Számos fém kémiai. Aktív fémek. A srácok elosztottak

Munka célja: Tapasztalat a fémek oxidációjának és reduktikus tulajdonságainak függőségével a pozíciójukból a stresszes elektrokémiai sorban.

Berendezések és reagensek: Tesztcsövek, csövek, alkohol, szűrőpapír, pipetták, 2n Megoldások Hclés H 2 így 4koncentrált H 2 így 4hígított és koncentrált HNO 3., 0,5m Megoldások Cuso 4, Pb (3) 2 vagy PB (CH 3 COO) 2; Fém alumínium, cink, vas, réz, ón, vas írószer klipek, desztillált víz.

Elméleti magyarázatok

A fém kémiai jellege nagyrészt az oxidált, azaz Milyen könnyedén képesek mozogni a pozitív ionok állapotába.

A könnyű oxidálási képességet mutató fémek nem szegények. A nagy nehézségekkel oxidált fémek nemesnek nevezik.

Mindegyik fémet a szabványos elektródpályák bizonyos értéke jellemzi. A standard potenciálhoz j 0.ez a fém elektród beérkezik a EMF egy galvanikus elem, amely egy standard hidrogén elektród, található a bal oldalon, és a fémlemezek oldatba helyezzük só ez a fém, és az aktivitást (híg oldatok is alkalmazhatók) a Az oldatban lévő fém kationokat 1-nek kell használni mol / l; T \u003d 298 K; p \u003d 1 atm. (Standard feltételek). Ha a reakciókörülmények eltérőek a szabványos, szükséges figyelembe venni a függését az elektród potenciál a koncentrációkat (pontosabban) fémionok oldatban és a hőmérséklet.

Az elektródpotenciák függését a koncentrációban a Nernst-egyenlet kifejezi, amelyet a rendszerre alkalmaznak:

Nekem n + + n e -→Nekem.

BAN BEN;

R. - Gáz-állandó, ;

F -Állandó faroday ("96500 Cl / mol);

n -

és n + - mOL / L..

Érték T.=298NAK NEK,kap

mol / l

J 0,válaszoljon fél-recure helyreállítást, számos fémfeszültséget kapunk (számos szabványos elektródpotenciál). Ugyanabban a sorban helyezze el a hidrogén standard elektród potenciálját, amelyet nullától kapott, az a rendszer számára, amelyben a folyamat folyik:

2N + + 2E - \u003d H 2

Ugyanakkor a nem denominált fémek szabványos elektródpotenciáljainak negatív értéke és nemes - pozitív.

Elektrokémiai fémfeszültség sorozat

Li; K; Ba; Sr; Ca; Na; Mg; Al; Mn; Zn; CR; Fe; CD; Co; Ni; Sn; PB; ( H) ; Sb; Kettős; Cu; Hg; AG; Pd; Pt; Au.

Ez a sorozat a fémlemez-ion-ionrendszer oxidatív és redukciós kapacitását a vizes oldatokban standard körülmények között jellemzi. A bal oldali a stresszes sorban fém (a kisebb j 0.), Annál erősebb redukálószer van, és a könnyebb a fématomok adnak elektronokat, fordult kationok, de a kationok ez a fém nehezebb csatolja elektronok, fordult semleges atomok.

A fémek és azok kationjaik redox reakciói olyan irányban vannak, amelyeknél a kisebb elektródpotenciállal rendelkező fém egy redukálószer (vagyis oxidált) és fémkationok nagy elektródpotenciál - oxidálószerek (azaz helyreállítottak). E tekintetben a következő minták jellemzőek a fémek elektrokémiai sorához:

1. Mindegyik fém kiszorítja az összes többi fémből sókkal rendelkező oldatokból, amely közvetlenül a fémfeszültség elektrokémiai sorában van.

2. Minden fém, amely a stresszes elektrokémiai sorban a hidrogén bal oldalán helyezkedik el, hidrogént kiszorítja a híg savakból.

Kísérleti módszerek

Tapasztalat 1: Fém kölcsönhatás sósav.

Négy kémcsövek öntsük 2 - 3 ml sósav, és tegye be őket egy darab alumínium, cink, vas és réz köpő. A fémből származó fém közül melyik savból hidrogénatom? Írja be a reakciók egyenleteit.

Tapasztalat 2: a kénsavval végzett fémek kölcsönhatása.

Engedje le a vasat a kémcsőben, és adjon hozzá 1 ml 2n. Kénsav. Mit figyeltek meg? Ismételje meg a rézdarabot. Folytatja a reakciót?

Ellenőrizze a koncentrált kénsav hatását vas és réz. Magyarázza meg a megfigyeléseket. Írja be a reakciók összes egyenletét.

Tapasztalat 3: réz kölcsönhatás salétromsavval.

Tegyen két kémcsövet egy darab rézre. Az egyikben töltsük be a 2-et ml Hígított salétromsav, Második - koncentrált. Szükség esetén a vizsgálati csövek tartalma melegen az alkohollal. Milyen gáz van kialakítva az első kémcsőben, és mi a helyzet a második? Írja be a reakcióegyenleteket.

Tapasztalat 4: A fémek kölcsönhatása sókkal.

Öntsük a 2. tesztcsőbe 2 - 3 ml A réz (II) szulfátoldata (II), és hagyja el a vashuzal darabot. Mi történik? Ismételje meg a tapasztalatot, cserélje ki a vashuzalt egy darab cinkkel. Írja be a reakciók egyenleteit. Öntsük a vizsgálócsőbe 2 ml Az acetát vagy az ólom-nitrát (II) oldata, és hagyja el a cink darabját. Mi történik? Írja be a reakcióegyenletet. Adja meg az oxidálószert és a redukálószert. A reakció a reakció, ha a cinket rézzel helyettesítjük? Adjon magyarázatot.

11.3 Szükséges hallgatói előkészítő szint

1. Ismerje meg a standard elektródpotenciál koncepcióját, legyen egy ötlete a dimenziójáról.

2. Ahhoz, hogy a Nernst-egyenletet használhassa az elektródpotenciál meghatározásához a szabványtól eltérő körülmények között.

3. Tudni, hogy melyik fém feszültség van, hogy jellemzi.

4. Legyen képes olyan fémfeszültségeket használni, amelyek meghatározzák a fémek és a kationok, valamint a fémek és savak közötti redox reakciók irányát.

Feladatok az önellenőrzéshez

1. Mi a technikai vas tömege 18% a nikkel-szulfát-oldat kiszorításához szükséges szennyeződések (Ii) 7,42 g nikkel?

2. A rézlemez az ezüst-nitrát oldatába csökken 28 g. A reakció végén a lemezt eltávolítjuk, mossuk, szárítjuk és lemértük. A tömege kiderült, hogy 32,52 g. Mi az ezüst-nitrát tömege az oldatban?

3. Határozza meg a rézbe merített réz elektródpályájának értékét 0,0005 M. Nitrát-meditrát (Ii).

4. A cink elektródpotenciálja 0,2 M. megoldás Znso 4.Holló 0,8 V.. Meghatározza a látszólagos disszociáció Znso 4. A meghatározott koncentráció megoldásában.

5. Számolja ki a hidrogén elektród potenciálját, ha a hidrogénionok koncentrációja oldatban van (H +) smink 3,8 10-3 mol / l.

6. Számítsa ki a vaselektród potenciálját, amely egy oldatba csökkent 0,0699 FECI 2 0,5 literben.

7. Mit hívnak szabványos fém elektromos potenciálnak? Milyen egyenletet fejez ki az elektródpotenciálok függőségével a koncentrációból?

Laboratóriumi munkaszám 12

Téma: Galvanikus elem

Munka célja: Ismerje meg a galvanizáló elem elveivel kapcsolatos tapasztalatokat, a számítási módszer elsajátítása EMF. galvanikus elemek.

Berendezések és reagensek: A rézlapokhoz csatlakoztatott réz- és cinklemezek, rézlemezekkel, rézlemezekkel, csiszolópapírral, voltmérővel, 3 Vegyi szemüveg 200-250 ml, dimenziós henger, állvány, U alakú cső rögzítve - egy alakú cső, sós híd, 0,1 M. Rézszulfát oldatok, cink-szulfát, nátrium-szulfát, 0,1 % Fenolftalina megoldás B. 50% Etilalkohol.

Elméleti magyarázatok

A galvanikus elem egy kémiai áramforrás, azaz egy olyan eszköz, amely elektromos energiát termel az oxidációs reakció kémiai energiájának közvetlen átalakítása eredményeként.

Az elektromos áram (a töltött részecskék irányított mozgása) az aktuális vezetékek által továbbítva, amelyek az első és a második típusú vezetékekre vannak osztva.

Az első fajta vezetők elektromos áramot hajtanak végre elektronokkal (elektronikus vezetékek). Ezek közé tartoznak az összes fém és ötvözete, grafit, szén, valamint néhány szilárd oxid. Ezeknek a vezetőknek az elektromos vezetőképessége a 10 2-10 6 ohm -1 cm -1 (például, szén - 200 ohm -1 cm -1, ezüst 6 10 5 ohm -1 cm -1).

A másodlagos vezetékek elektromos áramot vezetnek Ionokkal (ionvezetők). Ezeket az alacsony elektromos vezetőképesség jellemzi (például, H 2O - 4 10 -8 ohm -1 cm -1).

Az első és a második típusú vezetékek kombinálásakor elektród van kialakítva. Ez a leggyakrabban fém, amely saját sójának oldatába csökken.

Ha a fémlemez vízbe merül, a felületi rétegben lévő fématomokat poláris vízmolekulák hatására hidratáljuk. Ennek eredményeként a hidratációs és termikus mozgást, a kapcsolat a őket egy kristályrács gyengíti bizonyos mennyiségű atomok, transzferek formájában hidratált ionok egy réteg szomszédos közeg a fémfelülethez. A fémlemez negatív:

Me + m h 2 o \u003d iu n + n 2 o + ne -

Hol Nekem.- fém atom; Iu n + n h 2 o- hidratált fémion; e - - elektron, n.- A fém ion díja.

Az egyensúlyi állapot függ a fém aktivitásától és az ionok koncentrációjától az oldatban. Aktív fémek esetében ( Zn, Fe, CD, NI) kölcsönhatás polar molekulák A víz elválasztja a pozitív fémionok felületétől és a hidratált ionokhoz való átmenetet az oldathoz (1. ábra) de). Ez a folyamat oxidatív. Mivel a kationok koncentrációja a felületen növekszik, a fordított folyamat mértéke növekszik - a fémionok csökkentése növekszik. Végső soron a mindkét folyamat sebessége igazodik, egyensúlyi állapotot állapítanak meg, amelynél a fém potenciál bizonyos értékét tartalmazó két elektromos réteg a fém határán történik.

+ + + +

– – – –

‌

Zn 0 + MH 2 O → Zn 2+ MH 2 O + 2E - + + – – CU 2+ NH 2 O + 2E - → CU 0 + NH 2 O

+ + + – – –

Ábra. 1. Az elektródpotenciál előfordulásának rendszere

Ha a fém merül fel, akkor nem a fém vízoldatába kerül, az egyensúly balra tolódik, vagyis az ionok átmenete felé az oldatból a fémfelületre. Ugyanakkor egy új egyensúlyt hoznak létre a fém potenciáljának másik értékében.

Inaktív fémek esetében a fémionok egyensúlyi koncentrációja tiszta vízben nagyon kicsi. Ha egy ilyen fém sóoldatában merül fel, akkor a fémkationok felszabadulnak egy nagyobb sebességgel, mint a fémionok átmeneti sebessége az oldatba. Ebben az esetben a fémfelület pozitív töltést kap, és az oldat negatív, a felesleges só anionok miatt (1. ábra. b.).

Ily módon, amikor a fém vízbe merítik, vagy egy oldat, amely az ionok ez a fém, a fém-oldat keletkezik, hogy a fázis felületén fázismegoszlás, amelynek van egy bizonyos potenciális különbség. Az elektróda potenciálja a fém természetétől függ, az ionok koncentrációja az oldatban és a hőmérsékletben.

Az elektródpotenciál abszolút értéke j. Egy külön elektród lehetetlen kísérletileg meghatározni. Azonban mérheti a két kémiailag eltérő elektródák potenciáljának lehetséges különbségét.

Azt is megállapodtak abban, hogy egy standard hidrogén elektródának potenciálját nulla. A standard hidrogén elektród egy platina lemez, amelynek szivacsos platinával bevonva van egy savas oldatba merített hidrogénion-aktivitással, amely 1 mol / l Az elektródát gáznemű hidrogénnel mossuk 1 nyomáson atm. és a hőmérséklet 298 K. Ugyanakkor létrehozza az egyensúlyt:

2 h + + 2 e \u003d h 2

A standard potenciálhoz j 0.ez a fémelektród elfogadott EMF.a hagyományos hidrogén-elektródból és egy fémlemezből álló fémlemezből álló galvanizált elem, amelynek aktivitása (híg oldatokban, koncentrációban) kell lennie a fémkationok oldatában mol / l; T \u003d 298 K; p \u003d 1 atm. (Standard feltételek). A standard elektród potenciáljának értékét mindig fél helyreállításnak nevezik:

Nekem n + + n e - → én

A fémek elhelyezése a szabványos elektródpotenciál nagyságának növelése érdekében J 0,válaszoljon fél-recure helyreállítást, számos fémfeszültséget kapunk (számos szabványos elektródpotenciál). Ugyanezen a sorban tegye a rendszer szabványos elektródpotenciálját:

N + + 2E - → H 2

A fém elektródpotenciáljának függése j.a hőmérséklet és a koncentráció (aktivitás) a szubsztitúciós egyenlet határozza meg, amely a rendszerre vonatkozik:

Nekem n + + n e -→Nekem.

A következő űrlapon írhat:

hol van a standard elektródpotion, BAN BEN;

R. - Gáz-állandó, ;

F -Állandó faroday ("96500 Cl / mol);

n -a folyamatban részt vevő elektronok száma;

és n + -a fémionok aktivitása az oldatban, mOL / L..

Érték T.=298NAK NEK,kap

ezenkívül a híg oldatok aktivitása helyettesíthető az ionok koncentrációjával mol / l

EMF. Bármilyen galvanikus elem definiálható, mint a katód és az anód elektródpotenciáljainak különbsége:

EMF \u003d J katód -j anód

Az elem negatív pólusát az anódnak nevezik, az oxidációs folyamat folyamatban van:

Én - ne - → nekem n +

A pozitív pólust katódnak hívják, a helyreállítási folyamat folyamatban van:

Nekem n +. + ne - → én

A galvanikus elem vázlatosan rögzíthető, miközben megfelel bizonyos szabályoknak:

1. A bal oldali elektródát a fémszekvencia-ionban kell rögzíteni. A jobb oldali elektróda az ionszekvencia - fémben van rögzítve. (-) Zn / Zn 2+ // Cu 2+ / Cu (+)

2. A bal oldali elektródra áramló reakció oxidatívként van írva, és a jobb elektróda reakciója redukáló.

3. Ha EMF. Elem\u003e 0, a galvanikus elem működése spontán lesz. Ha egy EMF.< 0, то самопроизвольно будет работать обратный гальванический элемент.

A kísérlet technikája

Tapasztalat 1.: Réz-cink galvanikus elem készítése

Szerezd meg a szükséges berendezéseket és reagenseket egy laboratóriumból. Vegyi üveg térfogatban 200 ml Önt 100 ml 0,1 m A média szulfátoldata (Ii) És engedje le a rézlemezet a karmesterhez csatlakoztatva. A második üvegben öntsük ugyanazt a kötetet 0,1 M.cink-szulfát oldat és engedje le a vezetékhez csatlakoztatott cinklemezt. A lemezeket el kell tisztítani a csiszolópapírral. Szerezzen egy sóhídot a laboratóriumból, és csatlakoztassa őket két elektrolit. A sóoldat híd egy géllel töltött (agar-agar) üvegcső, amelynek mindkét vége lezárva egy vattacsomóval. A híd telített vizes nátrium-szulfát-oldatban marad, amelynek eredményeképpen a gél duzzadása következik be, az ionos vezetőképesség nyilvánul meg.

A tanár segítségével csatlakoztasson egy voltmérőt a generált galvanikus elem pólusaihoz, és mérje meg a feszültséget (ha a mérést alacsony ellenállással végezzük, akkor az érték közötti különbség EMF.És a feszültségek kicsiek). A Nernst-egyenlet használatával kiszámítja az elméleti értéket. EMF. galvanikus elem. Feszültség kevesebb EMF. galvanikus elem az elektródák polarizációja és az ohmikus veszteségek miatt.

Tapasztalat 2.: Elektrolízis nátrium-szulfát oldat

A galvanikus elem által termelt elektromos energia miatti kísérletben azt javasoljuk, hogy nátrium-szulfát elektrolízis. Ehhez, U - egy alakú cső, öntsük nátrium-szulfát-oldatot, és mindkét térd, helyezze azt rézlemez sztrippeljük dörzspapír és csatlakozik a réz és cink elektródákat a galvanikus elem, ábrán látható. 2. Az U-alakú cső minden térdében 2-3 csepp fenolftaleint adjon hozzá. Egy idő után az elektrolizátor katódterében az oldatot rózsaszín színben megfigyeljük az alkáli képződésének köszönhetően a katódvízvisszanyerés során. Ez azt sugallja, hogy a galvanikus elem aktuális forrásként működik.

Tedd a egyenletek a lezajló folyamatok a katód és az anód az elektrolízis a vizes nátrium-szulfát-oldatot.

(-) katód anód (+)

sós híd

→ Zn 2+ cu 2+→

Znso 4 cu 4

Anód (-) katód (+)

Zn - 2E - → Zn 2+ CU 2+ + 2E - → CU

oxidációs helyreállítás

12.3 Szükséges hallgatói előkészítő szint

1. Ismerje meg a koncepciókat: az első és a második fajta, dielektromos, elektróda, galvanikus elem, anód és katód, galvanikus elem, elektródpotenciál, standard elektród potenciál vezetők. EMF.galvanikus elem.

2. Az elképzelések az elektródpotenciák előfordulásának okairól és mérésére szolgáló módszerek miatt.

3. A galvanikus elem elveiről van szó.

4. Képes legyen használni a Nernst-egyenletet az elektródpotenciálok kiszámításához.

5. képes legyen rögzíteni a galvanikus elemek rendszereit, képesek kiszámítani EMF.galvanikus elemek.

Feladatok az önellenőrzéshez

1. Ismertesse a vezetékeket és a dielektrikákat.

2. Miért a galvanizáló elem anóda negatív töltéssel rendelkezik, és az elektrolizátorban pozitív?

3. Mi a különbség és hasonlóság a katódok az elektrolizátorban és egy galvanikus elemben?

4. A magnéziumlemezt leeresztjük a só oldatába. Ebben az esetben a magnézium elektródpotenciálja egyenlő volt -2,41 B.. Számítsa ki a magnéziumionok koncentrációját mol / l (4.17x10 -2).

5. Milyen koncentráció az ionok Zn 2+ (MOL / L) A cinkelektródának lehetősége van 0,015 B. Kevesebb, mint a szabványos elektróda? (0,3 mol / l)

6. A nikkel és a kobalt elektródák megoldások szerint kihagyják Ni (nem 3) 2 és CO (3) 2. Milyen arányban kell az ilyen fémek ionjainak koncentrációja, hogy mindkét elektróda potenciálja ugyanaz volt? (C Ni 2+: C CO 2+ \u003d 1: 0,117).

7. Milyen koncentrációban az ionok CU 2+ ban ben mOL / L. A rézelektród potenciáljának értéke megegyezik a hidrogén elektród standard potenciáljával? (1,89x 10-6 mol / l).

8. készítsen egy rendszert, írjon elektronikus elektróda folyamatokat és számítsa ki EMF. galvanikus elem, amely kadmiumból és magnéziumlapokból áll, amelyek koncentrációjú sóik oldataiba csökkentve \u003d \u003d 1,0 mol / l. Az érték megváltozik-e EMF.Ha az egyes ionok koncentrációja csökken 0,01 mol / l? (2,244 B.).

Laboratóriumi munkaszám 13.

A kémia tankönyveiben, a "sav" téma bemutatásával egy formában vagy egy másik formában az úgynevezett kulcsfontosságú fémkötegek említésre kerülnek, amelynek összeállítása gyakran a Beketovnak tulajdonítható.

Például a leggyakoribb tankönyv a 8. év G. E. Rudzitis és az F. G. Feldman (1989-től 1995-ig), amelyet összesen 8,3 millió példányban tették közzé), a következő mondja. Ez könnyű, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a magnézium gyorsan reagál savakkal (a példa sósav), valamivel lassabb - cink, még lassabb - vas és réz sósavval nem reagál. "Hasonló kísérleteket végeztek az orosz tudósok N. N. Beketov, - írják a tankönyv szerzőit. - kísérletek alapján, tette a tömeg a fémek: K, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb (H), Cu, Hg, Ag, PT, AU. Ebben a sorban a hidrogénre néző fémek képesek a savakból. " Azt is jelentették, hogy a beketov "a fizikai kémia alapítója. 1863-ban a fémek döntő tartománya, amelyet a tudós neve hív. " Továbbá a diákok azt jelentik, hogy egy sor Beketov, a fém állt balra, a fémek jogosultak a sóik megoldásaira. A kivétel a legaktívabb fémek. Hasonló információkat is megtalálhatunk más iskolai tankönyvekben és előnyökben is: "Orosz Chemist N. N. N. Beketov feltárja az összes fémet, és kémiai tevékenységbe helyezte őket kulcsfontosságú számban (számos tevékenység)", stb

Előfordulhat, hogy néhány kérdés merül fel.

Az első kérdés. Valóban előtt Beketov kísérletei (azaz amíg a 1863), vegyészek nem tudta, hogy a magnézium, a cink, a vas és számos más fémek reagálnak oxidálhatók hidrogén-kibocsátás, és a réz, higany, ezüst, platina, arany nem rendelkeznek az ingatlan?

A kérdés a második. Nem veszi észre, hogy a vegyészek nem veszik észre a BEKETOV-nak, hogy egyes fémek átmegyek másoknak a sóik megoldásaitól?

A kérdés a harmadik. A könyv V. A. Volkov, E. V. Vonsky, G. I. Kuznetsova "A világ kiemelkedő vegyészei. Életrajzi könyvtár "(M: Gimnázium, 1991) Azt mondják, hogy Nyikolaj Nyikolajevics Beketov (1827-1911) - „Orosz physicochemist, akadémikus ... egyik alapítója a fizikai kémia ... vizsgálták a viselkedését a szerves savak magas hőmérsékleten. Szintetizált (1852) benzureid és acetureid. Számos elméleti rendelkezések a függőség a reakció a reakciók az állam reagensek és külső feltételek ... meghatározva a hőt a kialakulását oxidok és alkálifém-kloridok, először kapott (1870) vízmentes alkálifém-oxidok. Az alumínium képesek az oxidokból származó fémek helyreállítására, az aluminotermia alapjait ... az orosz fizikai-kémiai társadalom elnöke ... " És nem egy szó az elmozdulási sorozat összeállításáról, amely (ellentétben, például az Ureyids - karbamid-származékokból) iskolai tankönyvekMegjelent multimillion esszék!

Aligha szükséges visszaszerezni a biográfiai referenciakönyv szerzőinek visszaszerzését az orosz tudós fontos felfedezésének felemelkedésében: Végül is, Di Mendeleev, aki annyira, nem lehet hibás a nonpathisisben, a klasszikus tankönyv "kémiai alapjaiban "Túl, soha nem említi a beetova elmozdulási sorozatot, bár 15 alkalommal különböző munkákra utal. Mindezen kérdésekre válaszolhatunk, hogy túrázzuk a kémia történetét, hogy megbirkózzunk azzal, hogy ki és mikor javasoltak számos fém tevékenységét, mely kísérleteket töltött N. N. beketov és mi a döntő sora.

Válaszolhat az első két kérdésre. Természetesen a hidrogén felszabadulása a savakból fémekkel, és különböző példák A sóktól származó sók közül sokan Bettov születése előtt ismertek. Például, az egyik vezető a svéd kémikus és Mineralog Thornberna Ulaf Bergman, megjelent 1783-ban, akkor ajánlott, amikor elemzése polimetallikus érc outpire ólom és az ezüst a megoldások vas lemezek. Az ORE VAS-tartalmának kiszámításakor figyelembe kell venni azt a részét, amely a lemezekből származó oldatba költözött. Ugyanebben a vezetésben Bergman írja: "A fémeket más fémekkel, míg más szekvenciák is megfigyelik. Egy sor cink, vas, ólom, ón, réz, ezüst és higany cink kiszorítja a vasat stb. És természetesen nem Bergman először fedezte fel ezeket a reakciókat: az ilyen megfigyelések visszaállnak az alkémiai időkre. Az ilyen reakciónak a leghíresebb példáját használtuk a Charlatánok középkorában, amelyek nyilvánosan bemutatták a vas köröm "transzformációját" a piros aranyba, amikor a körömet a réz-szulfát oldatába csökkentették. Most ezt a reakciót az iskolában kémiai órákban mutatják be. Mi a lényeg Új elmélet Beetova? A kémiai termodinamika megjelenése előtt a kémikusok egy vagy egy másik irányában a reakcióáramot néhány testületének affinitásának fogalma magyarázta. Ugyanaz a Bergman a jól ismert elmozdulási reakciók alapján 1775 óta kifejlesztette a választási affinitás elméletét. Ennek az elméletnek megfelelően az ilyen körülmények között a két anyag közötti kémiai affinitás állandó marad, és nem függ az anyagok relatív tömegeitől. Vagyis, ha a testek A és érintkezésbe kerülnek a C testvel, akkor Csatlakozás C-vel a test, amely sok affinitással rendelkezik. Például a vas nagyobb affinitással rendelkezik az oxigénhez, mint a higany, ezért először oxidálódik. Feltételezték, hogy a reakció irányát kizárólag a reaktív testek kémiai affinitásával határoztuk meg, és a reakció véget ér. Bergman volt a kémiai affinitás asztala, amelyet a XIX. Század elején használt kémikusok. Ezek a táblák, különösen a különböző savak és bázisok.

Szinte egy időben, Bergman francia kémikus Claude Louis Bertoll kifejlesztett egy másik elmélet. A kémiai affinitást a testületek vonzerejéhez is társították, de a következtetések mások által készítettek. Analógiával a világ vonzerejének törvényével Beroll, úgy vélte, hogy a kémia, a vonzásnak a reaktív testek tömegétől függ. Ezért a reakció folyamata és eredménye nemcsak a reagensek kémiai affinitásától, hanem mennyiségeiket is függ. Például, ha az A és C test C-vel reagálhat, akkor a testet az A-k és a tömegek és a tömegek között elosztják, és a reakció nem ér véget, mivel az egyenleg akkor jön, amikor az AC, a nap és a Az A és B egyidejűleg jön. Nagyon fontos, hogy az A és B közötti eloszlása \u200b\u200baz A vagy V feleslegtől függően változhat. Ezért nagy mennyiségben a kis affinitással rendelkező test szinte "kiválaszthatja" a testet az "ellenfele". De ha az egyik a reakciótermékek (AC vagy Sun) eltávolítjuk, a reakció halad, hogy a végén, és csak az a termék van kialakítva, hogy elhagyja a mozgásterét.

Burtollnak saját következtetései vannak, megfigyelve a megoldások kicsapódásának folyamatát. Ezek az eredmények meglepően modern módon hangzik, kivéve az elavult terminológiát. A Beroll azonban minőségi elmélet volt, nem adta meg az affinitás nagyságának mérésére.

Az elmélet további előrehaladása a villamos energia területén folytatott felfedezéseken alapult. Olasz fizikus Alessandro Volta a XVIII. Század végén. Megmutatta, hogy az elektromos töltés a különböző fémek kapcsolatfelvétel közben történik. Vezető kísérletek különböző pár fémekkel, és meghatározzák egyes fémek vádjának jelét és értékét, a feszültség számos feszültséget állapít meg: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, AG, AU. A különböző fémek páros, a Volt galvanikus elemet épített, amelynek erőssége volt a nagyobb, a drágább tagjai. Ennek oka az években ismeretlen volt. Igaz, 1797-ben a német tudós Johann Wilhelm Ritter azt jósolta, hogy egy sor feszültségben, a fémeknek kell állniuk annak érdekében, hogy csökkentsék az oxigénhez való csatlakozás képességét. A cink és az arany esetében ez a következtetés nem okozott kétséget; Ami a többi fémeket illeti, meg kell jegyezni, hogy a tisztaságuk nem volt nagyon magas, így számos volt a nem mindig megfelel a modernnek.

A folyamatok természetének elméleti nézetei nagyon homályosak voltak és gyakran ellentmondásosak voltak. Híres svéd kémikus Jonz Jacob Burtsellius korai XIX. ban ben. Létrehozott egy elektrokémiai (vagy dualisztikus, lat . Dualis - "Double") elmélet kémiai vegyületek. Ennek az elméletnek megfelelően feltételezzük, hogy minden kémiai vegyület két részből áll - pozitív és hátrányosan feltöltött. 1811-ben, Burtsellius, kémiai tulajdonságok Az általam ismert elemek egymás után helyezkednek el, hogy az egyes tagok az előző és az elektropozitivitás szempontjából elektropozitivitással rendelkezzenek. A rövidített változatban az alábbiak (a csökkenő sorrendben) az elektrongatív elemeknek tulajdonítottak:

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

Ezután követte az átmeneti elemet - hidrogént, mögötte - elektropozitív elemeket (a tulajdonság növelése érdekében):

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

Ez a sorozat, ha átírja az összes Fémet fordított sorrendben, nagyon közel a modern. Néhány különbség a fémek sorrendjében ebben a sorban valószínűleg az anyagok elégtelen tisztításának köszönhető a bezer napjaiban, valamint a fémek más tulajdonságainak, amelyeket a Bercelyus vezetett. Szerint Britzelius, minél távolabb az elemek egymástól ebben a sorozatban, annál nagyobb a szemközti elektromos töltések és a tartósabb kémiai vegyületek alkotnak egymással.

Berzelius dualizmusának elmélete a XIX. Század közepén. Ez domináns volt. A kudarcát bemutatták a Thermochemistry francia tudós Marineelen Bertlo és a Dán kutató Julius Tomsen. Megmértük a kémiai affinitását a kémiai reakció előállításához. A gyakorlatban azt mértük termikus hatás reakciók. Ezek a munkák a kémiai termodinamika - tudomány létrehozásához vezetett, amely különösen a reakciórendszer egyensúlyának helyzetének kiszámításához, beleértve az elektromos egyensúlyt is kémiai folyamatok. Elméleti alapítvány Számos tevékenység (és stresszsorozat) a megállapított megoldásokban késő XIX. ban ben. Német Physicochemist Walter Nernst. Helyette minőségi jellemzők - affinitásokat vagy képesség a fém és annak ion egyik vagy másik reakciók - pontos kvantitatív érték jelent meg, jellemző, hogy az egyes fém mozgatni, hogy az oldat formájában ionok, valamint visszaáll ionok fém az elektród . Az ilyen nagyság a fém szabványos elektródpotenciálja, és a megfelelő változások sorrendjében épített megfelelő sorozat számos szabványos elektródpotenciálnak nevezik. (A standard feltétel azt sugallja, hogy az ionok koncentrációja az oldatban 1 mol / l, és a gázok nyomása 1 atm; leggyakrabban szabvány feltétel Számítsa ki a hőmérsékletet 25 ° C.)

A legaktívabb alkálifém standard potenciálja elméletileg kiszámításra került, mivel lehetetlen a vizes oldatokban kísérletileg mérni őket. A fémek lehetőségeinek kiszámítása az ionjaik különböző koncentrációiban (azaz a nem szabványos állapotokban) a Nernst-egyenletet használja. Az elektródpotenciákat nemcsak a fémek, hanem a mind a kationok, mind anionok bevonásával több redox reakcióra is meghatározzák. Ez elméletileg megengedi, hogy megjósolja a különféle redox reakciók lehetőségét különböző körülmények között. Azt is meg kell jegyezni, hogy a nemvizes megoldásokban a fémek potenciálja eltérő lesz, így a fémek sorrendje egy sorban észrevehetően változhat. Például vizes oldatokban a rézelektród potenciálja pozitív (+0,24 V) és a réz jobb, mint a hidrogén. Az acetonitril CH3CN oldatában a réz potenciálja negatív (-0,28 V), azaz a réz a hidrogén bal oldalán található. Ezért ebben az oldószerben van ilyen reakció: CU + 2HCI \u003d CUCL2 + H2.

Most itt az ideje, hogy válaszoljon a harmadik kérdésre, és megtudja, hogy pontosan mit tanult a kerületekben, és milyen következtetéseket jött.

Az egyik legjelentősebb orosz kémista N. N. Beketov az érettségi után (1848-ban), a Kazan Egyetem egy ideig dolgozott egy ideig az Orvosi és Sebészeti Akadémián a Laboratórium N. N. Vinin, majd a St. Petersburg Egyetemen, 1855 és 1886 között Kharkov Egyetem. Hamarosan 1857-ben, az egyetemi tanszéke a kémiai kémia tanszéke egy évre ment külföldre "az évek több ezer rubel teljes tartalmának kinevezésével" azokban az időkben jelentős összeg volt. Párizsban való tartózkodása alatt megjelent (BE francia) Az Oroszországban korábban végzett tanulmányaik eredményei a hidrogénoldatokból származó fémek elmozdulásánál és a cinkgőzök helyreállító hatása. A Beketov Párizsi Kémiai Társaság ülésén a SICL4 és BF3 hidrogén helyreállításáról számolt be. Ezek voltak az első láncok az egyes elemek elmozdulására, akik 1856-ban kezdték, és 1865-ben diplomáztak.

Már külföldön, Beketov figyelmet fordított. Elég az, hogy idézze a D. I. Mendeleev szavait, akivel Beketov találkozott Németországban: "Az orosz kémikusok külföldön, megtanultam Beketov ... Savich, Sechenov. Ez mind ... olyan emberek, akik Oroszország tiszteletére teszik, azoknak, akikkel Rad-Radhechonek, ami kijött.

1865-ben, Kharkovban a beetova disszertációját "tanulmányozták a mások általi elmozdulás jelenségét". Ezt a munkát Kharkovban 1904-ben (a gyűjteményben "az N. N. Bekketov tudományos tevékenységének 50. évfordulója alkalmából az 50. évfordulója alkalmából (az 1955-ben (a gyűjteményben" N. N. beketov.

Megismerkedhet ezzel a munkával, Beketov részletesebben. Két részből áll. Az első részben (az IT hat szakaszban) a szerző kísérleteinek eredményei nagyon részletesek. Az első három szakasz a hidrogén hatására az ezüst sók és higany különböző nyomásokon történő megoldásaira vonatkozik. Beketov rendkívülinek tűnt fontos feladat A hidrogén helyének forgatása számos fémben, valamint a reakció irányának függése a külső körülmények között - nyomás, hőmérséklet, reagensek koncentrációja. Kísérleteket végeztek mind oldatokban, mind szárazanyagokkal. A vegyi anyagok jól ismertek, hogy a hidrogén könnyen kiszorítja az oxidokból származó fémeket magas hőmérsékleten, de alacsony hőmérsékleten inaktív. Beketov kiderült, hogy a hidrogén aktivitása növekszik a nyomásnövekedéssel, amelyet a "nagyobb sűrű a" reagenshez kapcsolódik (most már azt mondták volna, hogy - magasabb nyomás, azaz a gázkoncentráció).

A fémek hidrogénnel történő elmozdulásának lehetőségét a Solutions-ból a Beketov számos meglehetősen kockázatos kísérletet helyeznek el. Először a fogadások kémiai történetében, a 100 ATM-t meghaladó nyomásoknál. Kísérleteket töltött a sötétben, lezárt üvegcsövekben, több kanyarral (térd). Egy térdben sóoldatot, másik savra és a cső fém cinkvégére helyezték. A cső, a beketov arra kényszerítette a cinket, hogy a feleslegben vett savba esik. A cső feloldott cink és térfogatának tömegének ismeretében lehetséges volt becsülni az elért hidrogénnyomás. Bizonyos kísérletekben a bekets tisztázta a nyomást a levegő összenyomódásának mértéke szerint, a folyadékkal egy vékony kapillárisban forrasztva a csőbe. A cső nyitását mindig robbanás kísérte. Az egyik kísérletben, amelyben a nyomás 110 atmot ért el, a robbanás a cső nyílásánál (amelyet vízben hajtottunk végre a döntött henger alatt) Smuthes egy vastag falú henger, amelynek térfogata ezer alkalommal meghaladta a a cső térfogata reagensekkel.

A kísérletek azt mutatták, hogy a hidrogén hatása nemcsak nyomáson, hanem a "fémoldat erődje", azaz a koncentrációjától is függ. Az ezüst visszanyerése az AgCl-ből az AGCL-ből is megkezdődik, amíg a cink teljesen feloldódik körülbelül 10 atm - az átlátszó oldatot megfullad (először a gázon, majd a tömeg egészére), és néhány után Napok A szürke ezüst por a falakon települ. A légköri nyomáson a reakciót megfigyeltük. Az ezüstt a nitrátból és a szulfátból is visszaállítottuk, és ezüst-acetát-hidrogén atmoszferikus nyomáson működött. A sók higany nagynyomású, fém golyó különböztettünk, és a réz és ólom nitrátok nem lehetett visszaállítani még magas nyomású hidrogén. A réz helyreállítását csak ezüst és platina jelenlétében megfigyelték, legfeljebb 100 atm nyomáson. A Platinum Beketov a folyamat felgyorsítására használta, azaz katalizátorként. Azt írta, hogy a platina nagyobb mértékben hozzájárul néhány fém extrudálásához, mint a nyomás, mivel a platina felületén a hidrogén "nagyobb vonzerejűnek van kitéve, és a legnagyobb sűrűségnek kell lennie." Most már tudjuk, hogy a platinumon adszorbeált hidrogén aktiválódik a fématomokkal végzett kémiai kölcsönhatás miatt.

A beetov első részének negyedik részében a szén-dioxid kísérleteit írja le. A kalcium-acetát oldatokra gyakorolt \u200b\u200bhatását különböző nyomáson vizsgálta; Felfedezte, hogy a fordított reakció az ecetsavban lévő márvány feloldása a gáz bizonyos nyomása még a sav feleslegével is megáll.

A Beketov kísérleti részének utolsó szakaszaiban egy cinkgőzhatást írtak le magas hőmérséklet A bárium, a szilícium, az alumínium (az utolsó elem, amelyet a földgömböt hív, mint az években szokásos volt). A szilícium-tetraklorid cink helyreállítása, a Beckets először tiszta kristályos szilíciumot kapott. Azt is megállapította, hogy a magnézium helyreállítja az alumíniumot a cryolitis (nátrium-fluoroalumusz "saját előkészítés") és szilícium a dioxidjából. Ezekben a kísérletekben az oxidból és káliumból származó bárium visszaállításának alumínium képes - a hidroxidból származik. Tehát az alumínium vízmentes bárium-oxiddal történő kalciumozása után (a bárium-klorid hozzáadásával az olvadáspont csökkentése érdekében), az elemzés eredményeiből álló ötvözet, a bárium 33,3% -ával, a többi alumínium. Ugyanakkor az alumínium sok órája a bárium kloriddal, a porban zavaros, nem vezetett semmilyen változáshoz.

Nem egészen a szokásos alumínium reakciót KOB végeztük ívelt puska törzs, a zárt vége, amely szelet con és alumínium kerültek. Ennek a végének erős erejével a káliumpárok megjelentek, amelyek a törzs hideg részében kondenzáltak ", ahol több darab puha fém égő égő égő égő lila lánggal készült." Később a rubídiumot és a céziumot hasonlóan megkülönböztették.

A beetova munkájának második része a mások néhány elemének elmozdulásának elmélésére fordít. Ebben a részben a Beketov első elemzett számos kísérleti adat - mind a saját és vezeti más kutatók, köztük a Breslav professzor Fisher, valamint Davy, Galessak, Burtsellius, Voler. Különösen "néhány Érdekes tények A fém nedves lerakódása, amelyet az angol kémikus William Odering talált. Ebben az esetben bizonyos elemek elmozdulását más "nedves ösvényen", azaz megoldásokkal és "száraz útjal", azaz a reagensek kiszámításakor a beetov közösen tartja. Logikus volt, mivel lehetetlen kísérletesen elvégezni a vízi raidokban a lúgos és alkáliföldfémek részvételét, amennyire csak aktívan reagálnak vízzel.

Ezután Beketov meghatározza annak elméletét, amely megmagyarázza az elemek különböző tevékenységét. Azáltal, hogy az összes fém egy sorban helyezve van a sajátos súlyukhoz (azaz sűrűséggel), Bekketov megállapította, hogy elég jól összhangban van a közeli híres elmozdulással. "Ezért a cukorrépa visszavonását," a fém helyét ... egy elmozdulási számban meglehetősen helyesen lehet meghatározni, és így beszélni, előre megjósolta sajátos súlyát előre. " Bizonytalan bizonytalanságot figyelnek meg csak a "szomszédos fém-specifikus súly" között. Tehát a kálium - általában "energikusabb" elem, és például a nátriumot a NaCl-ről kiszorítja a kalcinálás során, bár kálium és repülés. Az inverz eljárások azonban is ismertek: például a nátrium káliumot mutathat a hidroxidjából és az acetátból. "Az első lúgos csoport hozzáállása tekintetében a második csoport második és a második csoport fémjei közötti kapcsolatát, még mindig komolyan vizsgálták" - írja be a Becket.

Beketov komolyabb nehézségekkel találkozott. Például sikerült visszaállítani a cink alumíniumot a ZnCl2 oldatból, és nem sikerült - a ZnSO4-oldatból. Ezen kívül, az alumínium "nem helyreállította a vas, nikkel, kobalt, kadmiumot az oldatokból. Beketov ezt elmagyarázta, hogy az alumínium "főként vízben működik", és feltételezte, hogy ezeknek a reakcióknak a víz hiányába kell mennének, "szárazon". Valóban, a későbbi BETES felfedezett ilyen reakciók és valóban nyitott aluminothermia.

Egy másik nehézség az volt, hogy néhány fém esett ki a szabályból különleges súlyok. Tehát a réz (sűrűség 8,9) nem található egy sor aktivitás, de az ólom után (sűrűség 11.4 - A Sűrűség értékei a beketovban kissé eltérnek a modern). Egy ilyen "anomália" kényszerített Becketov, hogy megpróbálja még aktívabb vezetési vezetési rézet. A rézlemezeket forró telített, ólom-klorid-semleges és savas, ammónia megoldás Ólom-oxid, fűtött réz száraz oxiddal és ólom-kloriddal. Minden kísérlet sikertelen volt, és Bekketov kénytelen volt bevallani "visszavonulást Általános szabályok" Más "anomáliák" az ezüst (10.5 sűrűség) és az ólom, valamint az ezüst és a higany (13,5 sűrűség), mivel az ólom, és a higany visszaállítja a "könnyebb" ezüstet a sói megoldásairól. A beketov higanyjével rendelkező anomália elmagyarázta, hogy ez a fém folyadék, ezért aktivitása magasabb, mint a konkrét mérlegek szabályából.

Beketov elosztotta a szabályát és a nemfémeket. Például egy sor klórban (folyékony klór sűrűség 1.33), bróm (sűrűség 2.86), jód (sűrűség 4,54) könnyű elem Ugyanakkor a legaktívabb (Fluorin Moissan által 20 évvel később). Ugyanez figyelhető meg a sorozat O, S, Se, Te: oxigén - a legaktívabb és elég könnyen kiszorítja a többi elemeket a vegyületeket hidrogénnel vagy egy alkáli fém.

Beketov a mechanikával analógiával magyarázta a szabályt: az arány a részecskék tömegével (azaz atomok) és egy egyszerű anyag között van. A fémek sűrűségének és relatív atomtömegének tudásának ismerete az atomok közötti relatív távolságokat kiszámíthatja. Minél nagyobb a távolságuk közötti távolság, a könnyebb, a beketov, az atomok leválasztják a kémiai folyamatokban. Kölcsönös „affinitás” a különböző elemek van kötve ezzel, és a képesség, hogy álljon egymással a vegyületek. Miután kiszámították az atomok közötti viszony relatív távolságot különböző fémek és kálium-standard elfogadása, a becket a következő értékeket kapta: K - 100, Na - 80, CA - 65, Mg - 53, AL - 43, stb. .

További összefoglaló Beketov elméletét a kémiai vegyületek relatív erejével kapcsolatban (nevezetesen a más elemek képességeinek képessége) megtalálható a D. I. Mendeleev "A kémia alapjainak" (idézve, 194. február). Nn Beketov a "tanulmányi tanulmányok az elmozdulás jelenségéről" (Kharkov, 1865), különleges hipotézist kínált, amelyet szinte szavakat fogunk bemutatni a szerzőnek.

Alumínium Al2O3-oxid, az AlCl3 és az Ali3 halogenidek esetében. Az oxidban az Al: O \u003d 112: 100 arány az Al: cl \u003d 25: 100: 100: 100: 100 ° C, IODID AL: I \u003d 7: 100. Ezüst AG2O-oxidhoz (1350: 100 arány) kevesebb, mint a klorid : Cl \u003d \u003d 100: 33), és a jodid a legtartósabb (AG: I \u003d 85: 100). Ezek közül és hasonló példákból látható, hogy azok a vegyületek, amelyekben az összekötő elemek tömegei szinte ugyanolyan lesznek, a leggyakoribbak. Ezért van egy nagy tömegű törekvés, hogy nagy és kicsi, kicsi, például: AG2O + 2KI ad K2O + 2Agi-t. Ugyanezen oknál fogva emelkedett hőmérsékleten, az AG2O, a HGO, az AU2O3 és az egyenlőtlen tömegekből álló hasonló oxidok lebomlik, míg a könnyűfémek oxidjai, valamint a víz lebomlik. A legtöbb hőálló oxidok Mgo, CaO, Si02, AL2O3 megközelítés az állapotegyenlőségi állapot. Ugyanezen okból a HI könnyebben bomlik, mint a HCl. A klór nem működik Mgo és Al2O3, hanem Cao, AG2O, stb.

Ahhoz, hogy megértsük az információ valódi viszonyait, - Mendeleev megkötése, még mindig elég messze van, és ezek a kémiai jelenségek mechanikai elméletének kiegészítései, amelyek a sorsokat adják. Mindazonáltal számos vegyület relatív erejének magyarázata során látható, hogy az elsődleges jelentőségű nagyon érdekes beállítás látható. Ilyen kísérletek nélkül lehetetlen a tapasztalt ismeretek összetett tárgyainak megölelése. "

Tehát, anélkül, hogy egy csodálatos kémikus érdemének megrémülne, fel kell ismerni, hogy bár az Nn Beketova elmélete kiemelkedő szerepet játszott az elméleti kémia kialakulásában, hogy a fémek relatív tevékenységének megállapítását a A hidrogén hidrogénatomja savakból és a megfelelő számú fémek nem lehet: mechanikus A kémiai jelenségek elmélete a kémia történetében maradt, mint az egyik számos szakaszában.

Miért néhány könyvben Betheov tulajdonképpen, amit nem nyitott meg? Ez a hagyomány, mint sok más, valószínűleg a 40-es évek végén - az 50-es évek elején. XX. Században, amikor az "Alacsony-fold West" kampánya a Szovjetunióban dühöngött, és a szerzők egyszerűen kötelesek a tudomány tudományában a szerzőket tulajdonítani, sőt a külföldi szerzők idézését Kramolnak tekintették (ezekben volt Évek Egy vicc született arról, hogy "Oroszország az elefántok szülőhelye"). Például M. V. Lomonosov az energia megőrzésének törvényének megnyitását tulajdonította, amelyet csak a XIX. Század közepén nyitottak meg. Itt van egy konkrét példa a tudomány történetének bemutatására. A Vladimir Orlova könyvében "a merész gondolat" (M.: Young Guard, 1953) A villamos energia területén az ilyen szavak írják le: "A külföldiek tönkretették az elektromos fény bölcsőt ... az amerikaiak elrabolták a Csodálatos orosz találmány ... Edison Amerikában szívesen kezdte javítani az orosz találmányt ... Idegen tudósok elektromos lámpák által létrehozott zseni az orosz emberek ... Amerikai imperialisták kirekesztett villamos energia ... követik őket, Jugoszláv fasiszták szégyelli elektromos fény ... "- stb. stb. Hét visszhangja az időkben, látszólag és néhány tankönyvben maradt, és fel kell tölteni őket. A kémia egyik történészje azt mondta: "Lomonosov elég nagy ahhoz, hogy ne tulajdonítsa neki a felfedezéseket."

"Gyertya égett ..."

A gyertyák égetése során megfigyelt jelenségek olyanok, hogy nincs egyetlen törvény, amely nem befolyásolja az egyik módot.

Michael Faraday. Történelem Candard

Ez a történet a "kísérleti vizsgálatot" szenteli. A kémia fő dolog egy kísérlet. Az egész világ laboratóriumaiban több millióféle kísérletet tettek, de egy rendkívül ritka szakmai kutató csinál, mint néhány fiatal kémikus: mi van, ha valami érdekes lesz? Leggyakrabban a kutatónak egyértelműen megfogalmazott hipotézise van, amelyet megerősítést keres, vagy kísérletileg meg kell adnia. De a tapasztalat befejeződött, az eredményt kapjuk. Ha nem ért egyet a hipotézissel, akkor azt jelenti, hogy helytelen (természetesen, ha a kísérletet helyesen szállítják, és többször reprodukálják). És ha következetes vagy? Ez azt jelenti, hogy a hipotézis igaz, és itt az ideje lefordítani az elmélet kategóriájába? A kezdő kutató úgy véli, hogy néha, de a tapasztalt a következtetéseket nem siet, és mindig szorosan gondol, hogy ez lehetetlen megmagyarázni az eredményt, mint egyébként.

Például, hogy milyen hasonló "gondolkodás" hasznos, a kémia története több ezer. A következő három történet csak arról van szó, hogy mennyire veszélyes történik, hogy a "sikeres" kísérlet bizonyítja a hipotézis hűségét. Néha vannak ilyen tapasztalatok a leckékben. Egy kis fa vagy habosító kör hagyjuk úszni egy tányér vízzel, amelyen az égő gyertya erősíteni. A gyertyával a körön csökkentik az invertált üvegedényt, és ezt a helyzetbe helyezik a lemezek alján. Egy idő után a gyertya kialszik, és a bank egy része tele van vízzel. Ez a tapasztalat állítólag azt mutatja, hogy csak a levegő ötödik része (oxigén) támogatja az égést. Valóban, első pillantásra úgy tűnik, hogy a víz az ötödik részre emelkedett, bár pontosabb méréseket általában nem hajtanak végre. Első pillantásra a tapasztalat egyszerű és meglehetősen meggyőző: végül is, az oxigén a levegőben valóban 21 térfogat%. A kémia szempontjából azonban nem minden rendben van. Valójában a gyertyák paraffinból készülnek, és a paraffin a kompozíció szénhidrogénjének korlátozását jelenti n. H2. n. +2 18-35 szénatomos. Az égő reakcióegyenlet lehet tábornok Írás így: With n. H2. n. +2 + (3 n. + 1) / 2 O2 → n. CO2 + ( n. + 1) H2O. Mint n. Veliko, akkor az oxigén előtti koefficiens nagyon közel 1,5 n. (mert n. \u003d 18 különbség (3 n. + +1) / 2 és 1,5 n. kevesebb, mint 2% n. \u003d 30 Még kevesebb lesz). Így 1 térfogat CO2 különböztethető meg 1,5 térfogat oxigénnel. Ezért, még ha az összes oxigént a Can (ez 0,21, a térfogat) töltött, majd 0,21: 1,5 \u003d 0,14 szén-dioxid-mennyiség kell különíteni helyett égetés után. Tehát a víz ne töltse ki a bank ötödikét!

De ez az érvelés? Végül szén-dioxidMint tudod, a vízben jól oldódik. Talán a vízbe megy? Azonban a gáz feloldódásának folyamata nagyon lassú. Ez speciális kísérleteket mutatott: tiszta víz egy fordított üvegben, amely tele van CO2-vel, szinte nem emelkedik egy óra alatt. A gyertyával rendelkező kísérlet kevesebb, mint egy percig folytatódik, ezért még akkor is, ha a víz teljes, a víznek csak 0,21 - 0,1 \u003d 0,07 mennyiségben kell beírnia a kötetét (kb. 7%).

De ez nem minden. Kiderül, hogy a "Burns" gyertya a bankban messze van az összes oxigéntől, de csak egy kis része. A levegőelemzés, amelyben a gyertya kimutatta, azt mutatta, hogy még 16% oxigént tartalmaz (érdekes, hogy ugyanolyan szinten csökkenti az oxigéntartalmat a személy normál kilégzésében). Tehát a víznek szinte nem megy a bankba! A tapasztalat azonban azt mutatja, hogy ez nem. Hogyan magyarázzuk meg?

A legegyszerűbb feltételezés: az égő gyertya felmelegíti a levegőt, a térfogata növekszik, és a levegő része kialszik a bankból. Miután a levegőt a bankban (ez gyorsan megtörténik), a nyomás csökken benne, és a víz a külsõ légköri nyomás hatására a bankba kerül. Az ideális gázok törvényének megfelelően (és az első közelítés levegője ideális gáznak tekinthető) úgy, hogy a levegő mennyisége 1/5-ös fokozódik, a hőmérséklet (abszolút) szintén 1/5, azaz Növelje 293 K (20 ° C) 1,2 × 293 \u003d 352 K (kb. 80 ° C). Nem túl sok! A légfűtés egy gyertya lánggal 60 ° -kal meglehetősen lehetséges. Csak kísérletileg ellenőrizni kell, hogy a levegő elhagyja-e a bankot tapasztalat közben.

Az első kísérletek azonban ezt a feltételezést nem lehetett megerősíteni. Így egy olyan kísérletsorozatban, amelyet egy 0,45 liter térfogatú szélmennyiséggel végzett kísérletekben végeztek, nem voltak jelek a "szétszóródási" levegővel a jar szélén. Egy másik váratlan megfigyelés: a víz a jar, míg a gyertya égett, szinte nem jött.

És csak a Gasla gyertya után, az invertált bank vízszintje gyorsan emelkedett. Hogyan magyarázzuk meg?

Feltételezhető, hogy míg a gyertya ég, a levegő a bank felmelegszik, de nem növeli a térfogatát, hanem a nyomást, ami megakadályozza a víz szívását. Az égetés megszűnése után a levegőt lehűtjük az üvegben, a nyomáscsökkenés, és a víz felemelkedik. Ez a magyarázat azonban nem alkalmas. Először is, a víz nem nehéz higany, ami nem ad levegőt, hogy elhagyja az üveget enyhe növekedése nyomást. (Mercury Shutter, amelyet egyszer felhasználtak, minden fizikus és vegyész, aki vizsgálta gázokat.) Valóban a víz 13,6-szor könnyebb a higanyig, és a vízzáró magassága a dobozok széle és a lemez vízszintje között Mala. Ezért még egy kis nyomásnövekedés elkerülhetetlenül a levegő "fúrása" a záron keresztül.

Még komolyabban, a második kifogás. Még akkor is, ha a lemez vízszintje nagy, és a víz nem termelné a fűtött levegőt a banktól, amely nagy nyomás alatt van, majd a levegőben lévő levegőt és annak hőmérsékletét után, és a nyomást vissza kell adni a kezdeti értékekre . Tehát nem lenne oka a levegőnek a bankba menni.

A rejtély csak a kísérlet során csak a kis rész megváltoztatásával engedélyezte. Általában a bank "tegye be" a gyertyát felülről. Tehát talán ez az oka annak, hogy a levegő furcsa viselkedése a bankban? Az égő gyertya létrehoz egy felfelé áramló felmelegített levegő, és amikor a bank mozog fentről, a forró levegő kiszorítja a legmenőbb a szélét, még mielőtt a széle a doboz érinti a víz. Ezután a levegő hőmérséklete a bankban, amíg a gyertya ég, kevés változik, itt van a levegő, és nem hagyja el (és nem megy be). És a forró levegő égésének és hűtésének megszüntetése után a nyomás észrevehetően csökken, és a külső légköri nyomás a víz részét a bankba vezet.

Annak érdekében, hogy tesztelje ezt a feltételezést, több kísérletben a bankot "felhelyezték" a gyertyát a tetején, és oldalán, majdnem megérintette a láng partjainak szélét, majd az üveget a lemez aljára emelték mozgás lefelé. És azonnal a szélénél, a bankok gyorsan buborékoltak a levegőbe! Természetesen, miután megállította a gyertya égését, a víz befelé támaszkodott - ugyanolyan szinten, mint a korábbi kísérletekben.

Tehát ez a tapasztalat a gyertyával nem illusztrálhatja a levegő összetételét. De ismét megerősíti a nagy fizika bölcs nyilatkozatát, amely az epigráf számára nyújtott.

Az egyensúlyi megközelítés ...

Tekintsünk egy másik hibás magyarázatot a kísérlet, amelyben a fűtő gázok is előfordulnak. Ez a magyarázat a kémia népszerű cikkeire és még az egyetemi tankönyvekben is szerepelt. Tehát számos külföldi tankönyvben az általános kémia leírása gyönyörű kísérletAmelynek lényege fogunk bemutatják az idézet a tankönyv Noel várjon „kémiai kinetika”. "Relaxációs módszer. Augene módszer, amelyre a szerzőt 1967-ben ítélték oda Nóbel díj A kémia által a relaxációs módszernek nevezik. A reakciórendszer bizonyos körülmények között egyensúlyi állapotot ér el. Ezeket a feltételeket (hőmérséklet, nyomás, elektromos mező) gyorsan megsértik - gyorsabb, mint az egyensúlyi eltolódások. A rendszer ismét kiegyensúlyozott, de most az új körülmények között; Úgy hívják, hogy "pihenjen egy új egyensúlyi helyzetbe". Míg a relaxáció megtörténik, a rendszer bizonyos tulajdonságainak változása figyelhető meg ...

A kísérlet bemutatása relaxációs jelenség.

Bizonyos esetekben az egyensúlyi állapot jön létre, így lassan az új körülmények között, hogy a változás a koncentráció vezethető hagyományos laboratóriumi módszerekkel és közben figyelje a relaxációs folyamat. Példaként tekintse meg a nitrogén-dioxid (sötétbarna gáz) átmenetét a dimerbe (színtelen gáz):

Töltse ki az üveggázfecskendőt kb. 80 cm3 gázzal. Gyorsan nyomja meg a fecskendő dugattyúráját, és nyomja meg a gázt 50-60 cm3-ra. Győződjön meg róla, hogy a gázszín megváltozott. Először is, lesz egy gyors sötétedése a gáz, mivel a koncentráció a NO2 növekedni fog, de aztán lassú légzés jön, mivel a magas nyomás hozzájárul a kialakulásához a N2O4, és a mérleg érhető el új külső körülmények között. "

Számos tankönyvek, egy hasonló leírás szemléltetésére szolgálnak elvének Le Chatella: ha a gáz nyomása növekszik, az egyensúly felé tolódik el csökkent a molekulák száma, ebben az esetben, az irányt a színtelen dimer N2O4 . Ugyanakkor a szöveg három színes fénykép kíséretében. Azt láthatjuk, hogy hogyan azonnal tömörítés után, sárgásbarna, először a keverék sötétbarna lesz, és a harmadik fénykép után néhány perccel, a gázkeverék a fecskendőben észrevehetően felderült.

Néha hozzáadják, hogy a dugattyút a lehető leggyorsabban kell megnyomni, hogy ebben az időben ne legyen egyensúlya.

Első pillantásra egy ilyen magyarázat nagyon meggyőző. Azonban a fecskendő folyamatainak mennyiségi megfontolása teljesen megcáfolja az összes következtetést. A tény az, hogy a megadott közötti egyensúly a nitrogén-dioxid NO2 dimerjük (-nitroxid nitrogén) N2O4 telepítve rendkívül gyorsan, mert több millió szín másodperc! Ezért lehetetlen a fecskendőben lévő gáz összenyomása gyorsabb, mint ez az egyensúly. Még akkor is, ha a dugattyút az acél "fecskendőben" egy robbanás segítségével mozgatja, az egyensúly, a legvalószínűbb, hogy a dugattyú mozog, a tehetetlenség miatt. Hogyan tudom megmagyarázni a kísérletben megfigyelt jelenséget? Természetesen a térfogat csökkenése és a gázkoncentráció megfelelő növekedése a szín növekedéséhez vezet. De nem ezt fő ok. Bárki, aki egy kézi szivattyú kerékpáros kamrával szivattyúzza, tudja, hogy a szivattyú (különösen az alumínium) nagyon fűtött. A súrlódás a dugattyú a szivattyú cső itt semmi látnivaló ebben, hogy néhány tétlen hinták, amikor a levegő nem tömörítve a szivattyút. A fűtés az úgynevezett adiabatikus tömörítés eredményeképpen történik - amikor a hőnek nincs ideje eloszlatni a környező térben. Ez azt jelenti, hogy a nitrogén-oxidok keverékének tömörítésénél meg kell melegíteni. És ha felmeleged, az equilibrium ebben a keverékben erősen eltolódik a dioxid stronmentjében.

Mennyire meleg a keverék tömörítésben? A szivattyú levegője esetén a fűtés könnyen kiszámítható, az ideális gáz adiabatikus egyenletével: TÉVÉ. γ-1 \u003d const, ahol T. - gázhőmérséklet (Kelvinben), V. - mennyisége, γ \u003d R. / V. - a hőhő kapacitás aránya állandó nyomáson a hő kapacitására állandó térfogatra. Az egyedüli nukleáris (nemes) gázokhoz γ \u003d 1,66, a diatóma (levegő tartozik hozzájuk) γ \u003d 1,40, trochatamikus (például NO2 esetében) γ \u003d 1,30, stb. Adiaba egyenlet, 1 térfogatú 1 térfogatra összenyomva, Az űrlapon átírhatja T. 2/ T. 1 = (V. 1/ V. 2) γ-1. Ha a dugattyú élesen adományoz, amíg a szivattyú közepéig, amikor a levegő térfogata megduplázódik, akkor a tömörítés előtti és utáni hőmérséklet hőmérséklete, az egyenletet kapjuk T. 2/ T. 1 \u003d \u003d 20,4 \u003d 1.31. És ha T. 1 \u003d 293 K (20 ° C), majd T. 2 \u003d 294 K (111 ° C)!

Azonnal alkalmazza az ideális gázok egyenletét a nitrogén-oxidok keverékének állapotának kiszámításához közvetlenül a tömörítés után, lehetetlen, mivel ez a folyamat nemcsak a térfogat, a nyomás és a hőmérséklet, hanem a mólok száma (aránya NO2 N2O4) változik kémiai reakció. A feladat csak numerikus integrációval oldható meg differenciálegyenlet, amely figyelembe veszi, hogy az egyes pillanatokban előállított munka a dugattyú mozgatásával, egyrészt a keverék felmelegítésére a dimer disszociációján. Feltételezzük, hogy az N2O4 disszociáció energiája, mindkét gáz hő kapacitása ismert, az γ értéke számukra és az egyensúlyi helyzet függvényében (mindezen táblázatos adatok mindegyike). A számítások azt mutatják, hogy ha a kezdeti gázok keveréke atmoszferikus nyomáson és szobahőmérsékleten gyorsan préselt térfogatának felére, az elegyet csak 13 ° C-on Ha tömöríti a keveréket a térfogatú út csökkenéséhez, a hőmérséklet 21 ° C-ra emelkedik. És még a keverék kis fűtése is erősen áthelyezi az egyensúly pozícióját az N2O4 disszociációja felé.

És akkor a gázkeverék lassú hűtése, ami ugyanazt a lassú egyensúlyi eltolást okozza az N2O4 felé, és gyengíti a kísérletben megfigyelt színt. A hűtési sebesség függ a fecskendő falak anyagaitól, vastagságától és más hőcserélő körülményeitől, például a környező levegővel, például a szobában lévő vázlatoktól. Jelentős, hogy az egyensúlyi egyensúly fokozatos eltolódásával az N2O4 irányában NO2 molekulák dimerizálása hővisszaadással csökkenti, ami csökkenti a keverék hűtési sebességét (kb. A nagy víztestben lévő víz befagyasztása A tél kezdete gyorsan nem adja meg a levegő hőmérsékletét).

Miért nem érezte meg a kísérletek sem a fecskendőt, amikor a dugattyú meghalt? A válasz nagyon egyszerű. A gázkeverék és az üveg hőmagassága (tömegegységenként) nem különbözik. De az üvegdugattyú tömege tízben van, és néha több százszor nagyobb, mint a gáz tömege. Ezért, még akkor is, ha a hűtőgázkeverék teljes hője átvihető a fecskendő falaiba, ezek a falak felmelegednek a fokozatokra.

A két nitrogén-oxid közötti egyensúlyban figyelembe vett rendszer gyakorlati érték. Enyhe nyomás, NO2 és N2O4 keveréke és könnyen cseppfolyósított. Ez lehetővé teszi, hogy hatékony hűtőfolyadékként használja, annak ellenére, hogy magas kémiai tevékenység és korróziós akció a berendezésen. Ellentétben a vízzel, hogy hőenergiapéldául egy nukleáris reaktorból, erősen felmelegít, sőt elpárologhat, a hő átadása nitrogén-oxidok elegyéhez főként a fűtéshez és a kémiai reakcióhoz vezet - az NN kötés kötése az NNO4 molekulában . Valójában az N-N kommunikáció szakadása egy mól egy mól (92 g) fűtés nélkül 57,4 kJ energiát igényel. Ha egy ilyen energiája 92 g víz 20 ° C hőmérsékleten van, akkor 30,8 kj fog forralni a vizet hőre, és a fennmaradó 26,6 kJ körülbelül 11 g víz elpárologtatásához vezet! Abban az esetben, nitrogén-oxidok, a keveréket nem melegítjük, a hűvösebb helyeken telepítés, a keringő keverék kissé lehűtjük, az egyensúlyi felé tolódik N2O4, és az elegyet ismét készen áll, hogy kiválassza a hő.

Emlékezik:

Az egyszerű anyagok egy atomból állnak vegyi elem, fémekre és nemfémekre oszthatók;

Fémek, fémfény, elektromos vezetőképesség, plaszticitás stb.

Számos fém tevékenység fogalma

Számos kémiai reakció vesz részt az egyszerű anyagokat, különösen a fémeket. A fémek szinte minden osztályba léphetnek szervetlen kapcsolatokamelyeket tanulmányoznak iskolai tanfolyam Kémia. A különböző fémek azonban különböző tevékenységeket mutatnak be kémiai kölcsönhatásokÉs ez attól függ, hogy a reakció bekövetkezik, vagy sem.

Minél nagyobb a fém aktivitása, annál erősebb, hogy kölcsönhatásba lépjen más anyagokkal. A tevékenység, minden fém lehet elhelyezni egy sorban, amely az úgynevezett számos fém aktivitás (visszavonható számos fémek, számos fém feszültség, elektrokémiai számú fémek feszültség). Ez a sorozat először készített és megvizsgálta a kiemelkedő ukrán tudós N. N. Beketov, így ez a sorozatnak van egy másik neve - számos beketov.

Számos Baketov fém tevékenysége úgy néz ki, mint ez (több teljes szám, lásd a FORZAC 2):

Orosz és ukrán vegyész, az ukrán iskola fizikai kémiai iskola alapítója, 1886 óta a Szentpétervár Tudományos Akadémia akadémikusa született egy tengerészeti tisztségében. A Kazan Egyetemen végzett, az orvosi és vegyi laboratóriumban St. Petersburgban dolgozott.

Megtanította Cesarevich kémia a jövőbeli MICHOLAS II császárnak. 1855 óta, a Kharkov Imperial Egyetem professzora, ahol egy 1864-es tudós javaslatában az első fizikai-kémiai osztályt Ukrajnában nyitották meg. Ott volt az első alkalommal a világon, kezdett tanítani a fizikai kémia külön fegyelemként. A Beckets megnyitott egy módszert az oxidokból származó fémek helyreállítására, amelyek ma a kohászatban használják, meghatározzák az elemek affinitásának függőségét a szekvencia számából, az első kapott tiszta lúgos elemek oxidokat (nátrium, kálium), összeállított egy fémből , amit a neve után neveztek el, a fizikai kémiai tankönyv világában az első szerzője volt.

Ebben a sorban a fémek úgy vannak elrendezve, hogy kémiai aktivitásukat vizes oldatokban csökkentsék. Így a kálium legaktívabb a fenti fémek között, és a legkevésbé aktív az arany. Ezzel a sorozatban könnyű megtudni, hogy melyik fém aktívabb, mint a másik. Ezen a sorban a hidrogén. Természetesen a hidrogén nem fém, de ebben a sorban aktivitása elfogadható a referenciapontra (egyfajta nulla).

Fémek kölcsönhatása savakkal

A hidrogén bal oldalán egy sorban található fémek képesek olyan savakkal reagálni, amelyekben a fémelemek atomjai a hidrogénatomokat savakba helyezik. Ugyanakkor a megfelelő sav és hidrogén H2 hidrogénatom (36.1. Ábra, 194. oldal):

A bal oldalon a fém számos tevékenységben van, annál szigorúbban kölcsönhatásba lép a savakkal. A legintenzívebben elmozdult hidrogén azoknak a fémeknek a savakból, amelyek a sor kezdetén helyezkednek el. Tehát a magnézium erősen kölcsönhatásba lép (folyadék)

források), a cink sokkal nyugodtabb, a vas reagál nagyon gyengén (a hidrogénbuborékok alig vannak formában), és a réz egyáltalán nem kölcsönhatásba lép (36.2. Ábra).

Ha a fém a hidrogén jobb oldali aktivitásának sorában helyezkedik el, akkor nem képes hidrogént kimutatni savakból, ezért a reakció nem fordul elő (12. táblázat, 197. oldal):

Figyeljen a fémek reakcióinak egyenleteire a fenti savakkal: Ezekben a reakciókban a fémelemek atomjai egyszerű anyag A hidrogénatomokat savakba cseréljük. Az ilyen reakciókat helyettesítési reakcióknak nevezzük.

A szubsztitúciós reakciók olyan reakciók, amelyekben egy egyszerű anyag egy eleme egy másik elem egy másik eleme atomját kijavítja.

A nitrát és a koncentrált szulfát-savak fémjal való kölcsönhatása egy másik rendszeren történik. Ilyen reakciókban a hidrogén szinte nem kiemelkedik, és más reakciótermékek megkülönböztetik, amit a következő osztályokban ismeri.

Fém kölcsönhatás vízzel

A hidrogén bal oldali aktivitási sorban található fémek hidrogént képesek savas oldatokra, de víztől is. Mivel a savak esetében a fémek vízzel való kölcsönhatásának aktivitása a fém helyétől függ (36.3.

Fémek, amelyek a magnézium bal oldalán egy sorban, normál körülmények között kölcsönhatásba lépnek a vízzel. Az ilyen reakciókban alkal- és hidrogén keletkezik:

A lítium nagyon erőteljesen kölcsönhatásba lép (36.4. Ábra):

A kálium olyan gyorsan reagál a vízzel, hogy néha robbanás történik: a reakció során annyira elkülönítve van nagyszámú Meleg, hogy a hidrogén felszabadul, és a fém gyújtását okozza.

A kalcium és a nátrium erőszakosan kölcsönhatásba lép, de robbanás nélkül:

Az aktív fémfémek reakciójának következtében alkálifémek alakulnak ki, bizonyíthatjuk, hozzáadunk egy fenolftalein oldatát, amely jellemző málna színt szerez (36.5. Ábra, 196. oldal).

A magnézium kölcsönhatásba lép a vízzel ugyanazon a rendszer mentén, mint aktív fémek, hanem alkáli helyett oldhatatlan alap. A reakció olyan lassan, hogy az első, ha hozzá magnézium-a víz, nem észlelünk további reakciót - hidrogén buborékok kezdenek látszanak csak bizonyos idő után (ábra. 36,6). A reakció kezdeményezéséhez a vizet egy kicsit fel kell melegíteni, vagy forrásban lévő vízben reagálhat.

A magnézium és a hidrogén között elhelyezkedő egyéb fémek többsége is kölcsönhatásba léphet a vízzel (hidrogént kimutatható), de ez több "kemény" feltételekkel történik: Ehhez a túlmelegedett vízgőzök a forró fém színeken keresztül haladnak át . Természetesen az ilyen körülmények között a hidroxidok lebomlanak (oxidon és vízen), így a reakciótermékek a megfelelő fémelem és a hidrogén oxidja:

A nikkel, az ón és az ólom vízzel passziválódik, így milyen körülmények között ne reagáljon vízzel.

12. táblázat. A fémek kémiai tulajdonságainak függése a pozícióból egy sorban

K ca na mg	Al zn fe.	Ni sn pb.		CU AG HG AU
^ A fém aktivitás növekszik
Reagáljon savval só és hidrogén				Ne reagáljon savakkal
Normál körülmények között reagáljon vízzel	A hidrogén magas hőmérsékleten végzett vízből, oxidok formájában	Vízzel ne lépjen kapcsolatba
A sófém vízoldatából lehetetlenné válik	A fémt úgy állíthatjuk elő, hogy aktívabb fémből állítható ki a sóoldatból

Fém kölcsönhatás sókkal

Ha a vízben oldható só, akkor a fémelem több aktív fémből állítható:

Például, ha a Kupu (P) -szulfát, a vaslemez, egy bizonyos idő elteltével merül, egy piros padló formájában rézzel kiemelve:

Idővel a vaslemezt meglehetősen sűrű rézporréteggel borítják, és az oldatot megvilágítják, ami azt jelzi, hogy a koncentráció csökkenése (p) szulfáttal (36.7.

A vas egy sorban található, a réz bal oldalán, így a Farrum atomok a belvárosi atomok sóból származhatnak. De ha van egy ezüst lemez a szulfát dumpájának (P) oldatába, akkor a reakció nem fordul elő:

Cuso 4 + Ag F

A rézet a réz bal oldalán lévő fém bal oldalán lévő fémből ki lehet hagyni. Azzal, hogy

Ábra. 36.8. Kevésbé aktív, mint a réz, ezüst a rézhuzal felületén helyezkedik el. Az oldat kék színt szerez a só képződése miatt

a réz bármely fém más sóinak megoldásaitól kiszorítja, amely számos tevékenységben található (36.8. Ábra):

A leginkább aktív fémek a sorban - nátrium, kálium-kálium - NEM TÖRTÉNŐ SULTS-megoldásokból készült más fémek, mivel azok aktívak, hogy kölcsönhatásba lépnek az oldott sóval, de vízzel, amelyben ez a só oldódik.

Fém kölcsönhatás oxiddal

A fém-oxidok is képesek kölcsönhatásba lépni a fémekkel. További aktív fémek kevésbé aktív oxidok. De ellentétben a fémekkel való kölcsönhatással, hogy a reakciót elvégezzük, az oxidokat meg kell olvasztani:

Az oxidból származó fém beszerzéséhez bármely fém használható, amely a bal oldali aktivitássorban, még a legaktívabb nátrium és kálium között van, mert nincs víz az olvadt oxidban:

A fémekből vagy az oxidokból származó fémek elmozdulását több aktív fémekkel használják az iparban, hogy fémeket készítsenek.

Sok savak és egyéb alkoholok "alkoholok" (latinul).spiritus. - "Szellem", "szaga"). Szóval voltspiritus eladás. - sósav- vagy klorid-sav,spiritus nitrát. - nitrát sav stb. A modern kémiai nyelven csak ezekből a nevekbőlspiritus ammónia. - ammónia-alkohol, amely az ammónia NH 3 megoldása, ésspiritus Vini. - Bor vagy etil, alkohol.

Az aktív fémek (magnézium, nátrium stb.) Égővizet nem lehet vízzel visszafizetni. Ennek oka az, hogy amikor vízzel érintkezik, égő magnézium reakcióba lép vele, mint amelynek eredményeként hidrogén megkülönböztetni, amelyek csak fokozza az égő.

. A kémikusok "királyi vodka" savat, amely koncentrált nitrát és klorid-savak keveréke. Ez a név megkapta ezt a keveréket, mert még az arany is kölcsönhatásba lép vele.

Fém-klorid sav kölcsönhatás

Felszerelés: Állvány kémcsövekkel.

Reagensek: Granulált fémminták: vas, cink, ón, alumínium, réz; kloridsav.

Biztonsági előírások:

Vigyázz a ruhákra, a bőrre, a szemekre; Bejövő savak esetén bő vízzel azonnal ki kell mosni, és törölje le a hígított szóda oldatának helyét.

1. Egyes kémcsövekben helyezze el a fémek darabjait (vas, cink, ón, alumínium, réz, kiállítva.

2. Öntsük mindegyik csövet 1-2 ml kloridsavat. Mit nézel? Milyen fém a hidrogén elosztása legintenzívebben történik?

3. Jegyezze fel észrevételeit a notebookban.

4. Végezze el a fémek savakkal való kölcsönhatásának lehetőségét. Egyeztesse ennek a kölcsönhatásnak a tevékenységét a fémpozícióval egy sor sorban.

A fémek vizes oldatában lévő fémek kölcsönhatása

Felszerelés: Állvány kémcsövekkel.

Reagensek: gombócok (P) szulfát, plumbum (P) nitrát megoldásai; Vas- és cinklemezek.

Biztonsági előírások:

Használjon kis mennyiségű reagenseket;

Vigyázz a ruhákra, a bőrre, a szemekre; Egy anyag esetén azonnal vízzel kell feszíteni.

1. Az első kémcsőben öntsük az oldatot a szulfát gombócára (P), a plymbum (P) nitrát második oldatában.

2. Az első kémcsőben a dömping (P) szulfát, a vaslemez és a második cink. Mit nézel? Majd a jelei a reakció változás, ha a cink-lemezt elhagyják az oldatba a gombóc (P) szulfát, és a Plumbum oldatban (P) a nitrát - a vaslemez? És ha mindkét esetben ezüstlemezt használ?

3. Jegyezze fel észrevételeit. Megfelelő egyenletes reakciókat.

4. Végezze el a következtetést, hogy indokolja a fémek közötti sók kölcsönhatásának lehetőségét a fémek helyzetének helyszíne alapján.

következtetések

1. Az egyik sorban található összes fém, hogy csökkentse tevékenységüket egy sor fémaktivitás. Hidrogént is hozzáadott anyagként, amelyhez a fémek aktivitását határozzák meg.

2. A hidrogén bal oldali aktivitási sorban található fémeket savakkal és vízzel kell ellátni. A bal oldali fém, annál aktívabban belép a reakcióba. A magnézium bal oldali fémek normál körülmények között vízzel kölcsönhatásba lépnek, megfelelő hidroxidokat és hidrogént képeznek, és a magnéziumból hidrogénből elrendezett fémek magas hőmérsékleten kölcsönhatásba lépnek az oxidok formájában.

3. A fémek sót vagy oxidból állhatnak egymással: több aktív fém mindig kevésbé aktív. Az ilyen reakciók vizes sókkal történő elvégzéséhez lehetetlen használni a metalokat egy olyan aktivitási sorban, amely magnéziumba esik, mivel ezek kölcsönhatásba lépnek a vízzel, és nem egy oldott szilárd anyaggal.

Ellenőrzési kérdések

1. Milyen információkat tartalmaz Bettov Fémek tevékenységét? Mi a fémek elve?

2. Milyen fémek a hidrogén squeeze a savakból? Adj rá példákat.

3. Milyen fémek kölcsönhatásba lépnek a vízzel? Melyikük kölcsönhatásba lép a normál körülmények között, és amely - magas hőmérsékleten?

4. Melyik elv szerint kell kiválasztani a fémeket a sók megoldásaiból más fémek kiszorítására? Az oxid olvad?

Az anyag elsajátítására szolgáló feladatok

1. Milyen feltételek mellett reagál: a) fémekkel; b) okok; c) sók? A válasz megerősíti a reakcióegyenleteket.

2. Milyen feltételek mellett a sók reagálnak: a) savakkal; b) fémek; c) okok? A válasz megerősíti a reakcióegyenleteket.

3. A magnéziumot és az ón darabokat klorid-sav oldatba helyeztük. Amelyben a reakció intenzívebbé válik? Tegye meg ezeket a reakciók egyenleteit.

4. Nátriumminták, kalcium és cink vízzel öntött. Mi figyelhető meg minden esetben? Megfelelő egyenletes reakciókat.

5. A nikkel oldat (ok) szulfátba merített az ólom és a vas lemez. Ebben az esetben a reakció? Igazolja a választ.

6. Miért nem használható nátriumot és káliumot, hogy rézet kapjunk a szulfát por (P) oldatából, mert aktívabbak, mint a réz? Lehetséges-e használni őket, hogy a bányászati \u200b\u200brézet az olvadékból lehet használni (és) oxid?

7. A kálium olyan gyorsan kölcsönhatásba lép, hogy a kiemelt hidrogén felgyulladjon. Milyen anyag van kialakítva az oldatban? Tegye a reakcióegyenletet.

8. kínálja, hogyan kémiai reakciók osztja meg a réz és a vas keverékét.

9. Mely anyagok vannak kialakítva a víz kölcsönhatásában: a) aktív fémekkel; b) aktív fémelemek oxidjai; c) oxidok nem fémes elemek? Adj rá példákat.

10. tegye a lehetséges reakciók egyenleteit:

11. Az amelyek ezen anyagok szulfáttá savval kölcsönhatásba lép: Nano 3, CO 2, NaOH, AGNO 3, Zn, BA, CaCO 3, Cu (OH) 2, Zn (OH) 2, HCI, Siq 2, Fe 2O 3 , Hg? Hogy a reakcióegyenleteket.

12. Melyik anyag kölcsönhatásba lép a vízzel: Na, BA, Fe, Fe 2 o 3, H 2 SO 4, NaOH, CaO, Zno? A válasz megerősíti a reakcióegyenleteket.

13. Amikor a cink-lemezt az oldatban bemerítve, az oszcilláció (ii) a nitrát a lemezen, a réz súlya 3,2 g. Tömegének meghatározásához cink, amelyek oldott eredményeként a reakció.

14. Számítsuk ki az ón tömege, amely lehet beszerezni, mint eredményeként a kölcsönhatás a acél (II) oxid és alumínium-súlyú 0,54 kg.

15. Milyen mennyiségű hidrogénatom (N. Y.) kiemelve van, ha a cink 97,5 g-ot teljesen elérte a kloridsavat?

16. Milyen szulfát-savas anyag szükséges a 12 g tömegű magnéziummal való kölcsönhatáshoz? Mi a só tömege egyszerre? Mi a gáz mennyisége (N. Y.) kiemelkedik?

17. Milyen mennyiségű rézanyagot izolálhatunk az oldatból a 32 g-os sót tartalmazó gombócok (II) szulfáthoz?

18. A 6 g tömegű magnézium és 16,8 g vasaló keverékét megfelelő mennyiségű szulfát-savas oldattal kezeljük. Mi a hidrogén térfogata (N. Y.) a reakció eredményeként közvetítve?

19. A 85 g nitrát argentum (I) oldatában. tömegtöredék Sók 2% merített cinklemezt. Számítsa ki az ezüst tömegét, amelyet a lemez vége után kiemelnek. Határozza meg, hogy a lemez tömege megváltozik a kezdeti tömegéhez képest.

20 Öt. Az alumínium meglehetősen aktív fém, de az alumínium termékeket levegőben tárolják, látható jelek nélkül. Ha a sztrippelt terméket alumíniumból készült, például egy kanállal, vagy villával, egy ideig, hogy egy-nitrát oldatban higany (II), akkor fedjük le egy ezüst fáklyát. A termék ilyen módon feldolgozott, amikor a levegő meglehetősen rövid idő alatt egy szürke porvé válik, köztük megfigyelhető ezüst golyók. Magyarázza el a kémiai szempontból, miért fordulhat elő ilyen változások. Megfelelő egyenletes reakciókat.

Ez a tankönyv anyaga

Li, k, ca, na, mg, al, zn, cr, fe, pb, H. 2 , Cu, AG, HG, AU

A bal oldali a fém a fém számos szabványos elektródpályán, annál erősebb redukálószer van, a legerősebb redukálószer - fém lítium, az arany a leggyengébb, és éppen ellenkezőleg, az ion arany (III) a legerősebb oxidáló Ügynök, lítium (I) - a leggyengébb.

Mindegyik fém képes helyreállítani a sókat a megoldásokban. Ezek a fémek, amelyek egy sor stressz után állnak, például a vas réz lehet a sóinak megoldásaitól. Emlékeztetni kell azonban arra, hogy a lúgos és alkáliföldfémek közvetlenül kölcsönhatásba lépnek a vízzel.

Fémek, amelyek a hidrogén bal oldalán lévő feszültségek sorában állnak, képesek a hígított savak oldataiból, miközben feloldódnak.

A fém reduktív aktivitása nem mindig felel meg az időszakos rendszer helyzetének, mert a fém hely meghatározásakor nemcsak az elektronok, hanem a kristályfém rács megsemmisítésére fordított energiát is Amellett, hogy az ionok hidratálására költött energia figyelembe veszik.

Kölcsönhatás a rendes anyagokkal

TÓL TŐL oxigén A legtöbb fém oxidot képez - amfoter és fő:

4LI + o 2 \u003d 2LI 2 o,

4al + 3o 2 \u003d 2A 2O 3.

Alkálfémek, a lítium kivételével a peroxidok formájában:

2NA + O 2 \u003d Na 2O 2.

TÓL TŐL halogének A fémek halogén savak sóit alkotják, például,

CU + CL 2 \u003d CUCL 2.

TÓL TŐL hidrogén A legaktívabb fémek ionos hidrideket képeznek - selyemszerű anyagok, amelyekben a hidrogénnek van egy oxidációja -1.

2na + h 2 \u003d 2nah.

TÓL TŐL szürke A fémek szulfidok - hidrogén-szulfid sók:

TÓL TŐL nitrogén Néhány fém nitrideket képez, a reakció szinte mindig áramlik, ha fűtött:

3 mg + n 2 \u003d mg 3 n 2.

TÓL TŐL szén A karbidok kialakulnak:

4al + 3c \u003d AL 3 C 4.

TÓL TŐL foszfor - foszfidok:

3CA + 2P \u003d CA 3 P 2.

A fémek kölcsönhatásba léphetnek egymással intermetallikus vegyületek :

2na + sb \u003d na 2 sb,

3CU + AU \u003d CU 3 AU.

A fémek feloldhatók egymásban magas hőmérsékleten kölcsönhatás nélkül, kialakítva Ötvözetek.

Ötvözetek

Ötvözetek ezeket két vagy több fémből álló rendszerek, valamint fémek és nemfémek, amelyek jellemző tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek csak fém állapotban vannak.

Az ötvözetek tulajdonságai a legkülönbözőbbek, és eltérnek a komponensek tulajdonságaitól, így például annak érdekében, hogy az arany szilárdabbá váljon, és alkalmas legyen a díszítések előállítására, ezüst hozzáadódik hozzá, és az ötvözet 40% -ot tartalmaz A kadmium és a bizmut 60% -a olvadáspontja 144 ° с, azaz sokkal alacsonyabb, mint az összetevők olvadáspontja (CD 321 ° C, BI 271 ° C).

A következő típusú ötvözetek lehetségesek:

Az olvadt fémeket bármilyen kapcsolat között keverjük össze, egymásban, például AG-AU, AG-CU, CU-NI és mások között oldva egymást. Ezek az ötvözetek homogén összetételűek, magas kémiai ellenállással rendelkeznek, elektromos áramot végeznek;

A masszázott fémeket bármilyen kapcsolatban összekeverjük egymással, azonban lehűlt, és különálló komponens kristályokból álló tömeg, például PB-SN, BI-CD, AG-PB és mások tömegét kapjuk.

Nyilvánvaló, hogy semmi sem érthető.

Elemezzük azokat a folyamatokat, amelyek akkor fordulhatnak elő, amelyek akkor fordulhatnak elő, ha a fémlemez felmerül az azonos fém sóoldatába, amelyből maga a lemezt gyártják, amelyek ilyen esetekben úgynevezett elektróda.

Két lehetőség lehetséges.

1.opció . Az elektróda fémből készül, ami aktív redukálószer (nem "sajnálja, hogy az elektronokat adja meg), legyen szó, mondd, cink.

Miután a cinkelektróda az oldatban merül fel, az oldatban jelen lévő vízpótlók, elkezdnek egy bizonyos részét a cink atomok, amelyek az oldathoz hidratált ionok formájában továbbítják, de az elektronok elé állnak a felületen az elektróda.

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

Fokozatosan a cinkelektród felszíne egyre több "elhagyott" negatív elektronokat gyűjt, a cinkelektród negatív töltést szerez. Ezzel a folyamattal párhuzamosan a pozitív töltött cink-ionok mennyisége nőtt, ami elhagyta az elektródát. A cinkkationok negatív töltésű elektródát vonzanak, aminek következtében az úgynevezett elektródoldat alakul ki a határon. kettős elektromos réteg (Des).

2. lehetőség. Az elektróda fémből készül, ami gyenge redukálószer (ez egy "sajnálatos" az elektronokkal). Hagyja, hogy az ilyen fémjáték szerepe réz. Így az oldatban található rézionok erős oxidálószerek. Ha a rézelektróda az oldatba merül, a rézionok egy része az elektród felszínéről indul, és a rézben lévő szabad elektronok miatt helyreáll.

Nekem n + + ne - → me 0

Van egy folyamat, fordított verzió 1. Fokozatosan egyre több rézkation található az elektród felszínén. A visszaállítás, a kationok pozitívan töltik fel a rézlemezet, mivel a töltés egyre nagyobb a pozitív rézelektródát növeli, és inkább vonzza a negatív töltésű ionokat, így kettős elektromos réteget képez, de fordított polaritás, mint az 1. verzióban.

A határon alakult elektródoldat A potenciális különbséget hívják elektródpotenciál.

Az ilyen potenciál mérése nagyon nehéz. Ahhoz, hogy kijusson egy nehéz helyzetből, úgy döntöttek, hogy nem abszolút értékeket, de relatív, míg referenciaként úgy döntöttünk, hogy a hidrogén elektródának potenciálját veszi át, amely egyenlő nulla.

Egy adott fémelektród potenciálja az oldat fém, koncentrációja és hőmérséklete függvénye.

Mivel a lúgos és alkáliföldfémek vizes oldatokban vízzel reagálnak - elektródpotenciáljuk elméletileg kiszámításra kerül.

Minden fém készül a szabványos elektróda potenciáljának növelése érdekében - ilyen számot hívnak elektrokémiai fémfeszültségek:

Mi mutatja az elektródpotenciálját

Az elektróda potenciálja a fém azon képességének számszerű értékét tükrözi, hogy elektronjainak vagy visszaállítása más szavakkal beszéljen, tükrözi a fém kémiai aktivitását.

A bal oldali az elektrokémiai sorban a fém (lásd fent), annál könnyebben megadja az elektronjait, azaz aktívabb, más elemekkel is érvényesül.

Ha szélsőséges, akkor:

• a lítium a legerősebb redukálószer, és a lítiumion a leggyengébb oxidálószer;
• arany A leggyengébb redukálószer, és az arany ion a legerősebb oxidálószer.

A fémek elektrokémiai sorozatából eredő következménye:

• A fém az összes többi fémből áll a sókból álló sókból a jobb oldalán (amelyek gyengebb csökkentő ágensek);
• Az elektródpotenciál negatív értékével rendelkező fémek, azaz a hidrogén bal oldalán tartozó, azaz a savakból kiszorul;
• A legaktívabb fémeket a legalacsonyabb értékeket az elektród potenciál (ezek a fémek a lítium-nátrium), vizes oldatok, először vízzel reagálnak.

Meg kell jegyezni, hogy a fémek helyzete az időszakos táblázatban, és ugyanazon fémek helyzete az elektrokémiai stresszes sorban kissé eltérő. Ez a tény megmagyarázza, hogy az elektróda-potenciál értéke nemcsak az elektronok szétválasztásához szükséges energiától függ, hanem az ionok hidratálása során felszabaduló kristályrács + energia elpusztításához szükséges energia magában foglalja.