โลหะ

ปฏิกิริยาทางเคมีจำนวนมากเกี่ยวข้องกับสารง่าย ๆ ในโลหะโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตามโลหะที่แตกต่างกันแสดงกิจกรรมที่แตกต่างกันในการปฏิสัมพันธ์ทางเคมีและขึ้นอยู่กับเรื่องนี้ปฏิกิริยาจะไหลหรือไม่

ยิ่งกิจกรรมของโลหะมากขึ้นความกระตือรือร้นมันจะตอบสนองกับสารอื่น ๆ ในกิจกรรม, โลหะทั้งหมดสามารถจัดเรียงเป็นแถวซึ่งเรียกว่าจำนวนของกิจกรรมโลหะหรือช่วงที่สำคัญของโลหะหรือแรงดันไฟฟ้าโลหะจำนวนมากรวมถึงจำนวนไฟฟ้าทางเคมีไฟฟ้า ชุดนี้ศึกษานักวิทยาศาสตร์ยูเครนที่โดดเด่น M.M. Beketov ดังนั้นชุดนี้จึงเรียกว่าใกล้ BEKEKOV

ชุดกิจกรรมโลหะ Biketov มีชนิดนี้ (โลหะที่พบมากที่สุดจะถูกนำเสนอ):

K\u003e CA\u003e นา\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

ในแถวนี้โลหะตั้งอยู่ด้วยการลดลงของกิจกรรมของพวกเขา ในบรรดาโลหะที่นำเสนอโพแทสเซียมที่ใช้งานมากที่สุดและมีความกระตือรือร้นน้อยที่สุด - ทองคำ ด้วยชุดนี้คุณสามารถกำหนดโลหะที่ใช้งานได้มากขึ้นจากที่อื่น นอกจากนี้ยังมีไฮโดรเจน แน่นอนว่าไฮโดรเจนไม่ใช่โลหะ แต่ในแถวนี้กิจกรรมของมันได้รับการยอมรับสำหรับจุดอ้างอิง (ศูนย์ที่แปลกประหลาด)

ปฏิสัมพันธ์โลหะกับน้ำ

โลหะมีความสามารถในการลักเกินไฮโดรเจนไม่เพียง แต่เป็นกรดโซลูชั่นเท่านั้น แต่ยังมาจากน้ำ เช่นเดียวกับกรดกิจกรรมของการมีปฏิสัมพันธ์ของโลหะที่มีน้ำเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา

โลหะซึ่งอยู่ในแถวของกิจกรรมกับแมกนีเซียมสามารถทำปฏิกิริยากับน้ำภายใต้สภาวะปกติ ในการมีปฏิสัมพันธ์ของโลหะเหล่านี้อัลคาไลและไฮโดรเจนนั้นถูกสร้างขึ้นเช่น:

โลหะอื่น ๆ ที่หันหน้าไปทางไฮโดรเจนในจำนวนของกิจกรรมสามารถโต้ตอบกับน้ำได้ แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นในเงื่อนไขที่เข้มงวดมากขึ้น สำหรับการมีปฏิสัมพันธ์ผ่านขี้เลื่อยโลหะร้อน, ไอน้ำร้อนเกินไป ในสภาพดังกล่าวไฮดรอกไซด์ไม่สามารถอยู่ได้ดังนั้นผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเป็นออกไซด์ขององค์ประกอบโลหะที่สอดคล้องกันและไฮโดรเจน:

การพึ่งพาคุณสมบัติทางเคมีของโลหะจากสถานที่ในแถวของกิจกรรม

← กิจกรรมโลหะเพิ่มขึ้น

บีบไฮโดรเจนจากกรด

ห้ามแทนที่ไฮโดรเจนจากกรด

ออสซิคอสไฮโดรเจนจากน้ำแบบฟอร์มอัลคาไล

ไฮโดรเจนบีบน้ำที่อุณหภูมิสูงออกไซด์

3 น้ำไม่โต้ตอบ

มันเป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดเกลือจากเกลือน้ำ

สามารถรับได้จากโลหะที่ใช้งานมากขึ้นจากสารละลายเกลือหรือออกไซด์ละลาย

ปฏิสัมพันธ์โลหะกับเกลือ

หากเกลือละลายในน้ำจากนั้นอะตอมขององค์ประกอบโลหะในนั้นสามารถทดแทนได้โดยอะตอมขององค์ประกอบที่ใช้งานมากขึ้น หากคุณดื่มด่ำกับสารละลายของ Kupu (II) ของซัลเฟตแผ่นเหล็กหลังจากนั้นไม่นานมันจะเน้นทองแดงในรูปแบบของการบินสีแดง:

แต่ถ้าไม่มีแผ่นเงินเข้าไปในสารละลายของซัลเฟตดัมพ์ (II) แล้วจะไม่มีปฏิกิริยา:

CupUps สามารถแทนที่ด้วยโลหะที่อยู่ทางซ้ายในกิจกรรมโลหะจำนวนมาก อย่างไรก็ตามโลหะที่ยืนอยู่ที่จุดเริ่มต้นของแถว - โซเดียมโพแทสเซียม ฯลฯ - สำหรับสิ่งนี้ไม่เหมาะเพราะพวกเขามีความกระตือรือร้นที่พวกเขาจะโต้ตอบกับเกลือ แต่ด้วยน้ำที่เกลือนี้ละลาย

การกระจัดของโลหะจากเกลือไปจนถึงโลหะที่ใช้งานมากขึ้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมสำหรับการสกัดโลหะ

ปฏิสัมพันธ์โลหะกับออกไซด์

องค์ประกอบโลหะออกไซด์สามารถโต้ตอบกับโลหะได้ โลหะที่ใช้งานมากขึ้นแทนที่ออกไซด์ที่ใช้งานน้อยลง:

แต่ในทางตรงกันข้ามกับการมีปฏิสัมพันธ์ของโลหะที่มีเกลือในกรณีนี้ออกไซด์จะต้องละลายเพื่อให้เกิดปฏิกิริยา สำหรับการผลิตโลหะจากออกไซด์โลหะใด ๆ สามารถใช้งานได้ซึ่งตั้งอยู่ในแถวของกิจกรรมทางด้านซ้ายแม้แต่โซเดียมและโพแทสเซียมที่ใช้งานมากที่สุดเพราะในน้ำที่หลอมเหลวออกไซด์ไม่ได้มีอยู่

การมีปฏิสัมพันธ์ของโลหะที่มีออกไซด์ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อแยกโลหะอื่น ๆ โลหะที่ใช้งานได้จริง - วิธีอลูมิเนียมสำหรับวิธีนี้ มันแพร่หลายมากพอในธรรมชาติและราคาถูกในการผลิต นอกจากนี้คุณยังสามารถใช้โลหะที่ใช้งานได้มากขึ้น (แคลเซียมโซเดียมโพแทสเซียม) แต่พวกเขาส่วนแรกอลูมิเนียมที่มีราคาแพงกว่าและประการที่สองผ่านกิจกรรมทางเคมีสูงพิเศษพวกเขาเป็นเรื่องยากมากที่จะรักษาในโรงงาน วิธีการสกัดโลหะโดยใช้อลูมิเนียมเรียกว่า aluminotherm

เป็นที่ชัดเจนว่าไม่มีอะไรที่เข้าใจได้

เราจะวิเคราะห์กระบวนการที่สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อแผ่นโลหะถูกแช่ลงในสารละลายเกลือของโลหะเดียวกันซึ่งแผ่นนั้นผลิตขึ้นซึ่งในกรณีดังกล่าวเรียกว่า อิเล็กโทรด.

มีสองตัวเลือกเป็นไปได้

ตัวเลือกที่ 1 . อิเล็กโทรดทำจากโลหะซึ่งเป็นตัวแทนการลดที่ใช้งานอยู่ (เขาไม่ "รู้สึกเสียใจที่ให้อิเล็กตรอนของเขา) ปล่อยให้มันพูดสังกะสี

หลังจากอิเล็กโทรดสังกะสีถูกแช่ในสารละลาย Dipoles น้ำที่มีอยู่ในการแก้ปัญหาเริ่มดึงดูดส่วนหนึ่งของอะตอมสังกะสีซึ่งส่งไปยังโซลูชันในรูปแบบของไอออนชุ่มชื้น แต่มันก็ทิ้งอิเล็กตรอนไว้บนพื้นผิวของ อิเล็กโทรด

ฉัน 0 + mh 2 o →ฉัน n + · mh 2 o + ne - ฉัน 0 →ฉัน n + + ne -

ค่อยๆพื้นผิวของอิเล็กโทรดสังกะสีสะสมอิเล็กตรอนลบ "ที่ถูกทิ้งร้าง" มากขึ้นอิเล็กโทรดสังกะสีจะได้รับประจุลบ ควบคู่ไปกับกระบวนการนี้จำนวนของไอออนสังกะสีที่มีประจุบวกเพิ่มขึ้นซึ่งทิ้งอิเล็กโทรด Cations สังกะสีเริ่มดึงดูดอิเล็กโทรดที่มีประจุลบซึ่งเป็นผลมาจากการแก้ปัญหาอิเล็กโทรดที่เรียกว่าบนขอบ ชั้นไฟฟ้าคู่ (DES)

ตัวเลือก 2. อิเล็กโทรดทำจากโลหะซึ่งเป็นตัวแทนลดความอ่อนแอ (มันเป็น "ขออภัย" ที่ส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอน) ปล่อยให้บทบาทของทองแดงเล่นโลหะดังกล่าว ดังนั้นไอออนทองแดงที่มีอยู่ในสารละลายเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง เมื่ออิเล็กโทรดทองแดงถูกแช่เข้าไปในสารละลายส่วนหนึ่งของไอออนทองแดงเริ่มสัมผัสพื้นผิวของอิเล็กโทรดและถูกกู้คืนเนื่องจากอิเล็กตรอนฟรีที่มีอยู่ในทองแดง

ฉัน n + + ne - →ฉัน 0

มีกระบวนการย้อนกลับเวอร์ชัน 1. ค่อยๆเพิ่มปริมาณทองแดงมากขึ้นบนพื้นผิวของอิเล็กโทรด การกู้คืนไอออนการเรียกเก็บค่าใช้จ่ายแผ่นทองแดงในเชิงบวกเนื่องจากค่าใช้จ่ายเพิ่มอิเล็กโทรดทองแดงในเชิงบวกมากขึ้นเรื่อย ๆ ที่มีประจุลบไอออนดังนั้นชั้นไฟฟ้าสองชั้นจะเกิดขึ้น แต่ขั้วย้อนกลับมากกว่าในรุ่นที่ 1

ที่เกิดขึ้นบนชายแดน สารละลายอิเล็กโทรด ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นเรียกว่า ศักยภาพอิเล็กโทรด.

วัดศักยภาพดังกล่าวเป็นเรื่องยากมาก หากต้องการออกจากสถานการณ์ที่ยากลำบากพวกเขาตัดสินใจที่จะไม่ได้ค่าสัมบูรณ์ แต่ญาติในขณะที่เป็นข้อมูลอ้างอิงเราตัดสินใจที่จะใช้ศักยภาพของอิเล็กโทรดไฮโดรเจนนำมาใช้เท่ากับศูนย์

ศักยภาพของอิเล็กโทรดโลหะที่เฉพาะเจาะจงขึ้นอยู่กับลักษณะของโลหะความเข้มข้นและอุณหภูมิของสารละลาย

เนื่องจากโลหะอัลคาไลน์และอัลคาไลน์โลกในการแก้ปัญหาน้ำกำลังทำปฏิกิริยากับน้ำ - ศักยภาพอิเล็กโทรดของพวกเขาจะถูกคำนวณในทางทฤษฎี

โลหะทั้งหมดจะถูกนำมาตามลำดับการเพิ่มมูลค่าของศักยภาพอิเล็กโทรดมาตรฐานของพวกเขา - หมายเลขดังกล่าวเรียกว่า แรงดันไฟฟ้าโลหะไฟฟ้า:

สิ่งที่แสดงศักยภาพอิเล็กโทรด

ศักยภาพของอิเล็กโทรดสะท้อนให้เห็นถึงค่าตัวเลขของความสามารถของโลหะในการให้อิเล็กตรอนหรือการคืนค่าการพูดในคำอื่น ๆ สะท้อนให้เห็นถึงกิจกรรมทางเคมีของโลหะ

ด้านซ้ายในแถวทางเคมีไฟฟ้าเป็นโลหะ (ดูด้านบน) ยิ่งสามารถให้อิเล็กตรอนได้ง่ายขึ้น I.e. มีการใช้งานมากขึ้นมันมีผลกับองค์ประกอบอื่น ๆ

หากคุณเอาสุดขั้วแล้ว:

• ลิเธียมเป็นตัวแทนการลดที่แข็งแกร่งที่สุดและลิเธียมไอออนเป็นตัวออกซิไดเซอร์ที่อ่อนแอที่สุด
• ทองคำตัวแทนลดที่อ่อนแอที่สุดและไอออนทองคำเป็นตัวแทนออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่งที่สุด

บทกวับที่เกิดขึ้นจากชุดเคมีไฟฟ้าของแรงดันไฟฟ้าโลหะ:

• โลหะแทนที่โลหะอื่น ๆ ทั้งหมดจากเกลือที่ยืนอยู่ในแถวทางด้านขวาของมัน (ซึ่งเป็นตัวแทนลดความอ่อนแอมากขึ้น);
• โลหะมีค่าลบของศักยภาพอิเล็กโทรด, I.e. เป็นของด้านซ้ายของไฮโดรเจน, แทนที่มันจากกรด;
• โลหะที่ใช้งานมากที่สุดที่มีค่าต่ำสุดของศักยภาพอิเล็กโทรด (เหล่านี้เป็นโลหะจากลิเธียมไปยังโซเดียม) ในการแก้ปัญหาน้ำก่อนทำปฏิกิริยากับน้ำก่อน

ควรสังเกตว่าตำแหน่งของโลหะในตารางธาตุและตำแหน่งของโลหะเดียวกันในแถวทางเคมีไฟฟ้าของความเครียดแตกต่างกันเล็กน้อย ความจริงนี้อธิบายว่าค่าของศักยภาพของอิเล็กโทรดขึ้นอยู่กับพลังงานที่จำเป็นสำหรับการแยกอิเล็กตรอนจากอะตอมที่แยกได้ แต่พลังงานที่จำเป็นในการทำลายคริสตัลขัดแตะ + พลังงานซึ่งเปิดตัวในระหว่างการชุ่มชื้นของไอออนยังรวมถึง

ระบบเคมีไฟฟ้า

ลักษณะทั่วไป

เคมีไฟฟ้า - ส่วนของเคมีซึ่งศึกษากระบวนการของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นและการแปลงพลังงานเคมีเป็นไฟฟ้า (องค์ประกอบ Galvanic) รวมถึงการดำเนินการตามปฏิกิริยาทางเคมีเนื่องจากต้นทุนไฟฟ้า (กระแสไฟฟ้า) กระบวนการทั้งสองนี้มีลักษณะทั่วไปที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคนิคสมัยใหม่

องค์ประกอบ Galvanic ใช้เป็นแหล่งพลังงานอิสระและพลังงานขนาดเล็กสำหรับเครื่องจักรอุปกรณ์วิทยุและอุปกรณ์ควบคุม ด้วยความช่วยเหลือของกระแสไฟฟ้าที่ได้รับสารต่าง ๆ พื้นผิวสร้างผลิตภัณฑ์ของรูปแบบที่ต้องการ

กระบวนการทางเคมีไฟฟ้าไม่ได้รับประโยชน์จากบุคคลเสมอไปและบางครั้งก็ก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากทำให้เกิดการกัดกร่อนและการทำลายโครงสร้างโลหะ หากต้องการใช้กระบวนการทางเคมีไฟฟ้าและจัดการกับปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์พวกเขาจะต้องศึกษาและสามารถปรับได้

เหตุผลในการเกิดขึ้นของปรากฏการณ์ทางเคมีไฟฟ้าคือการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนหรือการเปลี่ยนแปลงในระดับของการเกิดออกซิเดชันของอะตอมของสารที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางเคมีไฟฟ้านั่นคือปฏิกิริยาการลดออกซิเดชันที่เกิดขึ้นในระบบที่แตกต่างกัน ในปฏิกิริยาการลดออกซิเดชั่นอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนจากเอเจนต์การลดลงในเอเจนต์ออกซิไดซ์โดยตรง หากกระบวนการของการเกิดออกซิเดชันและการฟื้นฟูนั้นแบ่งเป็นเชิงพื้นที่และอิเล็กตรอนจะถูกส่งโดยตัวนำโลหะแล้วระบบดังกล่าวจะเป็นองค์ประกอบ Galvanic สาเหตุของการเกิดขึ้นและการไหลของกระแสไฟฟ้าในองค์ประกอบ Galvanic คือความแตกต่างในศักยภาพ

ศักยภาพอิเล็กโทรด ศักยภาพการวัดอิเล็กโทรด

หากคุณใช้แผ่นโลหะใด ๆ และละเว้นมันลงในน้ำแล้วชั้นผิวของพื้นผิวภายใต้การกระทำของโมเลกุลน้ำขั้วโลกจะถูกฉีกขาดและชุ่มชื้นกับของเหลว อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวค่าใช้จ่ายของเหลวในเชิงบวกและโลหะเป็นลบเนื่องจากมีอิเล็กตรอนส่วนเกิน การสะสมของไอออนโลหะในของเหลวเริ่มชะลอการสลายตัวของโลหะ ติดตั้ง Equilibrium ที่ติดตั้งแล้ว

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

สถานะของดุลยภาพขึ้นอยู่กับทั้งกิจกรรมของโลหะและความเข้มข้นของไอออนในการแก้ปัญหา ในกรณีของโลหะที่ใช้งานอยู่ในแถวแรงดันไฟฟ้าต่อไฮโดรเจนการโต้ตอบกับโมเลกุลน้ำขั้วโลกสิ้นสุดลงด้วยการแยกจากพื้นผิวของไอออนโลหะในเชิงบวกและการเปลี่ยนแปลงของไอออนชุ่มชื้นกับโซลูชัน (รูปที่. b) การชาร์จโลหะในเชิงลบ กระบวนการคือการเกิดออกซิเดชัน เนื่องจากความเข้มข้นของไอออนเพิ่มขึ้นพื้นผิวจะกลายเป็นกระบวนการย้อนกลับ - การฟื้นฟูไอออน แหล่งท่องเที่ยวไฟฟ้าสถิตระหว่าง Cations ในการแก้ปัญหาและอิเล็กตรอนส่วนเกินบนพื้นผิวจะเป็นเลเยอร์ไฟฟ้าสองชั้น สิ่งนี้นำไปสู่การเกิดขึ้นของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างศักยภาพในขอบเขตของโลหะและของเหลวหรือการกระโดดที่มีศักยภาพ ความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างโลหะและสภาพแวดล้อมทางน้ำโดยรอบเรียกว่า ศักยภาพอิเล็กโทรด เมื่อโลหะถูกแช่ลงในสารละลายเกลือของโลหะนี้ดุลยภาพจะถูกเปลี่ยน การเพิ่มความเข้มข้นของไอออนของโลหะนี้ในการแก้ปัญหาช่วยให้กระบวนการขนส่งของไอออนจากการแก้ปัญหาเป็นโลหะ โลหะที่มีไอออนมีความสามารถที่สำคัญในการเปลี่ยนไปใช้โซลูชันจะถูกเรียกเก็บเงินและในการแก้ปัญหาดังกล่าวในเชิงบวก แต่ในระดับที่น้อยกว่าในน้ำสะอาด

สำหรับโลหะที่ไม่ใช้งานความเข้มข้นของไอออนโลหะในสารละลายมีขนาดเล็กมาก หากโลหะดังกล่าวถูกแช่ในสารละลายเกลือของโลหะนี้แล้วไอออนที่มีประจุบวกจะถูกเน้นบนโลหะที่มีความเร็วมากกว่าการเปลี่ยนแปลงของไอออนจากโลหะเข้าไปในสารละลาย พื้นผิวของโลหะจะได้รับประจุบวกและการแก้ปัญหาเป็นลบเนื่องจากไอแอรินเกลือส่วนเกิน และในกรณีนี้บนเส้นขอบโลหะ - วิธีการแก้ปัญหาเกิดขึ้นชั้นไฟฟ้าคู่ดังนั้นความแตกต่างที่แน่นอนในศักยภาพ (รูปที่ B) ในกรณีที่พิจารณาแล้วศักยภาพของอิเล็กโทรดเป็นบวก

รูปที่. กระบวนการเปลี่ยนโลหะของโลหะเป็นวิธีการแก้ปัญหา:

a - ดุลยภาพ; B - การสลายตัว; ในการสะสม

ศักยภาพของอิเล็กโทรดแต่ละตัวขึ้นอยู่กับลักษณะของโลหะความเข้มข้นของไอออนในการแก้ปัญหาและอุณหภูมิ หากโลหะถูกละติุนเป็นวิธีการแก้ปัญหาของเกลือที่มีหนึ่ง MET MOL ของ 1 DM 3 (กิจกรรมที่เป็น 1) ศักยภาพของอิเล็กโทรดจะเป็นค่าคงที่ที่อุณหภูมิ 25 o C และแรงดัน 1 ATM ศักยภาพนี้เรียกว่า ศักยภาพไฟฟ้ามาตรฐาน (e)

ไอออนโลหะที่มีประจุบวกเจาะเข้าไปในการแก้ปัญหาและเคลื่อนย้ายในฟิลด์ที่มีศักยภาพของส่วนการแก้ปัญหาโลหะใช้พลังงาน พลังงานนี้ได้รับการชดเชยจากการดำเนินการของการขยายความร้อนจากความเข้มข้นของไอออนที่เพิ่มขึ้นบนพื้นผิวเพื่อการแก้ปัญหาที่เล็กกว่า ไอออนบวกสะสมอยู่ในชั้นพื้นผิวใกล้กับความเข้มข้น จาก เกี่ยวกับ จากนั้นไปที่วิธีการแก้ปัญหาที่ความเข้มข้นของไอออนฟรี จาก. การทำงานของสนาม ENF Electric นั้นเท่ากับการดำเนินงานของความร้อนของการขยายตัวของ RTLN (พร้อม O / C) การใช้งานทั้งการแสดงออกของงานสามารถลบปริมาณที่มีศักยภาพได้

en f \u003d rtln (พร้อม o / c), -e \u003d rtln (c / c o) / nf,

ที่ E คือศักยภาพของโลหะใน; r เป็นค่าคงที่ก๊าซสากล J / Mol เพื่อ; t - อุณหภูมิ, k; n - ค่าใช้จ่ายของไอออน; f - จำนวนฟาราเดย์; C คือความเข้มข้นของไอออนฟรี;

c O คือความเข้มข้นของไอออนในชั้นผิว

วัดปริมาณที่มีศักยภาพโดยตรงเป็นไปไม่ได้เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดการทดลองกับ O ค่าของศักยภาพของขั้วไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับขนาดของอิเล็กโทรดอื่น ๆ ได้รับการพิจารณาการทดลองศักยภาพที่มีเงื่อนไขเป็นศูนย์ การเปรียบเทียบอิเล็กโทรดหรืออิเล็กโทรดมาตรฐานดังกล่าว อิเล็กโทรดไฮโดรเจนปกติ (n.v.e. ) . อุปกรณ์อิเล็กโทรดไฮโดรเจนจะแสดงในรูป ประกอบด้วยแผ่นแพลทินัมเคลือบด้วยทองคำขาวที่ตกตะกอนด้วยไฟฟ้า อิเล็กโทรดถูกแช่ในการแก้ปัญหา 1M ของกรดซัลฟูริก (กิจกรรมของไอออนไฮโดรเจนคือ 1 mol / dm 3) และถูกล้างด้วยเจ็ทของไฮโดรเจนก๊าซภายใต้แรงดัน 101 KPA และ T \u003d 298 K เมื่อแพลตตินัมอิ่มตัวด้วยไฮโดรเจน บนพื้นผิวโลหะสมดุลจะถูกสร้างขึ้นกระบวนการทั้งหมดจะแสดงโดยสมการ

2n + + 2e ↔ h 2 .

หากแผ่นโลหะถูกแช่ในการแก้ปัญหาเกลือ 1M ของโลหะนี้ให้เชื่อมต่อตัวนำภายนอกด้วยอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานและโซลูชั่นที่มีคีย์อิเล็กโทรไลต์จากนั้นเราได้รับองค์ประกอบ Galvanic (รูปที่ 32) แรงแม่เหล็กไฟฟ้าขององค์ประกอบ Galvanic นี้จะเป็นค่า ศักยภาพไฟฟ้ามาตรฐานของโลหะนี้ (E เกี่ยวกับ ).

โครงร่างการวัดความจุไฟฟ้ามาตรฐาน

สัมพันธ์กับอิเล็กโทรดไฮโดรเจน

การใช้โซลูชั่นสังกะสีซัลเฟตในโซลูชัน Zinc ซัลเฟต 1 ม. และเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนเราได้รับองค์ประกอบ Galvanic ซึ่งจะถูกเขียนดังนี้

(-) zn / zn 2+ // 2H + / H 2, PT (+)

ในแผนภาพหนึ่งลักษณะหมายถึงขอบเขตของส่วนระหว่างอิเล็กโทรดและสารละลายคุณสมบัติสองประการ - ขอบเขตระหว่างโซลูชัน ขั้วบวกถูกบันทึกไว้ทางด้านซ้ายแคโทดทางด้านขวา ในองค์ประกอบดังกล่าว zn o + 2h + \u003d zn 2+ + h 2 ปฏิกิริยาถูกดำเนินการและอิเล็กตรอนตามวงจรรอบนอกกำลังเคลื่อนย้ายจากสังกะสีไปยังอิเล็กโทรดไฮโดรเจน ศักยภาพอิเล็กโทรดมาตรฐานของอิเล็กโทรดสังกะสี (-0.76 v)

การใช้แผ่นทองแดงเป็นอิเล็กโทรดภายใต้เงื่อนไขที่ระบุร่วมกับอิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานเราได้รับองค์ประกอบ Galvanic

(-) PT, H 2 / 2H + // CU 2+ / CU (+)

ในกรณีนี้เกิดปฏิกิริยา: CU 2+ + H 2 \u003d Cu O + 2H + อิเล็กตรอนตามวงจรรอบนอกจะถูกย้ายจากอิเล็กโทรดไฮโดรเจนไปยังอิเล็กโทรดทองแดง ศักยภาพอิเล็กโทรดมาตรฐานของอิเล็กโทรดทองแดง (+0.34 v)

จำนวนของศักยภาพอิเล็กโทรดมาตรฐาน (แรงดันไฟฟ้า) สมการ Nernsta

มีโลหะตามลำดับการเพิ่มศักยภาพขั้วไฟฟ้ามาตรฐานของพวกเขาได้รับความเครียดจำนวนมากของ Nikolai Nikolayevich Beketova (1827-1911) หรือจำนวนของศักยภาพขั้วไฟฟ้ามาตรฐาน ค่าตัวเลขของศักยภาพอิเล็กโทรดมาตรฐานสำหรับจำนวนของโลหะที่มีความสำคัญทางเทคนิคจะแสดงในตาราง

จำนวนของโลหะแรงดันไฟฟ้า

จำนวนของความเครียดมีลักษณะคุณสมบัติบางอย่างของโลหะ:

1. ค่าที่ลดลงของศักยภาพของขั้วไฟฟ้าของโลหะซึ่งมีการใช้งานทางเคมีมากขึ้นเท่านั้นที่จะออกซิไดซ์ได้ง่ายขึ้นและยากที่จะเรียกคืนจากไอออน โลหะที่ใช้งานอยู่ในธรรมชาติมีอยู่ในรูปแบบของสารประกอบ NA, K, ... พบได้ในธรรมชาติทั้งในรูปแบบของสารประกอบและในสถานะอิสระของ CU, AG, HG; AU, PT - เฉพาะในรัฐอิสระ

2. โลหะที่มีศักยภาพขั้วลบเกินกว่าแมกนีเซียมบีบไฮโดรเจนจากน้ำ

3. โลหะที่หันหน้าไปทางแถวของแรงดันไฟฟ้าต่อไฮโดรเจนบีบไฮโดรเจนจากการแก้ปัญหาของกรดเจือจาง (สารประจุลบซึ่งไม่มีคุณสมบัติออกซิเดชัน);

4. โลหะโลหะแต่ละชิ้นไม่ย่อยสลายน้ำแทนที่โลหะมีค่าที่เป็นบวกมากขึ้นของศักยภาพอิเล็กโทรดจากการแก้ปัญหาของเกลือ

5. โลหะจำนวนมากมีความโดดเด่นด้วยค่าของศักยภาพอิเล็กโทรดเท่าใดค่าของ E.D.S. องค์ประกอบ Galvanic ที่สร้างขึ้นบนพวกเขา

การพึ่งพาของขนาดของศักยภาพอิเล็กโทรด (E) เกี่ยวกับลักษณะของโลหะกิจกรรมของไอออนในการแก้ปัญหาและอุณหภูมิจะแสดงโดยสมการ Nernst

e i \u003d e เกี่ยวกับฉัน + rtln (a me n +) / nf,

ศักยภาพของขั้วไฟฟ้ามาตรฐานของโลหะอยู่ที่ไหน ME N + คือกิจกรรมของไอออนโลหะในการแก้ปัญหา ด้วยอุณหภูมิมาตรฐาน 25 o C สำหรับการแก้ปัญหาเจือจางการแทนที่กิจกรรม (a) ที่มีความเข้มข้น (c), ลอการิทึมธรรมชาติทศนิยมและการแทนที่ค่าของ r, t และ f เราได้รับ

e \u003d e เกี่ยวกับฉัน + (0.059 / n) LGC

ตัวอย่างเช่นสำหรับขั้วไฟฟ้าสังกะสีที่วางอยู่ในสารละลายเกลือความเข้มข้นของ ZN 2+ × MH 2 O abbrevorately แสดงถึง Zn 2+ แล้ว

e zn \u003d e เกี่ยวกับ zn + (0.059 / n) lg [zn 2+]

ถ้า \u003d 1 mol / dm 3, จากนั้น e zn \u003d e เกี่ยวกับ zn

องค์ประกอบไฟฟ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของพวกเขา

โลหะสองตัวแช่ในการแก้ปัญหาของเกลือของพวกเขาที่เชื่อมต่อกันโดยตัวนำเป็นองค์ประกอบ Galvanic องค์ประกอบ Galvanic แรกถูกคิดค้นโดย Alexander Volt ในปี 1800 องค์ประกอบประกอบด้วยแผ่นทองแดงและสังกะสีที่คั่นด้วยสารละลายที่ปิดและชุบกรดซัลฟูริก ด้วยสารประกอบที่สม่ำเสมอของแผ่นจำนวนมากองค์ประกอบ Volta มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สำคัญ (เอ็ด)

การเกิดขึ้นของกระแสไฟฟ้าในองค์ประกอบ Galvanic นั้นเกิดจากความแตกต่างระหว่างศักยภาพของขั้วไฟฟ้าของโลหะที่ทำและมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่ไหลผ่านอิเล็กโทรด พิจารณาผลงานขององค์ประกอบ Galvanic เกี่ยวกับตัวอย่างขององค์ประกอบทองแดง - สังกะสี (J. Daniel - B. Jacobi)

รูปแบบขององค์ประกอบ Galvanic ทองแดง - สังกะสีของ Daniel-Jacobi

บนอิเล็กโทรดสังกะสีลดลงไปที่โซลูชั่นสังกะสีซัลเฟต (c \u003d 1 mol / dm 3), ออกซิเดชั่นสังกะสี (การสลายตัวของสังกะสี) zn o - 2e \u003d zn 2+ เกิดขึ้น อิเล็กตรอนมาถึงห่วงโซ่นอก ZN - แหล่งที่มาของอิเล็กตรอน แหล่งที่มาของอิเล็กตรอนนั้นถือว่าเป็นอิเล็กโทรดลบ - ขั้วบวก บนอิเล็กโทรดที่ทำจากทองแดงที่แช่อยู่ในโซลูชันคอปเปอร์ซัลเฟต (C \u003d 1 mol / dm 3) ไอออนโลหะจะได้รับการกู้คืน อะตอมทองแดงตกตะกอนใน CU 2+ + 2E \u003d อิเล็กโทรด Cu อิเล็กโทรดทองแดงเป็นบวก มันเป็นแคโทด ในเวลาเดียวกันส่วนหนึ่งของ 4 ไอออน 2- กำลังเคลื่อนที่ผ่านสะพานเกลือในภาชนะที่มีทางออกของ Znso 4 . หลังจากสมการของกระบวนการที่เกิดขึ้นบนขั้วบวกและแคโทดเราได้รับสมการทั้งหมด

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

หรือในรูปแบบโมเลกุล

นี่เป็นปฏิกิริยาออกซิเดชั่นธรรมดา - ปฏิกิริยาการฟื้นฟูสมรรถภาพเกิดขึ้นบนเขตแดนของ Metal Mortar พลังงานไฟฟ้าขององค์ประกอบ Galvanic ได้รับเนื่องจากปฏิกิริยาเคมี องค์ประกอบ Galvanic ที่ถือว่าสามารถเขียนได้เป็นโครงการเคมีไฟฟ้าโดยย่อ

(-) zn / zn 2+ // cu 2+ / cu (+)

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการดำเนินงานขององค์ประกอบ Galvanic คือความแตกต่างของศักยภาพที่เรียกว่า พลังงานไฟฟ้าขององค์ประกอบ Galvanic (ED) . e.d.s. องค์ประกอบการใช้งานไฟฟ้าการดำเนินงานใด ๆ เป็นบวก เพื่อคำนวณ EDS องค์ประกอบ Galvanic เป็นสิ่งจำเป็นจากขนาดของศักยภาพในเชิงบวกมากขึ้นในการใช้ขนาดที่มีศักยภาพในเชิงบวกน้อยลง ดังนั้นเช่นกัน องค์ประกอบ Galvanic ทองแดงสังกะสีภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน (t \u003d 25 o c, c \u003d 1 mol / dm 3, p \u003d 1 atm) เท่ากับความแตกต่างระหว่างศักยภาพของขั้วไฟฟ้ามาตรฐานของทองแดง (แคโทด) และสังกะสี (ขั้วบวก) นั่นคือ

e.d.s. = e ov กับ u 2+ / cu - e o zn 2+ / zn \u003d +0.34 v - (-0.76 v) \u003d +1.10 V.

คู่กับสังกะสีไอออน CU 2+ ได้รับการกู้คืน

ความแตกต่างในศักยภาพของอิเล็กโทรดที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการสามารถสร้างขึ้นโดยใช้โซลูชันเดียวกันของความเข้มข้นที่แตกต่างกันและขั้วไฟฟ้าเดียวกัน องค์ประกอบ Galvanic ดังกล่าวเรียกว่า ความเข้มข้น และใช้งานได้เนื่องจากการปรับระดับของความเข้มข้นของสารละลาย ตัวอย่างคือองค์ประกอบที่ทำจากอิเล็กโทรดไฮโดรเจนสองตัว

PT, H 2 / H 2 ดังนั้น 4 (c`) // h 2 so 4 (c`) / h 2, pt,

ที่ไหน '\u003d `; ด้วย `` \u003d ``

ถ้า p \u003d 101 KPA กับ '< с``, то его э.д.с. при 25 о С определяется уравнением

E \u003d 0.059LG (ด้วย '/ s`)

ด้วย c` \u003d 1 mol-ion / dm 3 eds องค์ประกอบจะถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนในโซลูชันที่สองนั่นคือ E \u003d 0.059LGC`` \u003d -0.059 pH

การกำหนดความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนและดังนั้นค่า pH ของการวัดปานกลางเช่นกัน องค์ประกอบ Galvanic ที่สอดคล้องกันเรียกว่า potentiometry

แบตเตอรี่

แบตเตอรี่ เรียกว่าองค์ประกอบ Galvanic ของการกระทำที่นำกลับมาใช้ใหม่และสามารถย้อนกลับได้ พวกเขาสามารถแปลงพลังงานเคมีสะสมเป็นไฟฟ้าในระหว่างการคายประจุและไฟฟ้าในสารเคมีสร้างสต็อกในกระบวนการชาร์จ ตั้งแต่ E.D.S. แบตเตอรี่มีขนาดเล็กในระหว่างการใช้งานมักจะเชื่อมต่อในแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ตะกั่ว . แบตเตอรี่ตะกั่วประกอบด้วยแผ่นตะกั่วที่มีรูพรุนสองแผ่นซึ่งเป็นหนึ่งในนั้น (ลบ) หลังจากการชาร์จมีสารเติมเต็ม - ฟองน้ำที่ใช้งานอยู่และอื่น ๆ (บวก) - ตะกั่วไดออกไซด์ แผ่นทั้งสองแช่ในสารละลาย 25-30% ของกรดซัลฟูริก (รูปที่ 35) รูปแบบแบตเตอรี่

(-) pb / p -p h 2 so 4 / pbo 2 / pb (+) .

ก่อนที่จะชาร์จในรูขุมขนของอิเล็กโทรดนำวางที่มีอยู่นอกเหนือไปจากเครื่องผูกอินทรีย์ของการออกไซด์ตะกั่ว PBO อันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์ของการออกไซด์ตะกั่วที่มีกรดซัลฟูริกในรูขุมขนของแผ่นอิเล็กโทรดตะกั่วซัลเฟตถูกสร้างขึ้น

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

ชาร์จแบตเตอรี่ข้ามกระแสไฟฟ้า

การปล่อยกระบวนการ

กระบวนการทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่สามารถแสดงได้ดังต่อไปนี้

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์ (กรดซัลฟูริก) เพิ่มขึ้นและเมื่อปล่อยลดลง โดยความหนาแน่นของอิเล็กโทรไลต์พวกเขาตัดสินระดับการอุดตันของแบตเตอรี่ e.d.s. แบตเตอรี่ตะกั่ว 2.1 V.

ประโยชน์ แบตเตอรี่ตะกั่วเป็นความจุไฟฟ้าขนาดใหญ่ความเสถียรในการทำงานเป็นจำนวนมากของรอบ (ชาร์จคายประจุ) ข้อเสีย - มวลขนาดใหญ่และดังนั้นความจุเฉพาะเล็กน้อยการเปิดตัวไฮโดรเจนในระหว่างการชาร์จไม่รัดกุมในการปรากฏตัวของสารละลายที่เข้มข้นของกรดซัลฟูริก ในแง่นี้แบตเตอรี่อัลคาไลน์ที่ดีกว่า

แบตเตอรี่อัลคาไลน์ เหล่านี้รวมถึงนิกเกิลแคดเมียมและแบตเตอรี่เหล็กนิกเกิล T. Edison

แผนภูมิแบตเตอรี่เอดิสันและแบตเตอรี่ตะกั่ว

โทมัสเอดิสัน (1847-1931)

พวกเขามีความคล้ายคลึงกัน ความแตกต่างประกอบด้วยวัสดุของแผ่นอิเล็กโทรดลบ ในกรณีแรกพวกเขาเป็นแคดเมียมในเหล็กที่สอง อิเล็กโทรไลต์เป็นวิธีแก้ปัญหาของ con ω \u003d 20% . แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมมีความสำคัญในทางปฏิบัติที่ยิ่งใหญ่ที่สุด รูปแบบแบตเตอรี่ Cadmium-Nickel

(-) ซีดี / โซลูชัน KOH / NI 2 O 3 / NI (+)

การทำงานของแบตเตอรี่แคดเมียมนิกเกิลขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาของรีดอกซ์กับการมีส่วนร่วมของ Ni 3+

e.d.s. แบตเตอรี่แคดเมียมนิกเกิลที่มีประจุเป็น 1.4 V

ตารางแสดงลักษณะของแบตเตอรี่เอดิสันและแบตเตอรี่ตะกั่ว

ในตำราของเคมีด้วยการนำเสนอของธีม "กรด" ในรูปแบบหนึ่งหรืออื่น ๆ ที่เรียกว่าหลายชนิดของโลหะที่มีการกล่าวถึงการรวบรวมซึ่งมักจะเกิดจาก Beketov

ตัวอย่างเช่นในตำราเรียนที่พบมากที่สุดสำหรับเกรด 8 G. E. Rudzitis และ F. G. Feldman (จากปี 1989 ถึง 1995 เขาได้รับการตีพิมพ์ด้วยการไหลเวียนทั้งหมด 8.3 ล้านเล่ม) ต่อไปนี้กล่าว มันเป็นเรื่องง่ายที่จะทำให้แน่ใจว่าแมกนีเซียมตอบสนองอย่างรวดเร็วด้วยกรด (ในตัวอย่างของกรดไฮโดรคลอริก) ค่อนข้างช้าลง - สังกะสีแม้แต่เหล็กที่ช้าลงและทองแดงที่มีกรดไฮโดรคลอริกไม่ตอบสนอง "การทดลองที่คล้ายกันได้ทำโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย N. N. Beketov - พวกเขาเขียนผู้เขียนของตำราเรียน - ขึ้นอยู่กับการทดลองเขาทำฝูงชนของโลหะ: K, NA, MG, AL, ZN, FE, NI, SN, PB (H), Cu, HG, AG, PT, AU. ในแถวนี้โลหะทั้งหมดหันหน้าไปทางไฮโดรเจนสามารถขับไล่จากกรด " นอกจากนี้ยังมีรายงานว่า Beketov เป็น "ผู้ก่อตั้งเคมีกายภาพ ในปี 1863 หลากหลายของโลหะซึ่งเรียกว่าชื่อของนักวิทยาศาสตร์ " นอกจากนี้นักเรียนยังรายงานว่าในแถวของ Beketov โลหะที่ยืนทางซ้ายโลหะมีสิทธิ์ไปทางขวาของโซลูชั่นของพวกเขา ข้อยกเว้นคือโลหะที่ใช้งานมากที่สุด ข้อมูลที่คล้ายกันยังสามารถพบได้ในตำราเรียนและผลประโยชน์ของโรงเรียนอื่น ๆ ตัวอย่างเช่น: "นักเคมีชาวรัสเซีย N. N. Beketov สำรวจโลหะทั้งหมดและวางไว้ในกิจกรรมทางเคมีในจำนวนที่สำคัญ (จำนวนกิจกรรม)" ฯลฯ

อาจมีคำถามสองสามข้อ

คำถามแรก ก่อนการทดลองของ Beketov จริง ๆ (I. ถึงปี 1863) นักเคมีไม่ทราบว่าแมกนีเซียมสังกะสีเหล็กและโลหะอื่น ๆ อีกหลายชนิดทำปฏิกิริยากับกรดด้วยการปล่อยไฮโดรเจนและทองแดงปรอทเงินแพลทินัมและทองคำไม่มีทรัพย์สินนี้?

คำถามคือวินาที นักเคมีใด ๆ ไม่ได้สังเกตเห็น Beketov ว่าโลหะบางชนิดสามารถห้อมล้อมได้จากการแก้ปัญหาของเกลือของพวกเขา?

คำถามคือสาม ในหนังสือ V. A. Volkov, E. V. Vonsky, G. I. Kuznetsova "นักเคมียอดเยี่ยมของโลก หนังสืออ้างอิงชีวประวัติ "(M.: โรงเรียนมัธยมปลายปี 1991) กล่าวกันว่า Nikolai Nikolayevich Beketov (1827-1911) -" นักกายภาพบำบัดรัสเซียนักวิชาการ ... หนึ่งในผู้ก่อตั้งเคมีกายภาพ ... ตรวจสอบพฤติกรรมของกรดอินทรีย์ ที่อุณหภูมิสูง สังเคราะห์ (1852) Benzureid และ acetureide จำนวนของบทบัญญัติทางทฤษฎีเกี่ยวกับการพึ่งพาปฏิกิริยาของปฏิกิริยาของปฏิกิริยาของรีเอเจนต์และสภาพภายนอก ... กำหนดความร้อนของการก่อตัวของออกไซด์และ alkali โลหะคลอไรด์, ครั้งแรกที่ได้รับ (1870) zhydous alkali metal ออกไซด์ การใช้ความสามารถของอลูมิเนียมเพื่อเรียกคืนโลหะจากออกไซด์ของพวกเขาวางรากฐานของ aluminothermia ... ประธานสมาคมฟิสิกส์รัสเซียรัสเซีย .... " และไม่ใช่คำเกี่ยวกับการรวบรวมซีรีย์การกระจัดซึ่งได้ป้อน (ในทางตรงกันข้ามเช่นจาก Ureyids - อนุพันธ์ยูเรีย) ไปยังตำราเรียนที่ตีพิมพ์โดยการไหลเวียนของหลายล้านดอลลาร์!

มันแทบจะไม่จำเป็นที่จะต้องฟื้นผู้เขียนหนังสืออ้างอิงชีวประวัติในการให้อภัยการค้นพบที่สำคัญของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย: หลังจากทั้งหมด Di Mendeleev ผู้ซึ่งใครมากไม่สามารถตำหนิในการไม่เชื่อในตำราเรียนคลาสสิกของเขา "เช่นกันไม่เคยกล่าวถึงชุดการกระจัดของ Beketov แม้ว่า 15 เท่าหมายถึงงานต่าง ๆ ในการตอบคำถามเหล่านี้ทั้งหมดเราจะต้องทัวร์ประวัติศาสตร์ของวิชาเคมีเพื่อจัดการกับใครและเมื่อพวกเขาแนะนำกิจกรรมโลหะจำนวนหนึ่งซึ่งการทดลองใช้ N. N. Beketov และแถวสำคัญของเขาคืออะไร

คุณสามารถตอบคำถามสองข้อแรก แน่นอนว่าการเปิดตัวไฮโดรเจนจากกรดด้วยโลหะและตัวอย่างต่าง ๆ ของการเคลื่อนที่ของพวกเขาจากเกลือเป็นที่รู้จักกันมานานก่อน Bettov ตัวอย่างเช่นในหนึ่งในความเป็นผู้นำของนักเคมีชาวสวีเดนและ Mineralog Thornberna Ulaf Bergman ตีพิมพ์ในปี 1783 ขอแนะนำเมื่อวิเคราะห์แร่ Polymetallic เพื่อเป็นผู้นำและเงินจากโซลูชั่นด้วยแผ่นเหล็ก เมื่อคำนวณปริมาณธาตุเหล็กในแร่ควรคำนึงถึงส่วนหนึ่งของมันซึ่งย้ายไปเป็นโซลูชันจากแผ่น ในความเป็นผู้นำเดียวกัน Bergman เขียน: "โลหะสามารถออกจากโซลูชั่นโดยเกลือของพวกเขากับโลหะอื่น ๆ ในขณะที่บางลำดับถูกสังเกต ในแถวของสังกะสีเหล็ก, ตะกั่ว, ดีบุก, ทองแดง, เงินและสารประกอบสังกะสีธาตุสังกะสีเหล็ก ฯลฯ และแน่นอนว่าไม่ใช่ Bergman เป็นครั้งแรกที่ค้นพบปฏิกิริยาเหล่านี้: การสังเกตดังกล่าวกลับไปใช้เวลาในการเล่นแร่แปรธาตุ ตัวอย่างที่โด่งดังที่สุดของปฏิกิริยาดังกล่าวถูกนำมาใช้ในวัยกลางคนของ Charlatans ซึ่งเปิดเผยต่อสาธารณชน "การเปลี่ยนแปลง" ของเล็บเหล็กในทองคำสีแดงเมื่อพวกเขาลดตะปูลงในการแก้ปัญหาของซัลเฟตทองแดง ตอนนี้ปฏิกิริยานี้แสดงให้เห็นในบทเรียนเคมีที่โรงเรียน อะไรคือสาระสำคัญของทฤษฎี Beketov ใหม่คืออะไร? ก่อนการปรากฏตัวของอุณหพลศาสตร์เคมีการไหลของปฏิกิริยาในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางของนักเคมีได้อธิบายโดยแนวคิดของความสัมพันธ์ของร่างกายบางส่วนไปอีก Bergman คนเดียวกันตามปฏิกิริยาการกระจัดที่รู้จักกันดีได้พัฒนาทฤษฎีความสัมพันธ์การเลือกตั้งตั้งแต่ปี 1775 ตามทฤษฎีนี้ความสัมพันธ์ทางเคมีระหว่างสารทั้งสองภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ยังคงคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับมวลสัมพัทธ์ของสารปฏิกิริยา นั่นคือถ้าร่างกาย A และสัมผัสกับร่างกาย C จากนั้นเชื่อมต่อกับ C จะเป็นร่างกายที่มีความสัมพันธ์มากมาย ตัวอย่างเช่นเหล็กมีความสัมพันธ์ที่ดีขึ้นสำหรับออกซิเจนมากกว่าปรอทดังนั้นจึงจะออกซิไดซ์จากพวกเขาก่อน สันนิษฐานว่าทิศทางของปฏิกิริยาถูกกำหนดโดยเฉพาะกับความสัมพันธ์ทางเคมีของร่างกายปฏิกิริยาและปฏิกิริยาจะสิ้นสุดลง Bergman เป็นตารางของความสัมพันธ์ทางเคมีที่นักเคมีที่ใช้ก่อนการเริ่มต้นของศตวรรษที่ XIX ตารางเหล่านี้รวมโดยเฉพาะอย่างยิ่งกรดและฐานต่างๆ

เกือบพร้อมกันกับ Bergman, Chemist ฝรั่งเศส Claude Louis Bertoll ได้พัฒนาทฤษฎีอื่น ความสัมพันธ์ทางเคมียังเกี่ยวข้องกับการดึงดูดของร่างกายซึ่งกันและกัน แต่ข้อสรุปถูกสร้างขึ้นโดยผู้อื่น โดยการเปรียบเทียบกับกฎหมายของ Bertoll ที่ดึงดูดโลกเชื่อว่าในวิชาเคมีสถานที่น่าสนใจควรขึ้นอยู่กับมวลของร่างกายปฏิกิริยา ดังนั้นหลักสูตรของปฏิกิริยาและผลลัพธ์นั้นไม่เพียง แต่ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ทางเคมีของรีเอเจนต์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงปริมาณของพวกเขา ตัวอย่างเช่นหากร่างกาย A และ C สามารถตอบสนองกับ C ได้จากนั้นร่างกายที่มีการกระจายระหว่าง A และในความสัมพันธ์ต่อเนื่องและมวลชนและไม่มีปฏิกิริยาจะถึงจุดสิ้นสุดเนื่องจากความสมดุลจะเกิดขึ้นเมื่อ AC, Sun และฟรี A และ B จะมาพร้อมกันมันเป็นสิ่งสำคัญมากที่การกระจายระหว่าง A และ B อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับส่วนที่เกิน A หรือ V ดังนั้นจึงมีส่วนเกินขนาดใหญ่ร่างกายที่มีความสัมพันธ์เล็ก ๆ สามารถ "เลือก" ร่างกายด้วย "คู่ต่อสู้" ของมัน แต่ถ้าหนึ่งในผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา (ac หรือดวงอาทิตย์) จะถูกลบปฏิกิริยาจะผ่านไปยังจุดสิ้นสุดและเฉพาะผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นซึ่งทำให้ขอบเขตของการกระทำ

Burtoll มีข้อสรุปของเขาเองการสังเกตกระบวนการของการตกตะกอนจากการแก้ปัญหา การค้นพบเหล่านี้ฟังดูน่าแปลกใจอย่างยิ่งยกเว้นคำศัพท์ที่ล้าสมัย อย่างไรก็ตาม Bertoll เป็นทฤษฎีเชิงคุณภาพมันไม่ได้ให้วิธีการวัดขนาดของความสัมพันธ์

ความคืบหน้าของทฤษฎีเพิ่มเติมขึ้นอยู่กับการค้นพบในด้านไฟฟ้า นักฟิสิกส์ชาวอิตาลี Alessandro Volta ในตอนท้ายของศตวรรษที่ XVIII มันแสดงให้เห็นว่าประจุไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับโลหะที่หลากหลาย การทดลองการทดลองกับโลหะหลายคู่และการกำหนดเครื่องหมายและค่าของค่าธรรมเนียมของโลหะบางชนิดที่สัมพันธ์กับอื่น ๆ แรงดันไฟฟ้าที่ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้า: ZN, PB, SN, FE, CU, AG, AU การใช้คู่ของโลหะที่แตกต่างกันโวลต์ที่สร้างองค์ประกอบ Galvanic ความแข็งแกร่งซึ่งเป็นสมาชิกที่มีราคาแพงกว่าของซีรีย์นี้มากขึ้น เหตุผลนี้ในปีที่ไม่ทราบ TRUE ในปี ค.ศ. 1797 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Johann Wilhelm Ritter คาดการณ์ว่าในแถวของแรงดันไฟฟ้าโลหะควรยืนเพื่อลดความสามารถในการเชื่อมต่อกับออกซิเจน ในกรณีของสังกะสีและทองข้อสรุปนี้ไม่ได้ทำให้เกิดข้อสงสัย สำหรับโลหะอื่น ๆ ควรสังเกตว่าความสะอาดของพวกเขาไม่สูงมากดังนั้นจำนวนโวลต์ไม่สอดคล้องกับที่ทันสมัยเสมอไป

มุมมองเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับธรรมชาติของกระบวนการที่เกิดขึ้นนั้นคลุมเครือมากและขัดแย้งกันบ่อยครั้ง นักเคมีชาวสวีเดนที่มีชื่อเสียง Jonx Jacob Burtsellius ที่จุดเริ่มต้นของศตวรรษที่ XIX สร้างไฟฟ้าเคมีไฟฟ้า (หรือ Dualistic จาก ที่ . Dualis - ทฤษฎีสารเคมี "สองเท่า") ตามทฤษฎีนี้มันถือว่าเป็นสารเคมีแต่ละชนิดประกอบด้วยสองส่วน - มีประจุบวกและเสียสละ ในปี ค.ศ. 1811 Burtsellius อิงจากคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบที่เขารู้จักกันจัดเรียงกันเป็นแถวเพื่อให้สมาชิกแต่ละคนอยู่ในนั้นเป็นอิเล็กโตรโนญที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานก่อนหน้านี้และการใช้ไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับที่ตามมา ในรุ่นย่อต่อไปนี้ (ในลำดับที่ลงไปน้อย) มีสาเหตุมาจากองค์ประกอบอิเล็กโตรอน:

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

จากนั้นทำตามองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลง - ไฮโดรเจนและด้านหลัง - องค์ประกอบไฟฟ้า (เพื่อเพิ่มคุณสมบัตินี้):

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

ชุดนี้ถ้าคุณเขียนโลหะทั้งหมดในลำดับย้อนกลับใกล้กับทันสมัยมาก ความแตกต่างบางอย่างในลำดับของโลหะในแถวนี้อาจเกิดจากการทำให้บริสุทธิ์ของสารไม่เพียงพอในช่วงวันที่ของ Bezer รวมถึงคุณสมบัติอื่น ๆ ของโลหะซึ่งได้รับการชี้นำโดย Bercelyus ตามที่ Britzelius ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ไกลออกไปจากกันในชุดนี้ยิ่งมีค่าใช้จ่ายไฟฟ้าตรงข้ามกับสารประกอบทางเคมีที่คงทนมากขึ้นเท่านั้น

ทฤษฎีของ Dualism ของ Berzelius ในช่วงกลางศตวรรษที่ XIX มันโดดเด่น ความล้มเหลวของมันถูกแสดงให้เห็นถึงผู้ก่อตั้งนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสที่มีความร้อนสูง Marineelen Bertlo และนักวิจัยชาวเดนมาร์ก Julius Tomsen พวกเขาวัดความสัมพันธ์ทางเคมีสำหรับงานที่ปฏิกิริยาเคมีสามารถผลิตได้ ในทางปฏิบัติมันถูกวัดจากผลความร้อนของปฏิกิริยา ผลงานเหล่านี้นำไปสู่การสร้างความร้อนทางเคมี - วิทยาศาสตร์ซึ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการคำนวณตำแหน่งของความสมดุลในระบบตอบสนองรวมถึงความสมดุลในกระบวนการทางเคมีไฟฟ้า พื้นฐานทางทฤษฎีของจำนวนกิจกรรม (และความเครียดจำนวนหนึ่ง) ถูกวางในโซลูชั่นในตอนท้ายของศตวรรษที่ XIX นักกายภาพบำบัดเยอรมันวอลเตอร์เนิร์นส์ แทนที่จะเป็นลักษณะที่มีคุณภาพสูง - ความสัมพันธ์หรือความสามารถของโลหะและไอออนของมันต่อหนึ่งหรืออีกปฏิกิริยา - ค่าเชิงปริมาณที่ถูกต้องปรากฏขึ้นลักษณะความสามารถของแต่ละโลหะเพื่อย้ายไปยังโซลูชันในรูปแบบของไอออนเช่นเดียวกับการกู้คืนจาก ไอออนกับโลหะบนอิเล็กโทรด ขนาดดังกล่าวเป็นศักยภาพของขั้วไฟฟ้ามาตรฐานของโลหะและซีรีย์ที่สอดคล้องกันซึ่งสร้างขึ้นตามลำดับการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นเรียกว่าจำนวนของศักยภาพขั้วไฟฟ้ามาตรฐาน (เงื่อนไขมาตรฐานแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของไอออนในการแก้ปัญหาคือ 1 mol / l และความดันก๊าซคือ 1 ATM; ส่วนใหญ่มักจะมีการคำนวณสถานะมาตรฐานสำหรับอุณหภูมิ 25 ° C)

ศักยภาพมาตรฐานของโลหะอัลคาไลที่ใช้งานมากที่สุดถูกคำนวณในทางทฤษฎีเนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะวัดการทดลองในการแก้ปัญหาน้ำ ในการคำนวณศักยภาพของโลหะที่ความเข้มข้นที่แตกต่างกันของไอออนของพวกเขา (I.e. ในรัฐที่ไม่ได้มาตรฐาน) ใช้สมการ Nernst ศักยภาพของอิเล็กโทรดไม่เพียง แต่สำหรับโลหะเท่านั้น แต่ยังสำหรับปฏิกิริยาส่วนใหญ่ของปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เกี่ยวข้องกับไอออนบวกและไอแอริน สิ่งนี้ช่วยให้ในทางทฤษฎีในการทำนายความเป็นไปได้ของปฏิกิริยารีดอกซ์ที่หลากหลายในสภาวะต่าง ๆ นอกจากนี้ยังควรสังเกตว่าในการแก้ปัญหาที่ไม่ใช่น้ำศักยภาพของโลหะจะแตกต่างกันเพื่อให้ลำดับของโลหะในแถวอาจเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด ตัวอย่างเช่นในการแก้ปัญหาน้ำศักยภาพของอิเล็กโทรดทองแดงเป็นบวก (+0.24 v) และทองแดงนั้นสูงกว่าไฮโดรเจน ในการแก้ปัญหาของ acetonitrile ch3cn ศักยภาพของทองแดงเป็นลบ (-0.28 v), I. ทองแดงตั้งอยู่ด้านซ้ายของไฮโดรเจน ดังนั้นในตัวทำละลายนี้มีปฏิกิริยาดังกล่าว: CU + 2HCL \u003d CUCL2 + H2

ตอนนี้ถึงเวลาที่จะตอบคำถามที่สามและหาสิ่งที่เขาศึกษา Bekets และข้อสรุปที่เขามา

หนึ่งในนักเคมีรัสเซียที่โดดเด่นที่สุด N. N. Beketov หลังจากสำเร็จการศึกษา (ในปี 1848) มหาวิทยาลัยคาซานทำงานบางครั้งในการแพทย์และสถาบันการผ่าตัดในห้องปฏิบัติการ N. N. Vinin จากนั้นที่มหาวิทยาลัยเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กและจาก 2498 ถึง 2429 - ในมหาวิทยาลัยคาร์คอฟ . ไม่นานหลังจากได้รับในปี 1857 แผนกวิชาเคมีของมหาวิทยาลัย Beketov ก็ไปต่างประเทศ "ด้วยการนัดหมายของเนื้อหาทั้งหมดของรูเบิลต่อปี" ในช่วงเวลาที่เป็นจำนวนเงินที่สำคัญ ในระหว่างการเข้าพักของเขาในปารีสเขาตีพิมพ์ (ในภาษาฝรั่งเศส) ผลการวิจัยที่นำไปใช้ก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการกระจัดของโลหะบางชนิดจากโซลูชั่นไฮโดรเจนและผลการบูรณะของไอสังกะสี ในการประชุมของสมาคมเคมีปารีสของ Beketov รายงานการทำงานเกี่ยวกับการฟื้นฟู Sicl4 และ BF3 ไฮโดรเจน นี่คือลิงค์แรกในห่วงโซ่การศึกษาที่อุทิศให้กับการกระจัดขององค์ประกอบบางอย่างโดยคนอื่น ๆ ที่เริ่มต้น Beketov ในปี 1856 และจบการศึกษาจากปี 1865

อยู่ต่างประเทศแล้ว Beketov ให้ความสนใจ มันก็เพียงพอที่จะพูดคำของ D. I. Mendeleev ซึ่ง Beketov พบกันในเยอรมนี: "จากนักเคมีชาวต่างประเทศในต่างประเทศฉันได้เรียนรู้ Beketov ... Savich, Sechenov นี่คือทั้งหมด ... คนเช่นนี้ที่ได้รับเกียรติจากรัสเซียผู้คนที่ Rad-Radhechonek ซึ่งออกมา "

ในปี 1865 ในคาร์คอฟวิทยานิพนธ์ของ Beketova "การศึกษาปรากฏการณ์ของการกระจัดขององค์ประกอบบางอย่างของคนอื่น ๆ " ถูกตีพิมพ์ งานนี้ออกใหม่ใน Kharkov ในปี 1904 (ในคอลเลกชัน "ในความทรงจำของวันครบรอบ 50 ปีของกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ของ N. N. Beketov") และในปี 1955 (ในคอลเลกชัน "N. N. Beketov งานที่เลือกในวิชาเคมีทางกายภาพ")

คุณจะคุ้นเคยกับงานนี้ Beketov ในรายละเอียดเพิ่มเติม ประกอบด้วยสองส่วน ในส่วนแรก (ในหกส่วน) ผลลัพธ์ของการทดลองของผู้เขียนมีรายละเอียดมาก สามส่วนแรกจะทุ่มเทให้กับการกระทำของไฮโดรเจนในการแก้ปัญหาของเกลือเงินและปรอทในแรงกดดันที่แตกต่างกัน Beketov ดูเหมือนเป็นงานที่สำคัญอย่างยิ่งในการค้นหาสถานที่ของไฮโดรเจนในจำนวนของโลหะรวมถึงการพึ่งพาทิศทางปฏิกิริยาจากสภาวะภายนอก - ความดันอุณหภูมิความเข้มข้นของรีเอเจนต์ เขาดำเนินการทดลองทั้งในการแก้ปัญหาและมีสารแห้ง สารเคมีเป็นที่รู้จักกันดีว่าไฮโดรเจนจะแทนที่โลหะบางชนิดจากออกไซด์ที่อุณหภูมิสูง แต่ไม่ได้ใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ Beketov พบว่ากิจกรรมของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นด้วยความดันที่เพิ่มขึ้นซึ่งเขาเกี่ยวข้องกับ "ความหนาแน่นสูงขึ้นของ" รีเอเจนต์ (ตอนนี้พวกเขาจะได้รับการบอกกล่าว - ด้วยแรงกดดันที่สูงกว่านั่นคือความเข้มข้นของก๊าซ)

การศึกษาความเป็นไปได้ของการแทนที่โลหะที่มีไฮโดรเจนจากโซลูชั่น Beketov ใส่จำนวนการทดลองที่ค่อนข้างเสี่ยง เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของเคมีของการเดิมพันแรงกดดันเกินกว่า 100 ATM ที่ใช้ เขาใช้เวลาทดลองในที่มืดในหลอดแก้วที่ปิดสนิทที่มีหลายโค้ง (หัวเข่า) ในหนึ่งเข่ามันถูกวางสารละลายเกลือในกรดอื่นและในตอนท้ายของท่อ - สังกะสีโลหะ การเอียงหลอด Beketov บังคับให้สังกะสีตกลงไปในกรดที่เกิน รู้มวลของสังกะสีที่ละลายและปริมาณของหลอดมันเป็นไปได้ที่จะประมาณความดันไฮโดรเจนที่เข้าถึงได้ ในการทดลองบางอย่าง Bekets ชี้แจงความดันตามระดับของการบีบอัดอากาศด้วยของเหลวในเส้นเลือดฝอยบาง ๆ บัดกรีกับท่อ การเปิดท่อมาพร้อมกับการระเบิดเสมอ ในหนึ่งในการทดลองซึ่งแรงกดดันถึง 110 ATM การระเบิดที่ช่องเปิดของหลอด (มันถูกนำออกไปในน้ำภายใต้กระบอกสูบที่เอียง) Smuthes กระบอกสูบที่มีผนังหนาระดับหนึ่งพันเท่า ปริมาตรของหลอดด้วยรีเอเจนต์

การทดลองแสดงให้เห็นว่าผลกระทบของไฮโดรเจนขึ้นอยู่กับแรงกดดัน แต่ยังจาก "ป้อมปราการของโซลูชันโลหะ", I. จากความเข้มข้นของมัน การฟื้นตัวของเงินจากโซลูชันแอมโมเนีย AGCL เริ่มขึ้นถึงแม้ว่าสังกะสีจะละลายอย่างสมบูรณ์ที่ความดันประมาณ 10 ATM - โซลูชั่นที่โปร่งใสจะจมน้ำ (ก่อนบนชายแดนด้วยก๊าซจากนั้นทั่วมวล) และหลังจากนั้น วันที่ผงสีเงินสีเทาถูกตัดสินบนผนัง ที่ความดันบรรยากาศมีการสังเกตปฏิกิริยา เงินยังได้รับการบูรณะจากไนเตรตและซัลเฟตและไฮโดรเจนอะซิเตทเงินที่ทำหน้าที่ในการกดดันชั้นบรรยากาศ จากเกลือของปรอทที่แรงดันสูงลูกบอลโลหะมีความโดดเด่นและไนเตรตทองแดงและตะกั่วไม่สามารถคืนค่าได้แม้จะมีความดันสูงของไฮโดรเจน การฟื้นฟูของทองแดงถูกพบเฉพาะในการปรากฏตัวของเงินและแพลตตินัมที่แรงดันสูงถึง 100 ตู้ ATM Platinum Beketov ใช้เพื่อเร่งกระบวนการ I.e เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เขาเขียนว่าแพลตตินัมมีส่วนช่วยในการอัดขึ้นรูปของโลหะบางชนิดมากกว่าความดันเนื่องจากไฮโดรเจนบนพื้นผิวทองคำขาวคือ "ภายใต้การดึงดูดที่มากขึ้นและควรมีความหนาแน่นที่ยิ่งใหญ่ที่สุด" ตอนนี้เรารู้ว่าไฮโดรเจนดูดซับในแพลตตินัมถูกเปิดใช้งานเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ทางเคมีกับอะตอมโลหะ

ในส่วนที่สี่ของส่วนแรกของ Beketov อธิบายการทดลองกับคาร์บอนไดออกไซด์ เขาศึกษาผลกระทบต่อการแก้ปัญหาแคลเซียมอะซิเตทที่แรงกดดันที่แตกต่างกัน มันค้นพบว่าปฏิกิริยาย้อนกลับคือการสลายตัวของหินอ่อนในกรดอะซิติกที่ความดันบางอย่างของก๊าซหยุดแม้จะมีกรดส่วนเกิน

ในส่วนสุดท้ายของส่วนการทดลองของ Beketov การกระทำของไอสังกะสีได้อธิบายไว้ที่อุณหภูมิสูงต่อข้อต่อของแบเรียมซิลิกอนอลูมิเนียม (องค์ประกอบสุดท้ายที่เขาเรียกโลกเช่นเดียวกับจารีตประเพณีในปีที่ผ่านมา) การคืนสภาพสังกะสีซิลิคอน Tetrachloride, Beckets เป็นครั้งแรกที่ได้รับผลึกที่ค่อนข้างสะอาดซิลิคอน นอกจากนี้ยังพบว่าแมกนีเซียมคืนค่าอลูมิเนียมจาก Cryolitis (โซเดียมฟลูออรัลลัมของ "การเตรียมการของตัวเอง") และซิลิคอนจากไดออกไซด์ ในการทดลองเหล่านี้ความสามารถอลูมิเนียมในการกู้คืนแบเรียมจากออกไซด์และโพแทสเซียม ได้แก่ จากไฮดรอกไซด์ ดังนั้นหลังจากการเผาอลูมิเนียมที่มี Anhydouous แบเรียมออกไซด์ (มีการเพิ่มขนาดเล็กของแบเรียมคลอไรด์เพื่อลดจุดหลอมเหลว) โลหะผสมที่ประกอบด้วยผลการวิเคราะห์ 33.3% ของแบเรียมส่วนที่เหลือเป็นอลูมิเนียม ในเวลาเดียวกันหลายชั่วโมงของการเผาอลูมิเนียมด้วยคลอไรด์ของแบเรียมสับสนในผงไม่ได้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงใด ๆ

ไม่ค่อยมีปฏิกิริยาอลูมิเนียมปกติกับ Kob ถูกดำเนินการในลำต้นปืนไรเฟิลโค้งในปลายปิดซึ่งวางชิ้นและอลูมิเนียม ด้วยพลังที่แข็งแกร่งของปลายนี้คู่โพแทสเซียมปรากฏขึ้นซึ่งถูกควบแน่นในส่วนเย็นของลำต้น "ที่มีการเผาไหม้โลหะที่อ่อนนุ่มหลายชิ้นที่มีเปลวไฟสีม่วง ต่อมา Rubidium และซีเซียมมีความโดดเด่นในทำนองเดียวกัน

ส่วนที่สองของการทำงานของ Beketova นั้นอุทิศให้กับทฤษฎีการกระจัดขององค์ประกอบบางอย่างโดยผู้อื่น ในส่วนนี้ของ Beketov การวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองจำนวนมากเป็นครั้งแรก - ทั้งของพวกเขาเองและดำเนินการโดยนักวิจัยคนอื่น ๆ รวมถึง Breslav ศาสตราจารย์ฟิชเชอร์เช่นเดียวกับ Davy, Galessak, Burtsellius, Völer "ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจหลายประการของการสะสมของโลหะเปียกโดยเปียกพบโดยนักเคมีชาวอังกฤษวิลเลียม overing ในกรณีนี้กรณีการกระจัดขององค์ประกอบบางอย่างโดย "เส้นทางเปียก" อื่น ๆ I. ในการแก้ปัญหาและ "เส้นทางแห้ง" นั่นคือเมื่อคำนวณรีเอเจนต์ Beketov พิจารณาร่วมกัน มันเป็นตรรกะเนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะทดลองใช้ปฏิกิริยาในการจู่โจมน้ำด้วยการมีส่วนร่วมของโลหะอัลคาไลน์และโลหะอัลคาไลน์เท่าที่พวกเขาทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างแข็งขัน

จากนั้น Beketov กำหนดทฤษฎีที่ออกแบบมาเพื่ออธิบายกิจกรรมต่าง ๆ ขององค์ประกอบ ด้วยการวางโลหะทั้งหมดไว้ในแถวสำหรับน้ำหนักเฉพาะของพวกเขา (I.e. โดยความหนาแน่น) Beketov พบว่ามันค่อนข้างสอดคล้องกับการกระจัดที่มีชื่อเสียงในบริเวณใกล้เคียง "ดังนั้นจึงทำให้การถอนตัวของหัวบีท" สถานที่ของโลหะ ... ในหมายเลขการกระจัดมันสามารถกำหนดได้อย่างถูกต้องและเพื่อพูดทำนายน้ำหนักที่เฉพาะเจาะจงล่วงหน้า " ความไม่แน่นอนบางอย่างสังเกตได้เพียงระหว่าง "น้ำหนักเฉพาะโลหะใกล้เคียง" ดังนั้นโพแทสเซียม - มักจะเป็นองค์ประกอบ "พลังมากขึ้น" และตัวอย่างเช่นสารแทนที่โซเดียมจาก NACL เมื่อกำหนดแม้ว่าโพแทสเซียมและการบินมากขึ้น อย่างไรก็ตามกระบวนการผกผันยังเป็นที่รู้จักกันเช่นโซเดียมสามารถแสดงโพแทสเซียมจากไฮดรอกไซด์และอะซิเตท "โดยคำนึงถึงทัศนคติของกลุ่มอัลคาไลน์แรกถึงประการที่สองและความสัมพันธ์ของโลหะของกลุ่มที่สองในหมู่พวกเขายังคงถูกตรวจสอบอย่างจริงจัง" Beckets เขียน

Beketov พบกับปัญหาที่รุนแรงมากขึ้น ตัวอย่างเช่นเขาจัดการเพื่อกู้คืนอลูมิเนียมสังกะสีจากโซลูชัน ZNCL2 และล้มเหลวจากโซลูชัน ZNSO4 นอกจากนี้อลูมิเนียม "ไม่ได้ฟื้นฟูเหล็กนิกเกิลโคบอลต์แคดเมียมจากการแก้ปัญหาเลย Beketov อธิบายนี้โดยความจริงที่ว่าอลูมิเนียม "ทำหน้าที่เป็นส่วนใหญ่ในน้ำ" และสันนิษฐานว่าปฏิกิริยาเหล่านี้ควรจะไม่มีน้ำ "แห้งโดย" อันที่จริงในการเดิมพันที่ตามมาค้นพบปฏิกิริยาดังกล่าวและอลูมิเนียมที่เปิดจริง

ปัญหาอีกประการหนึ่งคือโลหะบางชนิดหลุดออกมาจากกฎของเครื่องชั่งที่เฉพาะเจาะจง ดังนั้นทองแดง (ความหนาแน่น 8.9) ไม่ได้อยู่ในแถวของกิจกรรม แต่หลังจากตะกั่ว (ความหนาแน่น 11.4 - ค่าความหนาแน่นใน Beketov นั้นแตกต่างจากที่ทันสมัยเล็กน้อย) "ความผิดปกติ" ดังกล่าวบังคับให้ Becketov พยายามที่จะหยุดยั้งการใช้งานทองแดงที่ใช้งานน้อยลง มันวางแผ่นทองแดงในการแก้ปัญหาอิ่มตัวร้อนของตะกั่วคลอไรด์ - เป็นกลางและเป็นกรดในสารละลายแอมโมเนียของออกไซด์ตะกั่วทองแดงอุ่นด้วยออกไซด์แห้งและตะกั่วคลอไรด์ ประสบการณ์ทั้งหมดไม่ประสบความสำเร็จและ Beketov ถูกบังคับให้รับรู้ "ล่าถอยจากกฎทั่วไป" "ความผิดปกติ" อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง (ความหนาแน่น 10.5) และตะกั่วเช่นเดียวกับเงินและปรอท (ความหนาแน่น 13.5) เนื่องจากตะกั่วและปรอทฟื้นฟูเงิน "ง่ายขึ้น" จากการแก้ปัญหาของเกลือ ความผิดปกติกับปรอทของ Beketov อธิบายว่าโลหะนี้เป็นของเหลวและดังนั้นกิจกรรมของมันจึงสูงกว่าตามกฎของเครื่องชั่งที่เฉพาะเจาะจง

Beketov กระจายกฎและที่ไม่ใช่โลหะ ตัวอย่างเช่นในคลอรีนแถว (ความหนาแน่นของคลอรีนเหลว 1.33), โบรมีน (ความหนาแน่น 2.86) ไอโอดีน (ความหนาแน่น 4.54) องค์ประกอบที่ง่ายที่สุดคือทั้งที่ใช้งานมากที่สุด (ฟลูออรีนได้รับจาก Moissan เพียง 20 ปีต่อมา) เหมือนกันถูกพบในซีรีส์ O, S, SE, TE: ออกซิเจน - ที่ใช้งานมากที่สุดและค่อนข้างง่ายที่สุดในองค์ประกอบอื่น ๆ จากสารประกอบของพวกเขากับไฮโดรเจนหรือโลหะอัลคาไลน์

Beketov อธิบายการปกครองของเขาโดยการเปรียบเทียบกับกลไก: สัดส่วนที่เกี่ยวข้องกับมวลของอนุภาค (I.. อะตอม) และระยะห่างระหว่างพวกเขาในสารง่าย การรู้ความหนาแน่นของโลหะและมวลอะตอมสัมพัทธ์ของพวกเขาคุณสามารถคำนวณระยะทางสัมพัทธ์ระหว่างอะตอม ระยะทางที่ใหญ่กว่าระหว่างพวกเขาคือง่ายขึ้นบน Beketov อะตอมถูกตัดการเชื่อมต่อในกระบวนการทางเคมี "Affinity" ซึ่งกันและกันขององค์ประกอบต่าง ๆ เชื่อมต่อกับสิ่งนี้และความสามารถในการผลักดันซึ่งกันและกันจากสารประกอบ เมื่อคำนวณระยะทางสัมพัทธ์ระหว่างอะตอมในโลหะที่แตกต่างกันและใช้โพแทสเซียมมาตรฐาน Beckets ได้รับค่าดังต่อไปนี้: K - 100, NA - 80, CA - 65, mg - 53, al - 43, ฯลฯ - 43, ฯลฯ ขวาถึงแพลทินัม .

สรุปเพิ่มเติมเกี่ยวกับทฤษฎีของ Beketov เกี่ยวกับความแข็งแกร่งของสารเคมี (กล่าวคือความสามารถขององค์ประกอบบางอย่างในการขับไล่อื่น ๆ ) สามารถพบได้ในตำราเรียน D. I. Mendeleev "พื้นฐานของเคมี" (อ้างถึงในปี 1947 โดยใช้คำศัพท์ที่ทันสมัย): " ศาสตราจารย์ NN Beketov ในองค์ประกอบของ "การวิจัยเกี่ยวกับปรากฎการเคลื่อนย้าย" (Kharkov, 1865) เสนอสมมติฐานพิเศษที่เราจะนำเสนอเกือบคำของผู้เขียน

สำหรับอลูมิเนียม Al2O3 ออกไซด์ Alcl3 และ Ali3 Halides ในออกไซด์อัตราส่วนอัล: O \u003d 112: 100 สำหรับ al: cl \u003d 25: 100 คลอไรด์สำหรับ iodide al: i \u003d 7: 100 สำหรับเงิน AG2O ออกไซด์ (อัตราส่วน 1350: 100) ทนทานน้อยกว่าคลอไรด์ (AG : cl \u003d \u003d 100: 33) และไอโอไดด์มีความทนทานที่สุด (AG: I \u003d 85: 100) ของเหล่านี้และตัวอย่างที่คล้ายกันก็สามารถเห็นได้ว่าสารประกอบเหล่านั้นซึ่งมวลขององค์ประกอบการเชื่อมต่อกลายเป็นเกือบเหมือนกันเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด ดังนั้นจึงมีการดิ้นรนสำหรับมวลชนขนาดใหญ่ที่จะเชื่อมต่อกับขนาดใหญ่และเล็ก - เล็กเช่น: AG2O + 2KI ให้ K2O + 26i ด้วยเหตุผลเดียวกันที่อุณหภูมิสูงขึ้น AG2O, HGO, AU2O3 และ oxides ที่คล้ายคลึงกันประกอบด้วยมวลที่ไม่เท่ากันจะย่อยสลายในขณะที่ออกไซด์ของโลหะแสงเช่นเดียวกับน้ำสลายตัวไม่ง่าย ออกไซด์ที่ทนความร้อนได้มากที่สุดคือ MGO, CAO, SIO2, AL2O3 เข้าใกล้สภาพความเท่าเทียมกันของเงื่อนไข ด้วยเหตุผลเดียวกันสวัสดีสลายตัวได้ง่ายกว่า HCL คลอรีนไม่ได้ทำหน้าที่ใน MGO และ Al2O3 แต่ทำหน้าที่ใน CAO, AG2O และอื่น ๆ

เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่แท้จริงของการจ่าย - สรุป Mendeleev ยังคงอยู่ไกลพอและนอกเหนือจากทฤษฎีเชิงกลของปรากฏการณ์ทางเคมีซึ่งให้ Bekets อย่างไรก็ตามในการอธิบายความแข็งแกร่งสัมพัทธ์ของสารประกอบหลายชนิดการตั้งค่าที่น่าสนใจมากของความสำคัญหลักสามารถมองเห็นได้ หากไม่มีความพยายามนั้นเป็นไปไม่ได้ที่จะกอดวัตถุที่ซับซ้อนของความรู้ที่มีประสบการณ์ "

ดังนั้นโดยไม่ลดความผิดบุรุษของนักเคมีที่ยอดเยี่ยมก็ควรได้รับการยอมรับว่าแม้ว่าทฤษฎีของ NN Beketova มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเคมีทฤษฎีเพื่อแสดงให้เห็นถึงการจัดตั้งกิจกรรมสัมพัทธ์ของโลหะในปฏิกิริยา การกระจัดไฮโดรเจนของไฮโดรเจนจากกรดและจำนวนโลหะที่สอดคล้องกันไม่ควรเป็น: กลไกทฤษฎีของปรากฏการณ์ทางเคมียังคงอยู่ในประวัติศาสตร์ของเคมีเป็นหนึ่งในหลายขั้นตอน

ทำไมในหนังสือบางเล่ม Betheov มีสาเหตุมาจากสิ่งที่เขาไม่เปิด? ประเพณีนี้เช่นเดียวกับที่อื่น ๆ ปรากฏขึ้นอาจอยู่ในช่วงปลายยุค 40 - ต้นยุค 50 ศตวรรษที่ XX เมื่อการรณรงค์ของ "Low-Fold West" ที่โหมกระหน่ำในสหภาพโซเวียตและผู้เขียนเป็นเพียงหน้าที่ใด ๆ ที่จะแสดงให้เห็นถึงผู้เขียนวิทยาศาสตร์ในวิทยาศาสตร์และแม้แต่การอ้างอิงของผู้เขียนต่างชาติถือว่าเป็น Kramol (อยู่ในนั้น ปีที่ตลกเกิดมาเกี่ยวกับความจริงที่ว่า "รัสเซียเป็นบ้านเกิดของช้าง") ตัวอย่างเช่น M. V. Lomonosov ประกอบกับการเปิดตัวของกฎหมายการอนุรักษ์พลังงานซึ่งเปิดเฉพาะในกลางศตวรรษที่ XIX นี่คือตัวอย่างเฉพาะของการนำเสนอประวัติของวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลาเหล่านั้น ในหนังสือ Vladimir Orlova "On The Bold Thought" (M: Young Guard, 1953) ของการประดิษฐ์ในสาขาไฟฟ้าอธิบายโดยคำดังกล่าว: "ชาวต่างชาติทำลายเปลไฟฟ้าของแสงไฟฟ้า ... ชาวอเมริกันถูกลักพาตัว สิ่งประดิษฐ์รัสเซียที่ยอดเยี่ยม ... เอดิสันในอเมริกาเริ่มพัฒนาสิ่งประดิษฐ์ของรัสเซีย ... นักวิทยาศาสตร์ต่างประเทศโคมไฟไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยอัจฉริยะของคนรัสเซีย ... จักรวรรดินิยมชาวอเมริกันที่น่าอับอาย ... ติดตามพวกเขา, ยูโกสลาเวียฟาสซิสต์ที่น่าอับอาย ... "- ฯลฯ ฯลฯ เจ็ดเสียงสะท้อนของความทรงจำที่ไม่เป็นไรของเวลาเห็นได้ชัดและยังคงอยู่ในบางตำราและควรอัปโหลด ในฐานะที่เป็นหนึ่งในนักประวัติศาสตร์เคมีกล่าวว่า "Lomonosov นั้นยอดเยี่ยมพอที่จะไม่สามารถค้นพบเขาได้"

"เทียนเผา ... "

ปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ในระหว่างการเผาไหม้ของเทียนเป็นเช่นนั้นไม่มีกฎแห่งธรรมชาติซึ่งจะไม่ได้รับผลกระทบทางเดียวหรืออื่น

Michael Faraday ประวัติขนม

เรื่องนี้อุทิศให้กับ "การสอบสวนการทดลอง" สิ่งสำคัญในวิชาเคมีคือการทดลอง ในห้องปฏิบัติการของโลกทั้งใบพวกเขาใส่และยังคงทำการทดลองหลายล้านครั้ง แต่นักวิจัยมืออาชีพที่หายากมากทำเช่นเดียวกับนักเคมีหนุ่มบางคน: ถ้าสิ่งที่น่าสนใจจะเกิดขึ้น? บ่อยครั้งที่ผู้วิจัยมีสมมติฐานที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนซึ่งเขาพยายามยืนยันหรือลบล้างการทดลอง แต่ประสบการณ์เสร็จสมบูรณ์ผลลัพธ์จะได้รับ หากเขาไม่เห็นด้วยกับสมมติฐานหมายความว่ามันไม่ถูกต้อง (แน่นอนหากการทดสอบถูกส่งอย่างถูกต้องและมันจะทำซ้ำหลายครั้ง) และถ้าคุณสอดคล้องกัน? นี่หมายความว่าสมมติฐานนั้นเป็นจริงและถึงเวลาที่จะแปลเป็นหมวดหมู่ของทฤษฎีหรือไม่? นักวิจัยมือใหม่บางครั้งเชื่อว่า แต่ประสบการณ์ที่มีข้อสรุปไม่รีบร้อนและมันก็คิดอย่างแน่นหนาเสมอว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะอธิบายผลลัพธ์เช่นเดียวกับ

ตัวอย่างของวิธีการ "คิด" ที่คล้ายกันมีประโยชน์ประวัติของเคมีรู้หลายพัน สามเรื่องต่อไปนี้เป็นเพียงความเสี่ยงที่เกิดขึ้นว่าการทดลอง "สำเร็จ" พิสูจน์ให้เห็นถึงความภักดีของสมมติฐาน บางครั้งมีประสบการณ์ดังกล่าวในบทเรียน วงกลมไม้หรือฟองขนาดเล็กได้รับอนุญาตให้ว่ายน้ำในจานที่มีน้ำซึ่งเทียนที่กำลังลุกไหม้ บนวงกลมด้วยเทียนพวกเขาลดขวดแก้วคว่ำและวางไว้ในตำแหน่งนี้ที่ด้านล่างของแผ่น หลังจากผ่านไประยะหนึ่งเทียนก็ดับลงและส่วนหนึ่งของธนาคารก็เต็มไปด้วยน้ำ ประสบการณ์นี้ควรกล่าวหาว่ามีเพียงส่วนที่ห้าของอากาศ (ออกซิเจน) รองรับการเผาไหม้ แน่นอนว่าในตอนแรกเห็นว่าน้ำเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับส่วนที่ห้าแม้ว่าการวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นมักจะไม่ดำเนินการ เมื่อแวบแรกประสบการณ์นั้นเรียบง่ายและน่าเชื่อถือ: หลังจากทั้งหมดออกซิเจนในอากาศเป็น 21% โดยปริมาตรจริงๆ อย่างไรก็ตามจากมุมมองของเคมีมันไม่ถูกต้องทั้งหมด อันที่จริงแล้วเทียนทำจากพาราฟินและพาราฟินประกอบด้วยการ จำกัด ไฮโดรคาร์บอนขององค์ประกอบด้วย น. H2 น. +2 มีอะตอม 18-35 คาร์บอน สมการปฏิกิริยาการเผาไหม้สามารถบันทึกได้โดยทั่วไป: ด้วย น. H2 น. +2 + (3 น. + 1) / 2 O2 → น. co2 + ( น. + 1) H2O เช่น น. Veliko ดังนั้นสัมประสิทธิ์ที่หน้าออกซิเจนอยู่ใกล้กับ 1.5 มาก น. (สำหรับ น. \u003d 18 ความแตกต่างระหว่าง (3 น. + +1) / 2 และ 1.5 น. จะน้อยกว่า 2% สำหรับ น. \u003d 30 มันจะน้อยกว่า) ดังนั้น 1 ปริมาณของ CO2 นั้นแตกต่างจากออกซิเจน 1.5 เล่ม ดังนั้นแม้ว่าออกซิเจนทั้งหมดจากกระป๋อง (เป็น 0.21 ในระดับเสียง) จึงถูกใช้ไป 0.21: 1.5 \u003d 0.14 ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ควรแยกออกจากกันแทนการเผาไหม้ ดังนั้นน้ำไม่ควรเติมเงินที่ห้าของธนาคารเลย!

แต่เหตุผลนี้ถูกต้องหรือไม่ หลังจากทั้งหมดคาร์บอนไดออกไซด์เช่นเดียวกับที่รู้จักกันดีก็ละลายได้ดีในน้ำ บางทีมันอาจจะไปที่น้ำ? " อย่างไรก็ตามกระบวนการของการละลายก๊าซนี้ช้ามาก สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงการทดลองพิเศษ: น้ำสะอาดในขวดคว่ำซึ่งเต็มไปด้วย CO2 แทบจะไม่เพิ่มขึ้นในหนึ่งชั่วโมง การทดลองกับเทียนยังคงดำเนินต่อไปน้อยกว่าหนึ่งนาทีดังนั้นแม้ว่าน้ำจะเสร็จสมบูรณ์น้ำควรใส่ขวดเพียง 0.21 - 0.1 \u003d 0.07 ของปริมาณ (ประมาณ 7%)

แต่มันไม่ใช่ทั้งหมด ปรากฎว่าเทียน "แผลไหม้" ในธนาคารอยู่ไกลจากออกซิเจนทั้งหมด แต่เพียงส่วนเล็ก ๆ ของมัน การวิเคราะห์อากาศที่เทียนออกมาแสดงให้เห็นว่ามันยังคงมีออกซิเจน 16% (เป็นที่น่าสนใจที่เกี่ยวกับระดับเดียวกันลดปริมาณออกซิเจนในการหายใจออกปกติของบุคคล) ดังนั้นน้ำจึงไม่ควรไปที่ธนาคาร! ประสบการณ์อย่างไรก็ตามแสดงให้เห็นว่าไม่ใช่ จะอธิบายได้อย่างไร

ข้อสันนิษฐานที่ง่ายที่สุด: เทียนที่เผาไหม้ทำให้อากาศร้อนขึ้นปริมาณเพิ่มขึ้นและส่วนหนึ่งของอากาศออกมาจากธนาคาร หลังจากระบายความร้อนด้วยอากาศในธนาคาร (สิ่งนี้เกิดขึ้นค่อนข้างเร็ว) ความดันลดลงในนั้นและน้ำเข้ามาในธนาคารภายใต้การกระทำของแรงกดดันในชั้นบรรยากาศภายนอก ตามกฎหมายของก๊าซในอุดมคติ (และอากาศในการประมาณครั้งแรกถือเป็นก๊าซที่เหมาะ) เพื่อให้ปริมาณอากาศเพิ่มขึ้น 1/5 อุณหภูมิของมัน (แน่นอน) ควรเพิ่มขึ้น 1/5 นั่นคือ เพิ่มขึ้นจาก 293 K (20 ° C) ถึง 1.2 × 293 \u003d 352 K (ประมาณ 80 ° C) ไม่เท่าไร! ความร้อนของอากาศด้วยเปลวไฟของเทียนที่ 60 °เป็นไปได้มาก มันยังคงอยู่ในการตรวจสอบการทดลองไม่ว่าอากาศจะออกจากธนาคารในระหว่างประสบการณ์

อย่างไรก็ตามการทดลองครั้งแรกสมมติฐานนี้ดูเหมือนจะไม่ได้รับการยืนยัน ดังนั้นในชุดการทดลองที่ดำเนินการกับ Broadwater Bank ที่มีปริมาณ 0.45 ลิตรไม่มีสัญญาณของอากาศ "การกระจัดกระจาย" จากใต้ขอบของโถ อีกการสังเกตที่ไม่คาดคิด: น้ำในขวดในขณะที่เทียนไหม้เกือบจะไม่ได้มา

และหลังจากเทียน Gasla เท่านั้นระดับน้ำในธนาคารคว่ำเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จะอธิบายได้อย่างไร

อาจสันนิษฐานได้ว่าในขณะที่เทียนไหม้อากาศในธนาคารร้อนขึ้น แต่มันไม่ได้เพิ่มปริมาณ แต่ความดันซึ่งป้องกันการดูดของน้ำ หลังจากการหยุดการเผาไหม้อากาศจะเย็นลงในขวดหยดความกดดันและน้ำจะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามคำอธิบายนี้ไม่เหมาะ ก่อนอื่นน้ำไม่ปรอทหนักซึ่งจะไม่ให้อากาศออกจากขวดที่มีแรงกดดันเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (ชัตเตอร์ปรอทใช้เมื่อนักฟิสิกส์และนักเคมีทุกคนที่ศึกษาก๊าซ) แน่นอนว่าน้ำคือ 13.6 เท่าที่ง่ายต่อการปรอทและความสูงของชัตเตอร์น้ำระหว่างขอบกระป๋องและระดับน้ำในจานเป็น mala ดังนั้นแม้แต่แรงกดดันเพิ่มขึ้นเล็กน้อยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ทำให้เกิด "การเจาะ" ของอากาศผ่านชัตเตอร์

อย่างจริงจังยิ่งขึ้นการคัดค้านครั้งที่สอง แม้ว่าระดับน้ำในจานจะมีขนาดใหญ่และน้ำจะไม่ผลิตลมอุ่นจากธนาคารซึ่งอยู่ภายใต้แรงกดดันสูงจากนั้นหลังจากเย็นอากาศในกระป๋องและอุณหภูมิของมันและความดันจะถูกส่งกลับไปยังค่าเริ่มต้น . ดังนั้นจึงไม่มีเหตุผลที่อากาศจะไปธนาคาร

ปริศนาที่มีการจัดการเพื่ออนุญาตให้เพียงแค่เปลี่ยนชิ้นส่วนเล็ก ๆ ในระหว่างการทดสอบ โดยปกติธนาคารจะ "ใส่" บนเทียนจากด้านบน ดังนั้นบางทีนี่อาจเป็นเหตุผลสำหรับพฤติกรรมแปลก ๆ ของอากาศในธนาคาร? เทียนที่เผาไหม้สร้างการไหลของอากาศอุ่นขึ้นสูงขึ้นและเมื่อธนาคารเคลื่อนที่จากด้านบนอากาศร้อนแทนที่ความเย็นที่สุดไปยังขอบแม้กระทั่งก่อนที่ขอบของกระป๋องจะสัมผัสน้ำ หลังจากนั้นอุณหภูมิอากาศในธนาคารจนกระทั่งเทียนไหม้มันเปลี่ยนไปเล็กน้อยนี่คืออากาศและไม่ทิ้งมันไว้ (และยังไม่เข้าไปข้างใน) และหลังจากการหยุดการเผาไหม้และการระบายความร้อนของอากาศร้อนในธนาคารแรงกดดันในการลดลงอย่างเห็นได้ชัดและแรงกดดันในชั้นบรรยากาศภายนอกขับเคลื่อนส่วนหนึ่งของน้ำเข้าไปในธนาคาร

ในการทดสอบสมมติฐานนี้ในการทดลองหลายครั้งธนาคารคือ "ใส่" เทียนที่ด้านบนและด้านข้างเกือบจะสัมผัสขอบของธนาคารเปลวไฟหลังจากที่ขวดถูกยกขึ้นที่ด้านล่างของแผ่นอย่างรวดเร็ว การเคลื่อนไหวลง และทันทีจากใต้ขอบธนาคารเริ่มฟองอากาศอย่างรวดเร็ว! ตามธรรมชาติหลังจากหยุดการเผาไหม้ของเทียนน้ำก็ถูกดูดเข้าด้านใน - ประมาณระดับเดียวกับในการทดลองก่อนหน้า

ดังนั้นประสบการณ์นี้กับเทียนไม่สามารถแสดงให้เห็นถึงองค์ประกอบของอากาศ แต่เขายืนยันคำสั่งที่ชาญฉลาดของฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่อีกครั้งทำให้ Epigraph

วิธีการที่จะสมดุล ...

พิจารณาคำอธิบายที่ผิดพลาดอีกครั้งของการทดลองซึ่งก๊าซทำความร้อนยังเกิดขึ้น คำอธิบายนี้ได้เข้าสู่บทความยอดนิยมในวิชาเคมีและแม้แต่ในตำรามหาวิทยาลัย ดังนั้นในตำราต่างประเทศจำนวนหนึ่งเกี่ยวกับเคมีทั้งหมดการทดลองที่สวยงามอธิบายสาระสำคัญที่เราจะแสดงใบเสนอราคาจากตำราเรียนของ Noel รอ "Chemical Kinetics" "วิธีการผ่อนคลาย วิธี Eigen ที่ผู้เขียนได้รับรางวัลในปี 1967 รางวัลโนเบลสาขาเคมีเรียกว่าวิธีการผ่อนคลาย ระบบปฏิกิริยาตอบสนองต่อสภาวะสมดุลภายใต้เงื่อนไขบางประการ เงื่อนไขเหล่านี้ (อุณหภูมิ, ความดัน, สนามไฟฟ้า) จะถูกละเมิดอย่างรวดเร็ว - เร็วกว่าการเปลี่ยนดุลยภาพ ระบบอีกครั้งมาถึงความสมดุล แต่ตอนนี้ภายใต้เงื่อนไขใหม่ มันถูกเรียกว่า "ผ่อนคลายไปยังตำแหน่งสมดุลใหม่" ในขณะที่การผ่อนคลายเกิดขึ้นการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติบางอย่างของระบบได้รับการตรวจสอบ ...

การทดลองแสดงให้เห็นถึงปรากฏการณ์การผ่อนคลาย

ในบางกรณีสภาพสมดุลจะถูกสร้างขึ้นอย่างช้าๆในสภาพใหม่ที่การเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นสามารถติดตามได้โดยใช้เทคนิคห้องปฏิบัติการทั่วไปและสังเกตปรากฏการณ์การผ่อนคลาย ตัวอย่างเช่นพิจารณาการเปลี่ยนแปลงของไนโตรเจนไดออกไซด์ (ก๊าซสีน้ำตาลเข้ม) ลงใน Dimer (แก๊สไม่มีสี):

เติมเข็มฉีดยาก๊าซแก้วประมาณ 80 ซม. 3 ก๊าซ กดลูกสูบของหลอดฉีดยาและบีบก๊าซเป็น 50-60 ซม. 3 ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสีก๊าซมีการเปลี่ยนแปลง ก่อนอื่นจะมีก๊าซที่มืดมิดอย่างรวดเร็วเนื่องจากความเข้มข้นของ NO2 จะเพิ่มขึ้น แต่แล้วการหายใจช้าจะมาเนื่องจากแรงกดดันสูงก่อให้เกิดการก่อตัวของ N2O4 และความสมดุลจะเกิดขึ้นกับสภาพภายนอกใหม่ "

ในตำราจำนวนมากคำอธิบายที่คล้ายกันมีไว้เพื่อแสดงหลักการของ Le Chatella: เมื่อความดันก๊าซเพิ่มขึ้นความสมดุลจะถูกเลื่อนไปสู่การลดลงของจำนวนโมเลกุลในกรณีนี้ในทิศทางของ Dimer ไม่มีสี N2O4 . ในเวลาเดียวกันข้อความจะมาพร้อมกับภาพถ่ายสามสี พวกเขาสามารถดูได้ทันทีหลังจากการบีบอัดสีน้ำตาลอมเหลืองครั้งแรกส่วนผสมกลายเป็นสีน้ำตาลเข้มและในภาพที่สามถ่ายหลังจากไม่กี่นาทีส่วนผสมของก๊าซในเข็มฉีดยาจะสว่างขึ้นอย่างเห็นได้ชัด

บางครั้งพวกเขาก็เพิ่มว่าจำเป็นต้องกดลูกสูบให้เร็วที่สุดเพื่อให้ไม่มีดุลยภาพในช่วงเวลานี้ที่จะย้าย

ในตอนแรกได้อย่างรวดเร็วคำอธิบายดังกล่าวดูน่าเชื่อถือมาก อย่างไรก็ตามการพิจารณาเชิงปริมาณของกระบวนการในกระบอกฉีดยาลบล้างข้อสรุปทั้งหมดอย่างสมบูรณ์ ความจริงก็คือความสมดุลที่ระบุระหว่างไนโตรเจนไดออกไซด์ NO2 และ Dimer (Nitroxide Nitrogen) N2O4 ติดตั้งอย่างรวดเร็วมาก: สำหรับหลายล้านสีของวินาที! ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะบีบแก๊สในเข็มฉีดยาเร็วกว่าสมดุลนี้เกิดขึ้น แม้ว่าคุณจะย้ายลูกสูบในเหล็ก "เข็มฉีดยา" ด้วยความช่วยเหลือของการระเบิดความสมดุลที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดในการที่ลูกสูบเคลื่อนไหวเนื่องจากความเฉื่อยของมัน ฉันจะอธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตเห็นในการทดลองนี้ได้อย่างไร แน่นอนว่าปริมาณการลดลงของปริมาณและการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของก๊าซที่สอดคล้องกันนำไปสู่การเพิ่มสี แต่นี่ไม่ใช่เหตุผลหลัก ทุกคนที่สูบโดยห้องปั่นจักรยานปั๊มแบบแมนนวลรู้ว่าปั๊ม (โดยเฉพาะอลูมิเนียม) มีความร้อนมาก แรงเสียดทานของลูกสูบเกี่ยวกับท่อปั๊มที่นี่ไม่มีอะไรที่จะเห็นในนี้ทำให้บางเฉียบเฉียบแหลมเมื่ออากาศไม่บีบอัดในปั๊ม ความร้อนเกิดขึ้นจากการบีบอัดแบบอะเดียแบติกที่เรียกว่า - เมื่อความร้อนไม่มีเวลาที่จะกระจายไปในพื้นที่โดยรอบ หมายความว่าเมื่อบีบอัดส่วนผสมของไนโตรเจนออกไซด์มันจะต้องถูกทำให้ร้อน และเมื่อถูกความร้อนสมดุลในส่วนผสมนี้จะเปลี่ยนไปอย่างรุนแรงในการ stronment ของไดออกไซด์

การบีบอัดเป็นส่วนผสมอย่างไร ในกรณีของการบีบอัดอากาศในปั๊มความร้อนเป็นเรื่องง่ายที่จะคำนวณโดยใช้สมการ adiabatic สำหรับก๊าซที่สมบูรณ์แบบ: โทรทัศน์. γ-1 \u003d const ที่ไหน ต. - อุณหภูมิของก๊าซ (ใน Kelvin) V. - ปริมาณของมันγ \u003d กับอาร์ / กับ V. - อัตราส่วนของความร้อนความร้อนความดันคงที่เพื่อความจุความร้อนในปริมาณคงที่ สำหรับก๊าซนิวเคลียร์เดี่ยว (ขุนนาง) γ \u003d 1.66 สำหรับ Diatomic (อากาศเป็นของพวกเขา) γ \u003d 1.40 สำหรับ trochatomic (สำหรับ NO2) γ \u003d 1.30 ฯลฯ สมการ Adiaba บีบอัดจากเล่ม 1 ถึงเล่ม 2 คุณสามารถเขียนใหม่ในแบบฟอร์ม ต. 2/ ต. 1 = (V. 1/ V. 2) γ-1 หากลูกสูบถูกบริจาคอย่างรุนแรงจนกระทั่งกลางปั๊มเมื่อปริมาณอากาศในนั้นเป็นสองเท่าจากนั้นสำหรับอุณหภูมิของอุณหภูมิก่อนและหลังการบีบอัดเราได้รับสมการ ต. 2/ ต. 1 \u003d \u003d 20.4 \u003d 1.31 และถ้า ต. 1 \u003d 293 k (20 ° C) แล้ว ต. 2 \u003d 294 K (111 ° C)!

ใช้สมการของก๊าซในอุดมคติทันทีเพื่อคำนวณสถานะของส่วนผสมของไนโตรเจนออกไซด์ทันทีหลังจากการบีบอัดมันเป็นไปไม่ได้เนื่องจากกระบวนการนี้จะเปลี่ยนไม่เพียง แต่ปริมาณความดันและอุณหภูมิเท่านั้น แต่ยังรวมถึงจำนวนโมล (อัตราส่วน NO2 N2O4) ในระหว่าง ปฏิกิริยาเคมี. ภารกิจสามารถแก้ไขได้โดยการรวมตัวเลขของสมการเชิงอนุพันธ์ซึ่งคำนึงถึงว่างานที่ผลิตในแต่ละช่วงเวลาโดยการย้ายลูกสูบถูกใช้ในมือข้างหนึ่งเพื่อให้ความร้อนกับส่วนผสมอื่น ๆ - ในการทำให้เป็นลอกของ Dysociation . สันนิษฐานว่าพลังงานของการแยกตัวของ N2O4 ความจุความร้อนของก๊าซทั้งสองเป็นที่รู้จักมูลค่าของγสำหรับพวกเขาและการพึ่งพาตำแหน่งสมดุลของอุณหภูมิ (ข้อมูลตารางเหล่านี้ทั้งหมด) การคำนวณแสดงให้เห็นว่าหากส่วนผสมเริ่มต้นของก๊าซที่ความดันบรรยากาศและอุณหภูมิห้องถูกบีบอย่างรวดเร็วครึ่งหนึ่งของปริมาตรส่วนผสมที่มีความร้อนเพียง 13 ° C หากคุณบีบอัดส่วนผสมเพื่อลดปริมาณการแข่งขันอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น 21 ° C และแม้แต่ความร้อนขนาดเล็กของส่วนผสมจะเปลี่ยนตำแหน่งของดุลยภาพต่อการแยกตัวของ N2O4

จากนั้นจะมีการระบายความร้อนช้าลงของส่วนผสมของก๊าซซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สมดุลช้าไปสู่ \u200b\u200bN2O4 และทำให้สีอ่อนลงซึ่งสังเกตได้ในการทดลอง อัตราการระบายความร้อนขึ้นอยู่กับวัสดุของผนังเข็มฉีดยาความหนาของพวกเขาและเงื่อนไขการแลกเปลี่ยนความร้อนอื่น ๆ ที่มีอากาศโดยรอบเช่นตั้งแต่ร่างในห้อง มันสำคัญอย่างยิ่งที่มีการเปลี่ยนสมดุลอย่างค่อยเป็นค่อยไปไปทางขวาในทิศทางของ N2O4 มีการลดราคาโมเลกุล NO2 ที่มีการปล่อยความร้อนซึ่งช่วยลดความเร็วในการระบายความร้อนของส่วนผสม (ประมาณการแช่แข็งน้ำในแหล่งน้ำขนาดใหญ่ที่ จุดเริ่มต้นของฤดูหนาวไม่ให้อุณหภูมิอากาศอย่างรวดเร็ว)

เหตุใดผู้ทดสอบจึงไม่รู้สึกถึงความร้อนเข็มฉีดยาเมื่อลูกสูบเสียชีวิต? คำตอบนั้นง่ายมาก ความจุความร้อนของส่วนผสมของก๊าซและแก้ว (ต่อหน่วยของมวล) แตกต่างกันไปมาก แต่มวลของลูกสูบแก้วอยู่ในช่วงสิบและบางครั้งสูงกว่ามวลของก๊าซหลายร้อยเท่า ดังนั้นแม้ว่าความร้อนทั้งหมดของส่วนผสมของก๊าซระบายความร้อนจะถูกถ่ายโอนไปยังผนังของเข็มฉีดยาผนังเหล่านี้อุ่นขึ้นถึงส่วนแบ่งขององศา

ระบบที่ถือว่ามีความสมดุลระหว่างสองไนโตรเจนออกไซด์มีค่าจริง ด้วยความดันเล็กน้อยส่วนผสมของ NO2 และ N2O4 และเหลวได้ง่าย สิ่งนี้ช่วยให้สามารถใช้เป็นน้ำหล่อเย็นที่มีประสิทธิภาพแม้จะมีกิจกรรมทางเคมีและการดำเนินการกัดกร่อนในอุปกรณ์ ในทางตรงกันข้ามกับน้ำซึ่งการใช้ความร้อนเช่นจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ความร้อนขึ้นอย่างรุนแรงและสามารถระเหยการถ่ายโอนความร้อนไปยังส่วนผสมของไนโตรเจนออกไซด์นำไปสู่ส่วนใหญ่ไม่ใช่การให้ความร้อนและปฏิกิริยาเคมี - การเชื่อมต่อการเชื่อมต่อ NN ในโมเลกุล N2O4 แท้จริงแล้วการแตกของการสื่อสาร N-N ในหนึ่งโมลของสาร (92 กรัม) โดยไม่ให้ความร้อนต้องใช้ค่าใช้จ่าย 57.4 kJ ของพลังงาน หากมีพลังงาน 92 กรัมที่อุณหภูมิ 20 ° C แล้ว 30.8 KJ จะไปต้มน้ำเพื่อให้ความร้อนและส่วนที่เหลืออีก 26.6 KJ จะนำไปสู่การระเหยของน้ำประมาณ 11 กรัม! ในกรณีของไนโตรเจนออกไซด์ส่วนผสมไม่ได้รับความร้อนในที่เย็นของการติดตั้งส่วนผสมการหมุนเวียนจะเย็นลงเล็กน้อยดุลยภาพเปลี่ยนไปยัง N2O4 และส่วนผสมนั้นพร้อมที่จะเลือกความร้อนอีกครั้ง

โลหะสามารถทำปฏิกิริยาได้อย่างง่ายดายเรียกว่าโลหะที่ใช้งานอยู่ เหล่านี้รวมถึงโลหะอัลคาไลน์อัลคาไลน์และอลูมิเนียม

ตำแหน่งในตาราง Mendeleev

คุณสมบัติของโลหะขององค์ประกอบลดลงจากซ้ายไปขวาในตารางธาตุของ Mendeleev ดังนั้นองค์ประกอบที่ I และ II มีการใช้งานมากที่สุด

รูปที่. 1. โลหะที่ใช้งานอยู่ในตาราง Mendeleev

โลหะทั้งหมดกำลังลดเอเจนต์และส่วนที่ง่ายด้วยอิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานภายนอก ในโลหะที่ใช้งานอยู่อิเล็กตรอน Valence เพียงหนึ่งหรือสองตัว ในกรณีนี้คุณสมบัติโลหะได้รับการปรับปรุงจากบนลงล่างที่เพิ่มขึ้นจำนวนระดับพลังงานเพราะ ยิ่งอิเล็กตรอนต่อไปมาจากนิวเคลียสของอะตอมทำให้ง่ายต่อการแยกเขา

โลหะอัลคาไลน์ถือว่ามีการใช้งานมากที่สุด:

• ลิเธียม;
• โซเดียม;
• โพแทสเซียม;
• รูบิเดียม;
• ซีเซียม;
• ฝรั่งเศส.

โลหะอัลคาไลน์โลกรวมถึง:

• เบริลเลียม;
• แมกนีเซียม;
• แคลเซียม;
• สตรอนเทียม;
• แบเรียม;
• เรเดียม.

คุณสามารถค้นหาระดับของกิจกรรมโลหะได้โดยแถวทางเคมีไฟฟ้าของโลหะ ด้านซ้ายของไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบยิ่งมีการใช้งานมากขึ้น โลหะ, ขวาจากไฮโดรเจนมีการใช้งานต่ำและสามารถโต้ตอบกับกรดเข้มข้นเท่านั้น

รูปที่. 2. แถวไฟฟ้าของแรงดันไฟฟ้าโลหะ

รายการของโลหะที่ใช้งานในเคมียังรวมถึงอลูมิเนียมที่อยู่ในกลุ่ม III และด้านซ้ายของการลดไฮโดรเจน อย่างไรก็ตามอลูมิเนียมอยู่ในขอบเขตของโลหะที่ใช้งานและมีขนาดกลางและไม่ทำปฏิกิริยากับสารบางอย่างภายใต้สภาวะปกติ

คุณสมบัติ

โลหะที่ใช้งานมีความอ่อนนุ่มเล็กน้อย (สามารถตัดด้วยมีด), ง่าย, จุดหลอมเหลวต่ำ

คุณสมบัติทางเคมีหลักของโลหะจะถูกนำเสนอในตาราง

ปฏิกิริยา	สมการ	ข้อยกเว้น
โลหะอัลคาไลน์กำลังหมุนตัวเองในอากาศโต้ตอบกับออกซิเจน	K + O 2 → KO 2	ลิเธียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น
โลหะอัลคาไลน์โลกและอลูมิเนียมในฟิล์มออกไซด์ออกไซด์ของอากาศและเมื่อความร้อนหมุนตัวเอง	2CA + O 2 → 2CAO
ทำปฏิกิริยากับสารธรรมดา, การขึ้นรูปเกลือ	CA + BR 2 → Cabr 2; - 2AL + 3S → Al 2 S 3	อลูมิเนียมไม่ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน
ทำปฏิกิริยาอย่างมากกับน้ำขึ้นรูปแฮร์ริ่งและไฮโดรเจน	- CA + 2H 2 O → CA (OH) 2 + H 2	ปฏิกิริยากับลิเธียมไหลช้าๆ อลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับน้ำเท่านั้นหลังจากถอดฟิล์มออกไซด์
ทำปฏิกิริยากับกรดที่ขึ้นรูปเกลือ	CA + 2HCL → CACL 2 + H 2; 2K + 2HMNO 4 → 2KMNO 4 + H 2
โต้ตอบกับการแก้ปัญหาของเกลือครั้งแรกที่ทำปฏิกิริยากับน้ำแล้วด้วยเกลือ	2NA + CUCL 2 + 2H 2 O: 2NA + 2H 2 O → 2NAH + H 2; - 2NAOH + CUCL 2 → CU (OH) 2 ↓ + 2NACL

โลหะที่ใช้งานได้อย่างง่ายดายเข้าสู่ปฏิกิริยาดังนั้นในธรรมชาติมีเพียงส่วนหนึ่งของส่วนผสม - แร่ธาตุหิน

รูปที่. 3. แร่ธาตุและโลหะบริสุทธิ์

เรารู้อะไร

โลหะที่ใช้งานรวมถึงองค์ประกอบ I และกลุ่ม II - โลหะอัลคาไลน์และอัลคาไลน์รวมถึงอลูมิเนียม กิจกรรมของพวกเขาเกิดจากโครงสร้างของอะตอม - อิเล็กตรอนไม่กี่ตัวแยกออกจากระดับพลังงานภายนอกได้ง่าย เหล่านี้เป็นโลหะแสงอ่อน ๆ ตอบสนองอย่างรวดเร็วด้วยสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนขึ้นรูปออกไซด์ไฮดรอกไซด์เกลือ อลูมิเนียมอยู่ใกล้กับไฮโดรเจนและเงื่อนไขเพิ่มเติมสำหรับปฏิกิริยากับสาร - อุณหภูมิสูงการทำลายฟิล์มออกไซด์

ทดสอบในหัวข้อ

การประเมินรายงาน

คะแนนเฉลี่ย: 4.4 การจัดอันดับทั้งหมดที่ได้รับ: 388