eksperimentālajai izmeklēšanai". Ķīmijas galvenais lieta ir eksperiments. Visa pasaules laboratorijās viņi likts un turpina likt miljoniem dažādu eksperimentu, bet ārkārtīgi reti profesionāls pētnieks to dara kā daži jauni ķīmiķi: kas notiks, ja kaut kas interesants notiks? Visbiežāk pētniekam ir skaidri formulēta hipotēze, ko viņš vēlas vai nu apstiprināt, vai atspēkot eksperimentāli. Bet pieredze ir pabeigta, rezultāts tiek iegūts. Ja viņš nepiekrīt hipotēzei, tas nozīmē, ka tas ir nepareizs (protams, ja eksperiments tiek piegādāts pareizi, un tas tiek atveidots vairākas reizes). Un, ja jums ir konsekventi? Vai tas nozīmē, ka hipotēze ir taisnība, un ir pienācis laiks tulkot teorijas kategorijā? Iesācēju pētnieks dažkārt uzskata, ka, bet pieredze ar secinājumiem nav steigā, un tas vienmēr ir cieši domāt, vai nav iespējams izskaidrot rezultātu, jo citādi.

Piemēri, kā līdzīga "domāšana" ir noderīga, ķīmijas vēsture zina tūkstošiem. Turpmākie trīs stāsti ir tikai par to, cik bīstami tas notiek, ka "veiksmīgais" eksperiments pierāda hipotēzes lojalitāti. Dažreiz ir tāda pieredze nodarbībās. Neliels koka vai putu aplis ir atļauts peldēt plāksnē ar ūdeni, uz kuras tiek pastiprināta degoša svece. Uz apļa ar sveci, tie pazemina apgriezto stikla burkas un ievieto to šajā pozīcijā plates apakšā. Pēc kāda laika svece izzūd, un daļa no bankas ir piepildīta ar ūdeni. Šai pieredzei būtu jāuzrāda, ka tikai piektā daļa gaisa (skābekļa) atbalsta dedzināšanu. Patiešām, no pirmā acu uzmetiena šķiet, ka ūdens pieauga par piekto daļu, lai gan parasti nav veikti precīzāki mērījumi. No pirmā acu uzmetiena pieredze ir vienkārša un diezgan pārliecinoša: Galu galā skābeklis gaisā patiešām ir 21% no tilpuma. Tomēr no ķīmijas viedokļa, tas nav labi. Patiešām, sveces ir izgatavotas no parafīna, un parafīns sastāv no sastāva ogļūdeņražu ierobežošanas ar n. H2. n. +2 ar 18-35 oglekļa atomiem. Degšanas reakcijas vienādojumu var ierakstīt kopumā: ar n. H2. n. +2 + (3 n. + 1) / 2 o2 → n. CO2 + ( n. + 1) H2O. Kā n. Veliko, tad koeficients priekšā skābekļa ir ļoti tuvu 1,5 n. (priekš n. \u003d 18 starpība starp (3 n. + +1) / 2 un 1.5 n. būs mazāks par 2% n. \u003d 30 tas būs vēl mazāk). Tādējādi 1 tilpums CO2 atšķiras ar 1,5 apjomiem skābekļa. Tāpēc pēc sadedzināšanas vietā tiek iztērēts viss skābeklis (tas ir 0,21, tilpums), tad 0,21: 1.5 \u003d 0,14 oglekļa dioksīda tilpums jāizolē pēc sadegšanas. Tātad, ūdenim nevajadzētu aizpildīt piekto no bankas vispār!

Bet vai šī argumentācija ir tiesības? Galu galā, oglekļa dioksīds, kā labi zināms, ir labi šķīst ūdenī. Varbūt tas dosies uz ūdeni? " Tomēr šīs gāzes izšķīdināšanas process ir ļoti lēns. Tas tika parādīts īpašus eksperimentus: tīru ūdeni apgrieztā burkā, piepildīta ar CO2, gandrīz nemainās stundā. Eksperiments ar sveci turpina mazāk nekā minūti, tāpēc, pat tad, ja ūdens ir pabeigts, ūdenim jāievada tikai 0,21 - 0,1 \u003d 0,07 jar (aptuveni 7%).

Bet tas nav viss. Izrādās, ka svece "apdegumi" bankā ir tālu no visiem skābekļa, bet tikai neliela daļa no tā. Gaisa analīze, kurā svece izgāja, parādīja, ka tas joprojām satur 16% skābekļa (tas ir interesanti, ka par to pašu līmeni samazina skābekļa saturu parastajā izelpās personas). Tātad, ūdens gandrīz neiet uz banku! Tomēr pieredze liecina, ka tas nav. Kā to izskaidrot?

Vienkāršākais pieņēmums: degšanas svece uzsilda gaisu, tā apjoma palielinās un gaisa daļa nāk no bankas. Pēc dzesēšanas gaisu bankā (tas notiek diezgan ātri) spiediens pilieni tajā, un ūdens nonāk bankā darbībā ārējā atmosfēras spiediena. Saskaņā ar likumu ideālu gāzu (un gaisu pirmajā tuvināšanā var uzskatīt par ideālu gāzi) tā, ka gaisa daudzums palielinās par 1/5, tās temperatūra (absolūtā) arī jāpalielina par 1/5, ti, uz pieaugums no 293 K (20 ° C) līdz 1.2 · 293 \u003d 352 K (apmēram 80 ° C). Ne tik daudz! Gaisa apkure ar sveces liesmu 60 ° ir pilnīgi iespējams. Tas ir tikai pārbaudīt eksperimentāli, vai gaiss atstāj banku pieredzes laikā.

Pirmie eksperimenti, tomēr šis pieņēmums nebija apstiprināts. Tādējādi vairākos eksperimentos, kas veikti ar platūdens banku ar 0,45 litriem, nebija pazīmju par "izkliedes" gaisu no burkas malas. Vēl viens negaidīts novērojums: ūdens burkā, bet svece dedzina, gandrīz nenāca.

Un tikai pēc Gasla sveces, ūdens līmenis apgrieztā bankā ātri pieauga. Kā to izskaidrot?

Varētu pieņemt, ka, lai gan sveces apdegumi, gaisa krastā uzsilst, bet tas nepalielina savu tilpumu, bet spiedienu, kas novērš sūknēšanu ūdens. Pēc dedzināšanas pārtraukšanas gaiss tiek atdzesēts burkā, tā spiediena pilieni, un ūdens palielinās. Tomēr šis skaidrojums nav piemērots. Pirmkārt, ūdens nav smags dzīvsudrabs, kas nedod gaisam atstāt burkas ar nelielu spiediena pieaugumu. (Dzīvsudraba aizvars, ko izmanto, kad visi fiziķi un ķīmiķi, kuri studēja gāzes.) Patiešām, ūdens ir 13,6 reizes vieglāk dzīvsudrabs, un ūdens aizvara augstums starp kārbu malu un ūdens līmeni plāksnē ir mala. Tāpēc pat neliels spiediena pieaugums neizbēgami izraisa gaisa "urbt" caur aizvaru.

Vēl nopietnāk, otrais iebildums. Pat ja ūdens līmenis plāksnē būtu liels un ūdens neradītu apsildāmu gaisu no bankas, kas ir zem augsta spiediena, tad pēc dzesēšanas gaisu varu un tās temperatūru, un spiediens tiks atgriezts sākotnējās vērtībās . Tātad, nebūtu iemeslu, kāpēc gaisa doties uz banku.

Riddle izdevās tikai, mainot nelielo daļu eksperimenta laikā. Parasti banka ir "ievietota" uz sveces no augšas. Tātad, varbūt tas ir iemesls, kāpēc banka ir dīvaina uzvedība? Degšanas svece rada augšupvērstu gaismas plūsmu, un, kad banka pārvietojas no augšas, karstais gaiss pārvieto stilīgāko uz malu pat pirms kārbas malas pieskaras ūdenim. Pēc tam, gaisa temperatūra bankā, līdz svece dedzina, tas mainās maz, šeit ir gaiss un neatstāj to (un arī nav iet iekšā). Un pēc karstā gaisa dedzināšanas un dzesēšanas pārtraukšanas bankā, spiediens to ievērojami samazinās, un ārējais atmosfēras spiediens vada daļu no ūdens bankā.

Lai pārbaudītu šo pieņēmumu vairākos eksperimentos, banka bija "likts uz" sveces uz augšu, un uz sāniem, gandrīz pieskaroties malai liesmas bankām, pēc kura burka tika pacelts līdz plāksnes apakšai ar ātru pārvietošanās laikā. Un tieši no zem malas, bankas sāka strauji burbuļot gaisu! Protams, pēc sveces dedzināšanas pārtraukšanas ūdens tika apsūdzēts uz iekšu - aptuveni tāds pats līmenis kā iepriekšējos eksperimentos.

Tātad šī pieredze ar sveci nevar ilustrēt gaisa sastāvu. Bet viņš atkal apstiprina Gudrs paziņojumu par lielo fiziku, kas sniegta uz EPIGRAPH.

Pieeja līdzsvaram ...

Apsveriet citu kļūdainu eksperimenta skaidrojumu, kurā notiek arī apkures gāzes. Šis skaidrojums ir noslēgts populāros izstrādājumos ķīmijā, un pat universitātes mācību grāmatās. Tādējādi vairākās ārvalstu mācību grāmatās par kopējo ķīmiju ir aprakstīts skaists eksperiments, kuras būtība mēs ilustrēsim noela mācību grāmatas, pagaidiet "ķīmisko kinētiku". "Relaksācijas metode. Eigen metode, par kuru autors tika piešķirts 1967. gadā Nobela prēmija ķīmijā, sauc par relaksācijas metodi. Reaģēšanas sistēma sasniedz līdzsvara stāvokli noteiktos apstākļos. Šie nosacījumi (temperatūra, spiediens, elektriskais lauks) tiek ātri pārkāptas - ātrāk nekā līdzsvara maiņās. Sistēma atkal nāk līdzsvarot, bet tagad saskaņā ar jaunajiem apstākļiem; To sauc par "atpūsties uz jaunu līdzsvara stāvokli." Lai gan rodas relaksācija, tiek uzraudzīta dažu sistēmas īpašību maiņa ...

Eksperiments, kas demonstrē relaksācijas parādību.

Dažos gadījumos līdzsvara stāvoklis ir izveidots tik lēni jaunajos apstākļos, ka koncentrācijas maiņu var izsekot, izmantojot parastās laboratorijas metodes un tādējādi ievērot relaksācijas parādību. Piemēram, apsveriet slāpekļa dioksīda (tumši brūnas gāzi) pāreju (bezkrāsaina gāze):

Piepildiet stikla gāzes šļirci aptuveni 80 cm3 gāzi. Ātri nospiediet šļirces virzuli un izspiediet gāzi līdz 50-60 cm3. Pārliecinieties, ka gāzes krāsa ir mainījusies. Pirmkārt, būs strauja gāzes tumsa, jo No2 koncentrācija palielināsies, bet tad palēnināsies, jo augsts spiediens veicina N2O4 veidošanos, un līdzsvars tiks sasniegts ar jauniem ārējiem apstākļiem. "

Vairākās mācību grāmatās ir pieejams līdzīgs apraksts, lai ilustrētu Le Chatella principu: kad palielinās gāzes spiediens, līdzsvars tiek novirzīts uz molekulu skaita samazināšanos, šajā gadījumā bezkrāsaina dimēra N2O4 virzienā . Tajā pašā laikā tekstam pievieno trīs krāsu fotogrāfijas. Viņi var redzēt, cik tūlīt pēc saspiešanas, dzeltenīgi brūnas, pirmkārt, maisījums kļūst tumši brūns, un uz trešo fotoattēlu pēc dažām minūtēm, gāzes maisījums šļircē ievērojami atdzīvinās.

Dažreiz viņi piebilst, ka virzuļa ir jānospiež pēc iespējas ātrāk, lai šajā laikā pārvietoties nav līdzsvara.

No pirmā acu uzmetiena šāds paskaidrojums izskatās ļoti pārliecinoši. Tomēr šļirces procesu kvantitatīvais apsvērums pilnībā atspēko visus secinājumus. Fakts ir tāds, ka norādītais līdzsvars starp slāpekļa dioksīda Nr2 un tā dimer (nitroksīda slāpekļa) N2O4 ir uzstādīts ļoti ātri: miljoniem krāsu krāsu! Tāpēc nav iespējams izspiest gāzi šļircē ātrāk nekā šis līdzsvars ir izveidots. Pat ja jūs pārvietojat virzuli tērauda "šļircē" ar sprādziena palīdzību, bilance, visticamāk, izdevās izveidot kā virzuļa kustības dēļ tās inerces. Kā vēl es varu izskaidrot šo eksperimentu novēroto parādību? Protams, apjoma samazinājums un atbilstošais gāzes koncentrācijas pieaugums palielina krāsu. Bet tas nav galvenais iemesls. Ikviens, kas sūknē ar manuālo sūkņu riteņbraukšanas kameru, zina, ka sūknis (īpaši alumīnijs) ir ļoti uzsildīts. Virzuļa berze par sūkņa cauruli šeit nav nekāda redzēt šajā, padarot dažas tukšgaitas svārstības, kad gaiss nav saspiests sūknē. Apkure notiek tā sauktās adiabātiskā kompresijas rezultātā - ja siltumam nav laika izkliedēt apkārtējo telpu. Tas nozīmē, ka, saspiežot slāpekļa oksīdu maisījumu, tas ir jāaizsilda. Un, apsildot, līdzsvara šajā maisījumā ir stipri pārvietots sadaļā dioksīda.

Cik silts tas ir maisījums kompresijā? Gaisa saspiešanas gadījumā sūknē sildīšana ir viegli aprēķināma, izmantojot ideālās gāzes adiabātisko vienādojumu: Televizors. γ-1 \u003d const, kur T. - gāzes temperatūra (Kelvinā), \\ t V. - tā tilpums, γ \u003d Ar R. / Ar V. - siltuma siltuma jaudas attiecība nemainīgā spiedienā siltuma jaudu pastāvīgā apjomā. Par vienu kodolenerģijas (cēl) gāzes γ \u003d 1,66, diatomiskam (gaiss pieder tiem) γ \u003d 1,40, trohatomiskām (piemēram, NO2) γ \u003d 1,30 utt. Adiaba vienādojums, saspiežams no 1. tilpuma līdz 2. sējumam, Jūs varat pārrakstīt formā T. 2/ T. 1 = (V. 1/ V. 2) γ-1. Ja virzulis ir krasi ziedot līdz sūkņa vidū, kad gaisa tilpums tajā ir dubultojies, tad temperatūras temperatūrai pirms un pēc saspiešanas mēs iegūstam vienādojumu T. 2/ T. 1 \u003d \u003d 20,4 \u003d 1,31. Un ja T. 1 \u003d 293 K (20 ° C), tad T. 2 \u003d 294 K (111 ° C)!

Nekavējoties pielietojiet ideālu gāzu vienādojumu, lai aprēķinātu slāpekļa oksīdu maisījuma stāvokli tūlīt pēc saspiešanas, jo šis process maina ne tikai tilpumu, spiedienu un temperatūru, bet arī molu skaitu (attiecība no2 n2O4) laikā ķīmiskā reakcija. Uzdevumu var atrisināt tikai skaitliski integrējot diferenciālo vienādojumu, kurā ņemts vērā, ka darbs, kas katru brīdi, pārvietojot virzuli, tiek izlietots, no vienas puses, lai apsildītu maisījumu, no otras puses - uz dimēra dysociation . Tiek pieņemts, ka disociācijas n2O4 enerģija ir zināma abu gāzu siltuma jauda, \u200b\u200bγ vērtība tiem un līdzsvara stāvokļa atkarība no temperatūras (visi šie tabulas dati). Aprēķins liecina, ka, ja sākotnējais gāzu maisījums atmosfēras spiedienā un istabas temperatūrā ātri izspiež līdz pusei, maisījums tiek uzsildīts tikai 13 ° C temperatūrā. Ja jūs saspiežat maisījumu, lai samazinātu skaļuma braucienu, temperatūra palielināsies par 21 ° C. Un pat neliela maisījuma sildīšana stingri pāriet līdzsvara stāvokli uz N2O4 disociāciju.

Un tad ir vienkārši lēns dzesēšanas gāzes maisījumu, kas izraisa tādu pašu lēnu līdzsvara pāreju uz N2O4 un vājinot krāsu, kas ir novērota eksperimentā. Dzesēšanas ātrums ir atkarīgs no šļirces sienām, to biezuma un citiem siltuma apmaiņas apstākļiem ar apkārtējo gaisu, piemēram, no projektiem telpā. Tas ir nozīmīgs, ka ar pakāpenisku līdzsvara maiņu pa labi, virzienā N2O4, ir dimerizācija no 2 molekulām ar siltuma izlaišanu, kas samazina ātrumu dzesēšanas maisījuma (aptuveni, saldēšanas ūdens lielos ūdensobjektos Ziemas sākums nedod gaisa temperatūru ātri).

Kāpēc neviens no eksperimentiem jūtas sildīt šļirci, kad virzulis nomira? Atbilde ir ļoti vienkārša. Gāzes maisījuma un stikla (uz masas vienību) siltuma ietilpība atšķiras ne ļoti daudz. Bet stikla virzuļa masa ir desmitiem, un dažreiz simtiem reižu augstāka nekā gāzes masa. Tāpēc, pat ja visa dzesēšanas gāzes maisījuma siltums tiks pārcelts uz šļirces sienām, šīs sienas ir iesildītas līdz grādu īpatsvaram.

Uzskatītā sistēma ar līdzsvaru starp diviem slāpekļa oksīdiem ir praktiska vērtība. Ar nelielu spiedienu, no2 un N2O4 maisījumu un viegli sašķidrina. Tas ļauj to izmantot kā efektīvu dzesēšanas šķidrumu, neskatoties uz augsto ķīmisko aktivitāti un korozijas darbību uz iekārtas. Atšķirībā no ūdens, kas, piemēram, siltumu, piemēram, no kodolreaktora, stingri uzsilst, un var pat iztvaikot, siltuma nodošana slāpekļa oksīdu maisījumam galvenokārt noved pie tā apkures un ķīmiskās reakcijas - the Nn savienojuma savienojums molekulā N2O4. Patiešām, n-n komunikācijas plīsums vienā mola vielas (92 g) bez apkures prasa izmaksas 57,4 kJ enerģijas. Ja ir tāda enerģija 92 g ūdens temperatūrā 20 ° C, tad 30,8 kJ dosies uz vāra ūdeni uz siltumu, un atlikušie 26,6 kJ novedīs pie iztvaikošanas aptuveni 11 g ūdens! Slāpekļa oksīdu gadījumā maisījums netiek apsildīts, vēsākas uzstādīšanas vietās, cirkulējošais maisījums ir nedaudz atdzesēts, līdzsvara nobīde uz N2O4, un maisījums atkal ir gatavs izvēlēties siltumu.

Metāli, viegli ievadot reakciju, sauc par aktīvajiem metāliem. Tie ietver sārmu, sārmu zemes metālus un alumīniju.

Pozīcija Mendeleev tabulā

Elementu metāla īpašības vājinās no kreisās uz labo pusi Mendeleev. Tāpēc elementi I un II grupas ir visaktīvākie.

Fig. 1. Aktīvie metāli Mendeleev tabulā.

Visi metāli samazina aģentus un viegli daļu ar elektroniem ārējā enerģijas līmenī. Aktīvajos metālos, tikai viens vai divi valences elektroni. Šajā gadījumā metāla īpašības tiek uzlabotas no augšas uz leju, palielinot enerģijas līmeni, jo Turklāt elektronu ir no atoma kodola, jo vieglāk ir nodalīt viņu.

Alkaline metāli tiek uzskatīti par visaktīvākajiem:

• litijs;
• nātrija;
• kālija;
• rubīdijs;
• cēzijs;
• francija.

Alkaline Zemes metāli ietver:

• berilijs;
• magnija;
• kalcija;
• stroncija;
• bārijs;
• radium.

Jūs varat uzzināt grādu metāla aktivitātes ar elektroķīmisko rindu metālu. Ūdeņraža kreisais ir elements, jo vairāk tas ir aktīvs. Metāli, tieši no ūdeņraža, ir zema aktīva un var mijiedarboties tikai ar koncentrētām skābēm.

Fig. 2. Metāla spriegumu elektroķīmiskā rinda.

Ķīmijas aktīvo metālu saraksts ietver arī alumīniju, kas atrodas III grupā un ūdeņraža nolaišanas kreisajā pusē. Tomēr alumīnijs atrodas aktīvo un vidējo metālu robežās un nereaģē ar dažām vielām normālos apstākļos.

Īpašības

Aktīvie metāli ir nedaudz mīksti (var sagriezt ar nazi), vieglumu, zemu kušanas punktu.

Galvenās ķīmiskās īpašības metālu ir norādītas tabulā.

Reakcija	Vienādojums	Izņēmums
Sārmaini metāli ir pašpārgā gaisā, mijiedarbojas ar skābekli	K + O 2 → KO 2	Litijs reaģē ar skābekli tikai augstā temperatūrā
Sārmainā Zemes metāli un alumīnijs gaisā veido oksīda plēves, un, ja apsildāms ir pašgriešanās	2ca + o 2 → 2cao
Reaģēt ar parastām vielām, veidojot sāļus	CA + BR 2 → CABR 2; - 2al + 3s → al 2 s 3	Alumīnijs nereaģē ar ūdeņradi
Burly reaģē ar ūdeni, veidojot siļķi un ūdeņradi	- ca + 2h 2 o → ca (oh) 2 + h 2	Reakcija ar litiju plūst lēni. Alumīnijs reaģē ar ūdeni tikai pēc oksīda plēves noņemšanas
Reaģēt ar skābēm, kas veido sāļus	Ca + 2hcl → cacl 2 + h 2; 2k + 2hmno 4 → 2kmno 4 + H 2
Mijiedarbojas ar sāļu risinājumiem, vispirms reaģējot ar ūdeni un pēc tam ar sāli	2NA + CUCL 2 + 2H 2 O: 2NA + 2h 2 O → 2NAOH + H 2; - 2NAOH + CUCL 2 → CU (OH) 2 ↓ + 2NACL

Aktīvie metāli viegli ievada reakciju, tāpēc dabā ir tikai daļa no maisījumiem - minerālvielām, klintīm.

Fig. 3. Minerāli un tīrie metāli.

Ko mēs zinājām?

Aktīvie metāli ietver I un II grupu elementus - sārmainu un sārmu zemes metālus, kā arī alumīniju. Viņu darbība ir saistīta ar atoma struktūru - daži elektroni ir viegli atdalīti no ārējā enerģijas līmeņa. Tie ir mīksti gaismas metāli, ātri reaģējot ar vienkāršām un sarežģītām vielām, veidojot oksīdus, hidroksīdus, sāļus. Alumīnijs ir tuvāks ūdeņražam un papildu nosacījumi ir nepieciešami tā reakcijai ar vielām - augstām temperatūrām, oksīda plēves iznīcināšanu.

Pārbaudiet tēmu

Ziņojuma novērtējums

Vidējais vērtējums: 4.4. Kopējie saņemtie vērtējumi: 388.