Глава IX. Окислительно-восстановительные реакции.

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИИ....................................................................... 255

93. Окисленность элементов................................................................................. 255

94. Окислительно-восстановительные реакции..................................................... 256

95. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций... 257

96. Важнейшие окислители и восстановители....................................................... 261

97. Окислительно-восстановительная двойственность. Внутримолекулярное окисление-восстановление 262

98. Химические источники электрической энергии.............................................. 263

99. Электродные потенциалы.................................................................................. 270

100. Ряд напряжений металлов................................................................................ 281

101. Электролиз....................................................................................................... 285

102. Законы электролиза.......................................................................................... 289

103. Электролиз в промышленности....................................................................... 290

104. Электрохимическая поляризация. Перенапряжение...................................... 293

Глава X. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ. КОЛЛОИДЫ.............................................. 295

105. Дисперсное состояние вещества. Дисперсные системы................................. 295

106. Состояние вещества на границе раздела фаз.................................................. 300

107. Коллоиды и коллоидные растворы................................................................. 302

108. Дисперсионный анализ. Оптические и молекулярно-кипетические свой­ства дисперсных систем 30S

109. Сорбция и сорбционные процессы. Молекулярная адсорбция.... 309

110. Ионообменная адсорбция................................................................................ 313

111. Хроматография................................................................................................. 315

112. Электрокинетические явления......................................................................... 318

113. Устойчивость и коагуляция дисперсных систем............................................ 320

114. Структурообразованне в дисперсных системах. Физико-химическая ме­ханика твердых тел и дисперсных структур 325

Глава XI. ВОДОРОД............................................................................................... 330

115. Водород в природе. Получение водорода...................................................... 330

116. Свойства и применение водорода.................................................................... 331

117. Пероксид водорода Н₂0₂,.............................................................................. 335

Глава XII. ГАЛОГЕНЫ........................................................................................... 338

118. Галогены в природе. Физические свойства галогенов................................... 340

119. Химические свойства галогенов...................................................................... 342

120. Получение и применение галогенов................................................................ 345

121. Соединения галогенов с водородом................................................................ 347

122. Кислородсодержащие соединения галогенов................................................. 353

Глава XIII. ГЛАВНАЯ ПОДГРУППА ШЕСТОЙ ГРУППЫ..................................... 359

Кислород...................................................................................................................... 361

123. Кислород в природе. Воздух........................................................................... 361

124. Получение и свойства кислорода.................................................................... 363

125. Озон.................................................................................................................. 364

126. Сера в природе. Получение серы............................................................................ 367

127. Свойства и применение серы............................................................................................ 367

128. Сероводород. Сульфиды........................................................................................ 369

129. Диоксид серы. Сернистая кислота.......................................................................... 371

130. Триоксид серы. Серная кислота.............................................................................. 373

131. Получение и применение серной кислоты............................................................. 377

132. Пероксодвусерная кислота............................................................................................. 380

133. Тиосерная кислота.......................................................................................................... 380

134. Соединения серы с галогенами............................................................................... 381

135. Селен. Теллур........................................................................................................... 382

Глава XIV. ГЛАВНАЯ ПОДГРУППА ПЯТОЙ ГРУППЫ................................... 383

Азот................................................................................................................................... 384

136. Азот в природе. Получение и свойства азота........................................................ 384

137. Аммиак. Соли аммония.......................................................................................... 38э

138. Фиксация атмосферного азота. Получение аммиака............................................ 390

139. Гидразин. Гидроксиламин. Азидоводород............................................................ 393

140. Оксиды азота......................................................................................................... 394

141. Азотистая кислота................................................................................................... 398

142. Азотная кислота....................................................................................................... 399

143. Промышленное получение азотной кислоты......................................................... 402

144. Круговорот азота в природе.................................................................................. 402

Фосфор.............................................................................................................................. 403

145. Фосфор в природе. Получение и свойства фосфора............................................. 403

146. Соединения фосфора с водородом и галогенами.................................................. 406

147. Оксиды и кислоты фосфора.................................................................................... 407

148. Минеральные удобрения......................................................................................... 409

Мышьяк, сурьма, висмут..,,,........................................................................................... 410

149. Мышьяк.................................................................................................................... 410

150. Сурьма..................................................................................................................... 414

151. Висмут...................................................................................................................... 415

Глава XV. ГЛАВНАЯ ПОДГРУППА ЧЕТВЕРТОЙ ГРУППЫ............................ 417

Углерод................................................................................................................................ 418

152. Углерод в природе................................................................................................... 418

153. Аллотропия углерода.............................................................................................. 418

154. Химические свойства углерода. Карбиды............................................................. 422

155. Диоксид углерода. Угольная кислота.................................................................. 423

156. Оксид углерода (II).................................................................................................. 428

157. Соединения углерода с серой и азотом.................................................................. 431

158. Топливо и его виды................................................................................................ 432

159. Газообразное топливо........................................................................................... 434

Органические соединения.................................................................................................... 435

160. Общая характеристика органических соединений................................................. 435

161. Отличительные особенности органических соединений....................................... 437

162. Теория химического строения органических соединений.................................. 438

163. Классификация органических соединений............................................................. 449

164. Предельные (насыщенные) углеводороды............................................................ 452

165. Непредельные (ненасыщенные) углеводороды..................................................... 455

166. Предельные циклические углеводороды............................................................... 458

167. Ароматические углеводороды................................................................................ 459

168. Галогенпроизводные углеводородов................................................................................ 463

169. Спирты и фенолы..................................................................................................... 464

170. Простые эфиры........................................................................................................ 468

171. Альдегиды и кетоны................................................................................................ 468

172. Карбоновые кислоты,,»,..................................................................................... 471

173. Сложные эфиры карбоновых кислот. Жиры......................................................... 473

174. Углеводы.................................................................................................................. 475

175. Амины...................................................................................................................... 43Э

176. Аминокислоты и белки............................................................................................ 482

177. Природные и синтетические высокомолекулярные соединения (поли­меры).". * 483

Кремний........................................................................................................................... 491

178. Кремний в природе. Получение и свойства кремпня............................................ 491

179. Соединения кремния с водородом и галогенами................................................. 494

180. Диоксид кремния..................................................................................................... 495

181. Кремниевые кислоты и их соли............................................................................. 496

182. Стекло....................................................................................................................... 498

183. Керамика............................................................................................................ 500

184. Цемент...................................................................................................................... 501

185. Кремнийорганические соединения.......................................................................... 503

Германий, олово, свинец................................................................................................. 504

186. Германий................................................................................................................... 504

187. Олово........................................................................................................................ 505

188. Свинец....................................................................................................................... 509

189. Свинцовый аккумулятор......................................................................................... 512

Глава XVI. ОБЩИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ. СПЛАВЫ.................................. 513

190. Физические и химические свойства металлов. Электронное строение металлов, изоляторов и полупроводников 513

191. Кристаллическое строение металлов.................................................................... 519

192. Добывание металлов из руд.................................................................................... 521

193. Получение металлов высокой чистоты............................................................... 524

194. Сплавы...................................................................................................................... 525

195. Диаграммы состояния металлических систем....................................................... 526

196. Коррозия металлов............................................................................................. 535

Глава XVII. ПЕРВАЯ ГРУППА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ,.. 543 Щелочные металлы 543

197. Щелочные металлы в природе. Получение и свойства щелочных ме­таллов.. 544

198. Натрий....................................................................................................................... 547

199. Калий......................................................................................................................... 550

Подгруппа меди................................................................................................................ 551

200. Медь......................................................................................................................... 552

201. Серебро..................................................................................................................... 553

202. Золото....................................................................................................................... 561

Глава XVIII. КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ................................................... 563

203. Основные положения координационной теории................................................... 564

204. Основные тнпы и номенклатура комплексных соединений................................. 568

205. Пространственное строение и изомерия комплексных соединений... 572

206. Природа химической связи в комплексных соединениях.................................... 575

207. Диссоциация комплексных соединений в растворах............................................. 581

208. Влияние координации на свойства лигандов и центрального атома. Взаимное влияние лигандов.. 584

Глава XIX. ВТОРАЯ ГРУППА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ,,.. 587 Главная подгруппа второй группы 587

209. Бериллий................................................................................................................... 589

210. Магний...................................................................................................................... 592

211. Кальций.................................................................................................................... 594

212. Жесткость природных вод и ее устранение.......................................................... 596

213. Стронций. Барий,.,............................................................................................... 599

214. Цинк.................................................................................................................... 600

215. Кадмий................................................................................................................. 604

216. Ртуть................................................................................................................. 605

Глава XX. ТРЕТЬЯ ГРУППА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.,.. 608 Главная подгруппа третьей группы №8

217. Бор.................................................................................................................... 609

218. Алюминий........................................................................................................ 613

219. Галлий. Индий. Таллий................................................................................... 618

Побочная подгруппа третьей группы. Лантаноиды. Актиноиды................................ 619

220. Подгруппа скандия.......................................................................................... 620

221. Лантаноиды...................................................................................................... 621

222. Актиноиды..................................................................................................... 623

Глава XXI. ПОБОЧНЫЕ ПОДГРУППЫ ЧЕТВЕРТОЙ, ПЯТОЙ, ШЕСТОЙ

И СЕДЬМОЙ ГРУПП........................................................................... 625

223. Общая характеристика переходных элементов............................................. 625

Подгруппа титана....................................................................................................... 627

224. Титан................................................................................................................. 628

225. Цирконий. Гафний........................................................................................... 630

Подгруппа ванадия................................................................................................... 631

226. Ванадий............................................................................................................ 631

227. Ниобий. Тантал................................................................................................ 632

Подгруппа хрома........................................................................................................ 633

228. Хром.............................................................................................................. 633

229. Молибден......................................................................................................... 638

230. Вольфрам......................................................................................................... 640

Подгруппа марганца................................................................................................... 641

231. Марганец.......................................................................................................... 642

232. Рений................................................................................................................ 645

Глава XXII. ВОСЬМАЯ ГРУППА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ..646 Благородные газы 646

233. Общая характеристика благородных газов................................................... 646

234. Гелий................................................................................................................ 648

235. Неон. Аргон.................................................................................... 649

Побочная подгруппа восьмой группы......................................................................... 649

Семейство железа....................................................................................................... 650

236. Железо. Нахождение в природе..................................................................... 650

237. Значение железа и его сплавов в технике. Развитие металлургии

в СССР...................................................................................................................... 651

238. Физические свойства железа. Диаграмма состояния системы железо — углерод 652

239. Производство чугуна и стали......................................................................... 658

240. Термическая обработка стали........................................................................ 662

241. Сплавы железа................................................................................................... 664

242. Химические свойства железа. Соединения железа..................................... 667

243. Кобальт................................................................................................ 672

244. Никель....,,.,.................................................................. 673

Платиновые металлы.................................................................................................. 676

245. Общая характеристика платиновых металлов.............................................. 676

246. Платина.............................................................................................................. 677

247. Палладий. Иридий............................................................................................ 678

Приложение................................................................................................................ 680

Литература для углубленного изучения общей и неорганической химии.. 683

Именной указатель...................................................................................................... 685

Предметный указатель............................................................................................. 687,

* Название «металлоиды» было введено в химию Берцелиусом (1808 г.) для обозначения простых веществ неметаллического характера. Это название неудачно, так как «металлоид» в буквальном переводе означает «металлопо- добный».

** Простейшие соединения углерода (СО, С0₂, Н₂С0₃ и карбонаты, HCN и цианиды, карбиды и некоторые другие) обычно рассматриваются в курсе неорганической химии.

-2-1012 г

вытекает, что не только величина, но и направление этого вектора, характери­зующее пространственную ориентацию электронного облака, не может быть

произвольным, т. е. квантовано. Допустимые направления вектора М и опреде­ляются значениями магнитного квантового числа от.

Набор возможных значений т можно пояснить следующим образом. Вы­берем некоторое направление в пространстве, например, ось г (рис. 19). Каж­дому направлению вектора заданной длины (в рассматриваемом случае — орби­тального квантового числа /*) соответствует определенное значение его проек­ции на ось г. Из уравнения Шредингера следует, что эти направления могут быть только такими, при которых проекция вектора I на ось z равна целому числу (положительному или отрицательному) пли нулю; значение этой проек­ции и есть магнитное квантовое число т. На рис. 19 представлен случай, когда

* В данном случае возбуждение атома выражается не в распаривании электронов, как это имело место в рассмотренных раньше случаях (см. § 41), а в переходе неспаренного электрона на орбиталь, занятую другим неспаренным

** Термин характеристические группы принят систематической номенклатурой органических соединений, разрабатываемой Международным союзом теоретической и прикладной химии (номенклатура ИЮПАК, или IUPAC).

* Температура 0° С, давление 101,325 кПа,

[1] Масса (вес) веществ, вступающих в реакцию, равна мас­се (весу) веществ, образующихся в результате реакции.

[2] Например, при образовании из водорода и хлора одного моля хлорово- дорода (36,461 г) выделяется энергия, соответствующая массе около 10~⁹ г,

[3] Определение понятия «химический элемент», основанное на теории строе­ния атомов, дано в § 35.

[4] Владимир Иванович Вернадский (1863—1945), академик, лау­реат Государственной премии, крупнейший минералог и геохимик, один из осно­вателей геохимии и ее ветви — биогеохимии, изучающей роль организмов в гео­химических процессах. В. И. Вернадский посвятил много лет своей научной деятельности выяснению процессов минералообразования и изучению состава земной коры. Труды Вернадского по радиоактивным минералам и рудам мало­распространенных металлов послужили научной основой для развития в СССР промышленности редких металлов.

Александр Евгеньевич Ферсман (1883—1945), академик, лау­реат Ленинской и Государственной премий, ученик Вернадского. А. Е. Фер­сман— автор ряда капитальных работ по геохимии; он провел огромную ра­боту по разведке и изучению минеральных богатств СССР и открыл ряд месторождений ценных ископаемых,

[5] 1 а. е, м, = 1,66'Ю-²? _кг<

[6] Для идеального газа молярный объем при нормальных условиях равен {22,4138 ± 0,0070) л/моль. Молярные объемы реальных газов различны и не­сколько отличаются от этого значения; однако в большинстве случаев различие сказывается лишь в четвертой и последующих значащих цифрах. Поэтому для реальных газов следует пользоваться значением 22,4 л/моль либо (если нужна более высокая точность) значением молярного объема изучаемого газа.

[7] Точнее, 273,15 К.

[8] О вычислении эквивалентов и эквивалентных масс сложных веществ кислот, оснований, солей— рассказывается в § 16.

^[9]* О понятии «электроотрицательность» см. § 40.

^[10]* К важнейшим исключениям из последнего правила относятся соединения азота с водородом — аммиак NH₃ и гидразин N₂H₄, в которых первым принято записывать символ более электроотрицательного азота.

[11] Конечно, массы реагирующих веществ можно выразить не только в грам­мах, но и в других единицах, например, в килограммах, тоннах и т, п., но от этого количественные соотношения не изменятся.

[12] Напомним, что раньше вместо термина «относительная атомная массам употреблялся термин «атомный вес».

[13] Более точное определение понятия радиоактивности дано в § 36,

[14] Спектр простирается и за пределы частот, соответствующих видимому свету, — в ультрафиолетовую (более высокие частоты) и инфра­красную (более низкие частоты) области,

[15] Макс Планк (1858—1947)—крупный немецкий физик, лауреат Нобелев­ской премии. Основные труды Планка посвящены термодинамике и тепловому излучению. Введенное Плапком представление о квантовом характере излу­чения и поглощения энергии сыграло весьма важную роль в развитии совре­менного естествознания,

[16] Александр Григорьевич Столетов (1839—1896)—крупный русский физик, профессор Московского университета. Осуществил исследование магнитных свойств железа, имевшее большое теоретическое и практическое зна­чение. Установил основные законы фотоэлектрического эффекта, показал воз­можность непосредственного превращения световой энергии в электрическую. В своих работах философского содержания выступал как убежденный мате­риалист.

[17] Напомним, что длина волны света к и его частота у связаны соотно­шением Ад> = с, где с — скорость света.

[18] Луи де Бройль (род. в 1892 г.)—французский физик, автор гипо­тезы о волновых свойствах материи, которая легла в основу квантовой меха- пики. Работал также в области теории электронов, строения атомного ядра, теории распространения электромагнитных волн. В 1929 г. награжден Нобе­левской премией, с 1958 г, — иностранный член Академии наук СССР,

[19] Эрвин Шредингер (1887—1961)—австрийский физик, один из ос­новоположников квантовой механики. В 1933 г. награжден Нобелевской пре­мией, с 1934 г. — иностранный член Академии наук СССР.

[20] Мы не приводим уравнения Шредингера ввиду его математической слож­ности. Это уравнение и способы его решения рассматриваются в курсах фи­зики и физической химии.

³* Уяснению понятия «плотность вероятности» может помочь следующая аналогия: вероятность связана с плотностью вероятности г|)² так же, как масса уела tn, занимающего объем ДУ, связана с плотностью тела р(т рДК1,

[21] «= 2. Здесь т = 2, если направления оси г и вектора I совпадают; т — —2, когда эти направления противоположны; от = 0, когда вектор I перпендикуля­рен оси г; возможны и такие направления вектора I, когда т принимает зна­чения ±1. Таким образом, магнитное квантовое число может принимать 2/ +/. значений.

Квантовое число от получило название магнитного, поскольку от его зна­чения зависит взаимодействие магнитного поля, создаваемого электроном, с внешним магнитным полем. В отсутствие внешнего магнитного поля энергия электрона в атоме не зависит от значения от. В этом случае электроны с оди­наковыми значениями пи/, по с разными значениями т обладают одинаковой энергией.

Однако при действии на электрон внешнего магнитного поля энергия элек­трона в атоме изменяется, так что состояния электрона, различающиеся зна­чением т, различаются и по энергии. Это происходит потому, что энергия взаи­модействия магнитного поля электрона с внешним магнитным полем зависит от величины магнитного квантового числа. Именно поэтому в магнитном поле происходит расщепление некоторых атомных спектральных линий; вместо одной линии в спектре атома появляются несколько (так называемый эффект Зее- мапа).

Состояние электрона в атоме, характеризующееся определен­ными значениями квантовых чисел п, I и т, т. е. определенными размерами, формой и ориентацией в пространстве электронного облака, получило название атомной электронной орби­та л и.

На рис. 20 приведены формы и расположение в пространстве электронных облаков, соответствующих Is-, 2р- и Зс?-орбиталям.;Поскольку s-состоянию (/ = 0) соответствует единственное значе­ние магнитного квантового числа (т = 0), то любые возможные расположения s-электронного облака в пространстве идентичны. Электронные облака, отвечающие р-орбиталям (/ = 1), могут ха­рактеризоваться Тремя различными значениями т\ в соответствии с этим они могут располагаться в»пространстве тремя способами

.-- —- к- г-- г;"-------------- ¹--------------------------------------- ^{---------------------} ----------------- —— ———

* Более строго следует рассматривать проекцию на ось z не орбитального квантового числа /, а определяемого им орбитального момента количества дви­жения М.

[22]В формулах электронного строения принято сначала последовательно записывать все состояния с данным значением п, а затем уже переходить к со­стоянием с более высоким значением п. Поэтому порядок записи не всегда со­впадает с порядком заполнения энергетических подуровней. Так, в записи элек­тронной формулы атома скандия подуровень 3d помещен раньше подуровня 4s, хотя заполняются эти подуровни в обратной последовательности.

[23] Существуют d-элементы (например, хром, молибден, элементы подгруппы меди), у атомов которых во внешнем электронном слое имеется только один s-электрон. Причины этих отклонений от «нормального» порядка заполнения электронных энергетических подуровней рассмотрены в конце параграфа,

[24] От греческих слов «изос» — одинаковый и «топос» — место.

[25] При взаимопревращениях протона и нейтрона образуются также другие элементарные частицы (нейтрино и антинейтрино). Поскольку масса покоя и электрический заряд этих частиц равны нулю, их участие в радиоак­тивных превращениях не бтражепо в приводимых здесь схемах.

[26] Следует различать радиохимию и радиационную химию, пред­метом которой являются химические процессы, протекающие под действием ионизирующих излучений.

[27] Элемент 104 получил свое название в честь выдающегося советского фи­зика, академика Игоря Васильевича Курчатова (1903—1960). Важ­нейшие работы И. В. Курчатова посвящены поглощению нейтронов ядрами и делению тяжелых ядер. И. В. Курчатов был крупным организатором в области исследования атомного ядра и внес большой вклад в создание и развитие в СССР необходимой для этих исследований технической базы.

[28] Здесь и ниже системой будем называть совокупность взаимодействую­щих частиц (атомов, атомных ядер, электронов).

[28] Эта единица названа в честь голландского физика П. Д е б а я, извест­ного своими работами в области физики твердого тела, рентгеноструктурного анализа и теории полярных жидкостей,

[29] Диэлекрической проницаемостью (или диэлектриче­ской постоянной) вещества называется число, показывающее, во сколько раз взаимодействие между зарядами в среде данного вещества слабее, чем в вакууме.

[30] Ковалентную связь, образованную донорно-акцепторным способом, иногда кратко называют допорно-акцепторной связью. Под этим термином следует, однако, понимать не особый вид связи, а лишь определенный способ об­разования ковалентной связи.

электроном. Такой переход требует затраты энергии. Напомним, что правило Хунда (см. § 32) не запрещает подобных возбужденных состояний, а лишь указывает на их меньшую устойчивость по сравнению с основным (невозбуж­денным) состоянием атома.

[31] Все тепловые эффекты, приводимые в данной книге, в том числе теплоты образования веществ, относятся к 25 °С,

[32] Площадь поверхности твердого тела не всегда легко измерить. Поэтому иногда скорость гетерогенной реакции относят не к единице площади поверх­ности, а к единице массы или объема твердой фазы.

[33] Обычно при обозначении активных частиц указывают точками только пеотареиные электроны, например: Н«, С1-, О, -ОН, «СНз,

[34] Николай Николаевич Семенов (род. в 1896 г.) советский ака­демик, лауреат Ленинской, Государственной и Нобелевской премий, Герой Со­циалистического Труда..Им разработана и экспериментально обоснована тео­рия цепных реакций и создана на ее основе теория воспламенения и взрывов,

имеющая большое практическое значение.

[35] Система рассматривается при повышенных температурах, когда иод на-, ходится в состоянии пара,

[36] Выходом реакции называется отношение количества получаемого вещества к тому его количеству, которое получилось бы при протекании реак­ции до конца,

[37] В отсутствие катализатора скорость этой реакции при обычных условиях крайне мала. Однако при наличии катализатора (например, платинированного асбеста) процесс образования воды протекает с большой скоростью.

[38] В термохимических уравнениях (см. § 55) положительной принято счи­тать теплоту, выделенную системой. В уравнениях термодинамики принято обратное условие: положительной считается теплота, поглощенная системой.

[39] Работа (Л) против силы внешнего давления равна величине этой силы (F), умноженной на путь (ДI), т. е. А = FAI. Но сила равна давлению (Р), (умноженному на ту площадь (5), на которую оно действует: F = PS, откуда А = PSAI или А = PAV.

[40] Термодинамическую обратимость как способ проведения процесса не сле­дует путать с химической обратимостьюспособностью реакции протекать и в прямом, и в обратном направлении.

[41] Джозайя Уиллард Гиббс (1839—1903) — выдающийся американ­ский физик, один из основателей химической термодинамики и статистической физики..

[42] В этом и в некоторых других справочниках приводятся значения стан­дартной энтальпии образования (Д#_обр) и стандартной энтропии (5°) веществ. Для вычисления стандартной энергии Гиббса образования (дО°_бр) вещества следует предварительно вычислить стандартную энтропию образования (AS°_6o) вещества, а затем воспользоваться формулой

ДО°_бр = Д//°_бр-ГД5°_бр

[43] Укажем для сравнения значения удельной теплоемкости некоторых rcs ществ [Дж/(г-К)]: песок 0,79, известняк 0,88, хлорид натрия 0,88, глицерин 2,43_г этиловый спирт 2,85,

[44] Значения теплот растворения изменяются в зависимости от количества взятого растворителя и температуры, при которой происходит растворение. При­веденные величины относятся к температуре 18—20 °С и большому количеству воды (1 моль растворяемого вещества на 200—800 моль воды).

[45] Измеренное таким способом осмотическое давление относится не к ис­ходному раствору, а к раствору, несколько разбавленному водой в результате протекавшего в ходе опыта осмоса. Однако при большом объеме раствора и малом диаметре трубки это разбавление незначительно изменяет концентрацию исходного раствора,

[46]Якоб Гендрик Вант-Гофф (1852—1911)—выдающийся голланд­ский физико-химик. Изучал законы течения химических реакций, химическое равновесие, свойства растворов. Высказал и развил идею о направленности ва­лентных связей атома углерода, разработал основы стереохимии — учения о пространственном расположении атомов в молекуле.

[47] В случае растворов летучих веществ закономерности носят более слож­ный характер, поскольку над раствором находится смесь паров растворенного вещества и растворителя.

[48] От лат. «ebullire» — выкипать.

[49] От греч, «криос» — холод.

[50] От греч. «изос» — равный и «тонос» напряжение, давление.

[51] Сванте Аррениус (1859—1927), профессор университета в Сток­гольме и директор Нобелевского института. Предложил теорию, объясняющую свойства растворов солей, кислот и оснований и получившую название теории Электролитической диссоциации. Аррениусу принадлежит также ряд исследо­ваний по астрономии, космической физике и в области приложения физико-хи­мических законов к биологическим процессам,

[52] Иван_ Алексеевич Каблуков (1857—1942) занимался изучением электрической проводимости растворов. Его работа «Современные теории рас­творов (Вант-Гоффа и Аррениуса) в связи с учением о химическом равнове­сии» оказала большое влияние на развитие физической химии в России и спо­собствовала углублению теории электролитической диссоциации.

[53] При увеличении температуры значение ионного произведения воды воз­растает. При 100 °С оно достигает 5,5-Ю"¹³,

[54] В действительности рассматриваемое равновесие является более сложным. Во-рервых, диссоциация протекает ступенчато, а во-вторых, кроме простых ионов образуются также комплексные (см. стр. 603). Однако строгое рассмотре­ние этих процессов не меняет выводов, получаемых па основании упрощенной Схемы,

[55] Гидролиз в переводе означает «разложение водой».

[56] Эту величину называют также степенью окисления или окис, лительным числом элемента,

[57] В расчетах будем пользоваться приближенным значением этой величины (96 500 Кл/моль).

[58] Диффузия атомов и ионов из металла в металл происходит много мед­леннее и практически не влияет на установление равновесия на границе между металлами.

[59] Строго говоря, величина электродного потенциала зависит от соотношения не концентраций, а активностей (см. § 86) веществ; во всех рассматриваемых далее уравнениях вместо концентрации должна стоять активность. Но при не­высоких концентрациях растворов погрешность, вносимая заменой активности на концентрацию, невелика,

[60] Потенциалы металлов в воде, конечно, отличны от их потенциалов в стан­дартных условиях; в большинстве случаев они имеют более отрицательное зна­чение. Но, как правило, это не сказывается на правильности выводов о способ­ности металлов вытеснять водород из воды.

[61] Николай Николаевич Бекетов (1826—1911)—крупный русский ученый — физико-химик. Выдающимся трудом Бекетова являются его «Иссле­дования над явлениями вытеснения одних элементов другими», опубликованные в 1865 г. Он открыл свойство алюминия вытеснять при высокой температуре металлы из их. оксидов. Это открытие впоследствии легло в основу металло­термии (см. § 192), получившей широкое применение в металлургии. Бекетов осуществил многочисленные термохимические измерения. Он впервые (с 1865 г.) ввел преподавание физической химии как учебной дисциплины.

[62] К важнейшим условиям электролиза относятся плотность тока, темпера­тура, состав раствора. Плотностью тока называется отношение силы тока к рабочей площади электрода,

[63] На этой и на последующих схемах в рамки заключены формулы веществ, являющихся конечными продуктами электролиза.

[64] Майкл Фарадей (1791—1867)—один из крупнейших английских фи­зиков и химиков. Большая часть его работ относится к области электричества. Он.установил законы электролиза, открыл явление электромагнитной индукции. Впервые получил в жидком виде ряд газов (хлор, аммиак и др.), Открыл бен­зол и изобутилен,

[64] Александр Наумович Фрумкин (1895—1976)—крупнейший со­ветский электрохимик, академик, лауреат Ленинской и Государственной пре­мий. Разработал количественную теорию влияния электрического поля на ад­сорбцию молекул, развил учение о строении границы металл — раствор, внес значительный вклад в теорию э, д. с, гальванического элемента.

[65] В этой главе мы будем иметь дело с миром малых величин. Напомним, что в системе СИ: 1 м (метр) = 10² см (сантиметра) = 10³ мм (миллиметра) = = 10⁶ мкм (микрометра) = 10^s нм (нанометра). Другие часто применяемые единицы — мк (микрон) и ммк (миллимикрон), причем: 1 см = 10 мм = 10⁴мк=, => 10⁷ ммк.

Таким образом: 1 нм = 10-» м = 10~⁷ см = 1 ммк; 1 мкм = 10~^s м => = 10~⁴ см = 1 мк.

[66] Термин золь происходит от латинского «solution, что означает раствор, и был введен тогда, когда еще не было установлено коренное отличие коллоид­ных растворов как гетерогенных систем от истинных растворов.

[67] В учение об агрегативной неустойчивости как качественной особенности коллоидного состояния вещества и в развитие представлений о стабилизаторах дисперсности большой вклад внес Николай Петрович Песков (1880—» 1940)—профессор Московского химико-технологического института имени Д. И. Менделеева,

[68] Дифильными называют молекулы, которые состоят из углеводород­ного радикала, имеющего сродство к неполярным растворителям, и гидрофиль­ной (полярной) группы, имеющей сродство к воде,

[69] О природных и синтетических высокомолекулярных соединениях и полил Мерах см, § 177,

[70] Максимальное увеличение электронного микроскопа достигает 600 000 раз, а световоготолько 1500 раз.

[71] Николай Дмитриевич Зелинский (1861—1953), академик, Ге­рой Социалистического Труда, основатель крупной школы химиков-органиков. Ему принадлежат классические работы в области органического катализа, а также по химии нефти и получению из нее многих ценных продуктов.

[72] Михаил Михайлович Дубинин (род. 1901 г.) — академик, лау­реат Государственных премий, глава крупной научной школы в области сорб­ции. Ёнес большой вклад в разработку современных представлений о механизме борбции газов и паров, а также методов получения и исследования сорбентов*

[73] Константин Каэтанович Гедройц (1872—1932) — академид, лауреат Ленинской премии, крупнейший почвовед-агрохимик. Основоположник учения о почвенном поглощающем комплексе и его роли в плодородии почв, автор многих методов химического анализа почв.

[74] Емкость поглощения почв относят к 100 г почвы и называют обменной поглотительной способностью почвы.

[75] Борис Петрович Никольский (род. 1900 г.) — академик, Ге­рой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и Государственных премий, глава крупной научной школы в области ионного обмена, автор термодинами­ческого обоснования ионообменной теории стеклянного электрода,

[76] Борис Владимирович Дерягин (род. 1902 г.)—советский фи- зико-химик, член-корреспондент Академии наук СССР, автор современной тео«рии устойчивости и коагуляции коллоидов, электрической теории склеивания и прилипания, важных исследований в области аэрозолей,

[77]Петр Александрович Ребиндер (1898—1972) — советский фи- зико-химик, академик, Герой Социалистического Труда, лауреат Государствен­ных премий, основатель крупной научной школы в области физической химия дисперсных систем. Разработанные им пути управления свойствами дисперс­ных систем, процессами их образования и разрушения тесно связаны с реше­нием крупных технических задач.

Дата добавления: 2015-08-21