S T A N I S Ł A W TOŁŁOGZKO
PR OFE SO R CHEMJI UNIW ERS YT ETU J . K. WE LWOWIE
C H E M J A
NIEORGANICZNA
ZASADAMI CHEMJI OGÓLNEJ
W Y D A N I E V I I I
DAWNEGO PODRĘCZNIKA L. B R U Ñ E R A I ST. T O Ł Ł O C Z K I NA NOWO OPRACOWANE I UZUPEŁNIONE NOWEMI ROZ
DZIAŁAMI DODATKOWEMI ZE 134 RYSUNKAMI I BARWNĄ TABLICĄ WIDMOWĄ
^ T J á P a n u
W ŁĄCZNOŚCI Z
od cdutora
S T A N I S Ł A W TOŁŁOCZKO
P RO F ES O R CHEMJI UNIW ERSYT ETU J . K. W E LWOWIE
C H E M J A
NIEORGANICZNA
W ŁĄCZNOŚCI Z
ZASADAMI CHEMJI OGÓLNEJ
W Y D A N I E V I I I
DAWNEGO PODRĘCZNIKA L. B R UNE R A I ST. T O Ł Ł O C Z K I NA NOWO OPRACOWANE I UZUPEŁNIONE NOWEMI ROZ
DZIAŁAMI DODATKOWEMI ZE 134 RYSUNKAMI I BARWNĄ TABLICĄ WIDMOWĄ
N A KŁ A D G E B E T H N E R A I W O L F F A
WARSZAWA — KRAKÓW — LUBLIN —' ŁÓDŹ PARYŻ - POZNAŃ - WILNO - ZAKOPANE4 2 5 0 3 4
W S Z E L K IE P E A W A A U T 0 B S K 1 E W E A Z Z R Y S U N K A M I Z A S T R Z E Ż O N E .
CZCIONKAMI P I ER W S ZE J ZWIĄZKOWEJ DRUKARNI WE LWOWIE , UL. LINDEGO L. 4.
1929
PRZEDMOWA DO WVDANIA SIÓDMEGO.
W przedmowie do wydania czwartego z 1917 r. przedstawiłem myśl przewodnią, którą się kierowałem przy układaniu niniejszej książki, jako z w i ę z ł e g o p o d r ę c z n i k a „ C h e m j i O g ó l n e j “ , czyli Z a s a d C li e- mj i. — Użyteczność Chemji w całokształcie nauczania szkolnego je s t tylko w tedy, zdaniem mojem, istotna, g d y w przedmiocie tym widzimy nietylko zaspokojenie naturalnej ciekawości umysłu ucznia, lecz środek kształcący p odstaw y myślenia, podobnie ja k w matematyce i fizyce. Chemję więc przedew szystkiem należy traktow ać w szkole jako naukę rozumową, a nie w yłącznie opisową. S tąd wynika, że ta k rozumiana rola Chemji w szkole ogólnokształcącej ogranicza przedmiot ten wyłącznie do nauczania na stopniu wyższym. G dyby jednak ze względów programowych Chemja nie mogła uzyskać w danej szkole dostatecznego w ym iaru godzin, lepiej jej całkiem nie uczyć, a pozostawić przedmiot ten wyłącznie szkole powszech
nej, oczywista z zgoła innym celem, a więc i zakresem nauczania.
P unktem w yjścia w rozumowem traktow aniu Chemji je s t zawsze me
toda in d u k c y jn a : wyprowadzenie t. zw. praw przyrody na podłożu ściśle doświadczalnego przedstaw ienia i opisu danej kategorji zjawisk, a następnie ujęcie praw tych w teorję na podstawie odpowiednio dobranej hipotezy.
D ro g ą tą kroczyła Chemja jako nauka w swym historycznym rozwoju, d roga ta je s t też najw łaściw sza av jej nauczaniu, o ile chodzi o w ykład podstaw ow ych pojęć i zasad, obejmujących sobą całokształt wiedzy che
micznej.
Tylko na tle w ykładu podstaw teoretj^cznych występuje w umyśle uczącego się ja s n y swą prostotą obraz całości, uwidocznia się znaczenie i celowość znakowania chemicznego, staje się zrozumiałą nieskończona mnogość i rozmaitość zjaw isk chemicznych, w ytw arza się zdolność jedno
litego tłumaczenia i klasyfikowania reakcyj chemicznych, możność ich prze
w idyw ania i w re sz c ie , jako wynik ostateczny, stw arza się- podłoże dla zrozumienia najnowszych a najogólniejszjTch zdobyczy wiedzy o zasadni- j czych własnościach pierw iastków w związku z budową ich atomów. Slo- wern — bez oparcia na podstawach teoretycznych — nauczanie Chemji nie
a
- I V -
może dać pozytywnego wyniku, bez względu na to, czy cel nauczania je s t ogólnokształcący, czy też częściowo lub całkowicie praktyczny, t. j. p rz y stosowany do mniej lub więcej ograniczonego zakresu wiadomości chemicz
nych, ja k w szkołach zawodowych.
Pow yższy pogląd na sposób nauczania Chemji b y ł dla mnie w ytyczną w opracowaniu niniejszego V I I w ydania podręcznika, noszącego ty tu ł
„Chemji N ieorganicznej“ . T y tu ł ten zachowałem bez zm iany dla uwidocznienia ciągłości nowego w ydania z wydaniam i poprzedniemi. P la n książki pozo
sta ł ten sam. M aterjał, objęty rozdziałami I —X X IV , nie doznał ani roz
szerzenia, ani ważniejszych przeróbek redakcyjnych.
Zmiany zasadnicze dotyczą uzupełnienia k sią ż k i dalszemi 5 rozdzia
łami X X V —X X IX , obejmującemi sobą r a d j o c h e m j ę , t e o r j ę b u d o w y a t o m ó w i p o k r e w n e d z i e d z i n y . Uzupełnienie to stało się dziś niezbędne ze względu na. niezwykłą doniosłość przemian radjoaktyw - nych, jako odrębnej dziedziny faktów, nieznanych w zw ykłych przemianach chemicznych, oraz w ynikających stąd wniosków, dotyczących zasadniczych pojęć o pierw iastkach wogóle, o ich budowie, genezie i wzajemnem usto
sunkowaniu się w układzie perjodycznym. D zięki doświadczalnym zdoby
czom i wynikom teoretycznych badań ostatniego ćwierćwiecza w zasadni
czych pojęciach Chemji zaszły tak gruntowne i doniosłe zmiany, jakich nauka ta nie znała od czasów Lavoisiera i Daltona.
Nowe poglądy na istotę i budowę pierw iastków rozszerzyły dawne pojęcia, stw orzyły nową syntezę całokształtu wyobrażeń o zmienności ma- terji. N aw et w elementarnym w ykładzie Chemji nowe te pojęcia muszą być uwzględnione i winny w nim znaleźć miejsce. N a tle historycznego rozwoju faktów — najłatwiej i najwłaściwiej daje się je przedstaw ić.
W teD właśnie sposób wprowadziłem tę nową dziedzinę Chemji w ram y niniejszego V I I wydania podręcznika.
W ymienione nowe rozdziały k s i ą ż k i , podobnie ja k wdele ustępów uzupełniających w rozdziałach p o p rzednich, drukowane są odmiennem, drobniejszem pismem, dla zaznaczenia, że treść ich w ybiega poza ściślejszy program nauczania szkolnego. Stanowią one w zastosowaniu szkolnem p r y w a t n ą l e k t u r ę d l a u c z n i a , a dla uczącego m aterjał do roz
szerzenia treści nauki i jej pogłębienia. Starałem się przytem, by całość tych uzupełniających ustępów i rozdziałów nie w y b ieg ała poza zakreślone ram y podręcznika i wiązała się ściśle z zasadniczym jego planem i celem.
Lw ów , w m aju 1926 r.
S T . T O Ł Ł O C Z K O .
PRZEDMOWA DO WVDANIA ÓSMEGO.
N iniejsza książka je s t ósmem z rzędu wydaniem podręcznika, który od I w ydania z 1905 r. do V I I z 1926 r. nosił ty tu ł: „ C h e m j a N i e o r g a n i c z n a “ . Obecnie ty tu ł ten uzupełniłem dodatkiem : „w łączności z Z a s a d a m i C h e m j i O g ó l n e j “ . — To rozszerzenie ty tu łu je s t w y
razem zmian, jakim podręcznik ten przeszedł w swem rozwoju. — Pierw sze tr z y w ydania z la t 1 9 0 5 — 1907 napisane i opracowane wspólnie ze ś. p.
kolegą, prof. L . B ru n erem , m iały wyłącznie za cel przystosowanie treści książki do potrzeb i zakresu nauczania Chemji w szkole średniej. P rze
wodnią m yślą w ich opracowaniu była jednak zawsze zasada nie opi
sowego, lecz rozumowego trak to w an ia Chemji jako przedmiotu szkolnego, co obszerniej w yjaśniłem w poprzedniej przedmowie, załączonej do w y
d ania V H . Zasadę tę zachowałem i konsekwentnie rozwijałem coraz b a r dziej we w szystkich wydaniach, w szczególności począwszy od w ydania IV , k tóre w porównaniu do poprzednich trzech było już znaczniej pogłębione. — Sądzę, że dotychczasowe powodzenie, jakie podręcznik ten zdołał uzyskać, zawdzięcza on głównie tem u właśnie charakterow i i celowi w ykładu.
Lecz równolegle z pogłębianiem teoretycznych podstaw przedmiotu iść m usiał w zrost m aterjału koniecznego do tego. M aterjał ten z n a tu ry rzeczy uw zględnić m usiał również i najdonioślejsze nowe zdobycze Chemji zarówno w dziedzinie nowych podstawowych zjawisk, np. promieniotwór
czości, ja k i w dziedzinie teorji, której niebyw ały rozwój rozszerzał wciąż horyzonty widzenia, stw arzał nowe metody badania i doprowadził naukę o atomach do pew nika o ich konkretnem istnieniu. — S tąd w ynika dla au to ra n aw et początkowego podręcznika Chemji potrzeba uwzględnienia ty c h nowych podstaw ow ych zdobyczy wiedzy, a zatem i konieczność roz
szerzenia m aterjału książki.
W m yśl ty c h przewodnich zasad już poprzednie wydanie VTI niniej
szego podręcznika — zostało odpowiednio znaczniej rozszerzone i uzupeł
nione kilkoma nowemi rozdziałami. — Obecnie nastąpiła dalsza w tym k ierunku jego ewolucja. — ITzupełnienia, które wprowadziłem obecnie, ująłem ze względów dydaktycznych w osobne, odrębne rozdziały i wy-
— VI -
różniłem zewnętrzną formą druku. — T u należą nowe, lub nanowo opra
cowane rozdziały, obejmujące swą treścią p rzedew szystkiem : k i n e t y c z n ą t e o r j ę m aterji i ciepła, oraz t e r m o d y n a m i k ę przemian chemicznych — jako główne filary oparcia dla dalszych teoretycznych wywodów, i dalej rozdziały: k o l o i d a l n y s t a n , t e o r j a A y o g a d r y , r ó w n o w a g a i k i n e t y k a c h e m i c z n a , e l e k t r o c h e m j a , r a d j o c h e m j a i b u d o w a a t o m u . — Całość książki rozpadła się przeto treścią sw ych rozdziałów na dwie części, wzajemnie się uzupełniające, a m ian o w icie:
1) na rozdziały, poświęcone głównie opisowi zjawisk chemicznych w za
kresie, obejmującym najważniejszy m aterjał faktów Chemjr Nieorganicznej,
2) na rozdziały, traktujące teorję samą, lub wyjaśniające teoretycznie w ybraną dziedzinę faktów. — Sądzę, źe przez to w yodrębnienie strony faktycznej od teoretycznej całość w ykładu zyska na przejrzystości, a uczą
cemu się pozwoli łatwiej ogarnąć całość przedmiotu zarówno co do zakresu samych faktów, ja k i co do teoryj, którem i fa k ty te są tłu maczone i ze sobą powiązane.
Z powyższego wynika, że jeśli chodzi o zakres nauki szkolnej, to wszystkie uzupełniające teoretyczne rozdziały książki — przez ich w y odrębnienie od tekstu, obejmującego stronę faktyczną zjaw isk chemicznych — stają się jedynie dodatkowym, pomocniczym m aterjałem nauczania. Ko
rzy stać z nich winien przedewszystkiem nauczający, a dla bardziej in te resującego się przedmiotem ucznia stanowić one mogą lekturę p ry w atn ą.
W yróżnione drukiem oba te k sty książki dać zatem mają całość odpo
wiadającą swą treścią, pierwszym potrzebom studjum Chemji w Szkołach W yższych.
W wykonaniu części rysunków, których ilość w tern nowem w ydaniu uległa również powiększeniu, pomocny mi b ył p. Dr. IV. K em ula. Za to oraz za pomoc w korekcie wyrażam mu niniejszem słowa podzięki. W dzięczny jestem również firmie wydawniczej Gebethner i W o lff za gotowość, z ja k ą nie szczędząc kosztów, życzeniom moim co do skomplikowanej formy d ru k u i jego układu — zadość uczyniła.
Lwów, w lipcu 1929 r.
S T . T O Ł Ł O C Z K O .
T R E S C.
Rozdz. I . — W s t ę p . — Pierwiastki c h e m i c z n e .
1. Z j a w i s k a c h e m i c z n e a f i z y c z n e .
Reakcje syntezy. — Reakcje rozkładu. — Reakcje w y m ian y . 1—7 2. Z w i ą z k i a p i e r w i a s t k i c h e m i c z n e .
Czem jest pierwiastek chemiczny. — Podział i występowanie pierwiastków w przyrodzie. — Dokładniejsze określenie poję
cia pierwiastka ... 7—12 Rozdz. II. — O g ó l n e w ł a s n o ś c i fiz y c z n e ciał.
1. G a z y .
Charakterystyka ogólna. — Gęstość gazów. — Ściśliwość. —
Rozszerzalność a te m p e ra tu ra ... 3—19 2. C i e c z e .
Charakterystyka ogólna. — Krzepnienie, parowanie, wrzenie. — Temperatura krytyczna. — Rola ciśnienia i temperatury
w procesie skraplania. — Temperatura bezw zględna... 19—27 3. C i a ł a s t a ł e.
Charakterystyka ogólna. — Topnienie i parowanie. — Prze-
chłodzenie cieczy. — Ciało stałe, jego ciecz i para . . . 28—34 4. Z j a w i s k a d y f u z j i .
Dyfuzja w gazach. — Dyfuzja w c i e c z a c h ... 34-—35 Rozdz. H I . — Kinetyczna teorja materji.
Hipoteza a teorja. — Założenia główne kinetycznej teorji. — Ciśnienie gazu. — Średnia szybkość ruchu cząstek gazowych. — Ciepło a energja kinetyczna. — Wywód zasady Arogadry. — Kinetyczny obraz stanów skupienia materji. — Kinetyczna
teorja a c h e m j a ... ... 36—47 Rozdz. IV . — Mieszaniny. — Roztwory.
1. O g ó l n e w ł a s n o ś c i m i e s z a n i n .
Mieszaniny niejednorodne. — Mieszaniny jednorodne . . . . 47—49 2. R o z t w o r y w ł a ś c i w e .
Roztwory ciał stałych w cieczach. — Roztwory cieczy w cie
czach. — Roztwory gazów w c i e c z a c h ... 49—58 Rozdz. V. — O s m o t y c z n a teorja roztwo ró w.
Drfuzja w roztworach. — Ciśnienie osmotyczne. — Osmo
tyczna teorja r o z t w o r ó w ... 58—65
*
Str.
— V I I I —
Rozdz. V I. — Rozt wory koloidalne.
Własności ogólne. — Istota stanu koloidalnego. — Roztwory koloidalne a roztwory właściwe. — W ytwarzanie roztworów
koloidalnych. — Zole i żele. •— Koloidy w zjawiskach przyrody 6 6—80 Rozdz. V II. — Tlen. — Tlenki. — Ozon.
1. T l e n ... 81—84 2. T l e n k i , z a s a d y , k w a s y , s o l e ... 84—87 3. 0 z o n ... 87—90 Rozdz. V I I I . — Energja c h em ic zn a.
1. R e a k c j a c h e m i c z n a a c i e p ł o ... 90—91 Str.
2. Z w i ą z e k p o m i ę d z y c i e p ł e m , p r a c ą a e n e r g j ą w e w n ę t r z n ą .
Przemiana pracy w ciepło. — Przemiany innych rodzajów energji. — Pierwsza zasada termodynamiki. — Ciepło i praca
jako wyraz przemiany energji wewnętrznej ciał ... 91—93 3. " W o l n a e n e r g j a a e n e r g j a w e w n ę t r z n a .
Druga zasada termodynamiki. — Energja wewnętrzna a energja
wolna i z w i ą z a n a ... 93—96 4. E n e r g j a c h e m i c z n a .
Powinowactwo chemiczne a energja chemiczna. — Jakim ro
dzajem jest energia chemiczna. — Oznaczanie wolnei energii
chemicznej . . . ... 96—99 5. R e g u ł a B e r t h e l o t a i T h o m s e n a .
Określenie reguły. — Z a sto so w a n ia ... 99—101 6. S z y b k o ś ć r e a k c j i a t e m p e r a t u r a . . . 101—102 7. P o m i a r c i e p ł a ... 102—103 Rozdz. IX . — I lo ś c io w e prawa zj aw is k c h e m ic z n y c h . — Hipo
teza atomis tycz na .
1. P r a w o z a c h o w a n i a m a s y . — P r a w o s t o s u n k ó w s t a ł y c h i w i e l o k r o t n y c h . — R ó w n o w a ż n i k i c h e m i c z n e .
Teorja flogistonu. — Prawo zachowania masy. — Prawo sto
sunków stałych. — Prawo stosunków wielokrotnych. _
Równoważniki chemiczne . . iQ4_110
2. H i p o t e z a a t o m i s t y c z n a .
Jak powstało pojęcie atomu. — Zasadnicze cechy atomu. —
Względne ciężary ato m o w e... HO__113 3. Z n a k o w a n i a i n o m e n k l a t u r a c h e m i c z n a .
Znakowanie chemiczne. — Terminologja c h e m ic z n a ... H3__1 1 5
— I X —
Rozdz.
Rozdz.
Rozdz.
Rozdz.
Rozdz.
X. — W o d ó r . — Kataliza. — P raw o działania mas.
1. W o d ó r ...
2.
K a t a l i z a ...3. P r a w o d z i a ł a n i a m a s .
Odwracałność reakcyj chemicznych. — Równowaga chemiczna.
Stała równowagi c h e m ic z n e j...
X I. — P o łą c ze n ia wo do ru z tlenem.
1. W o d a .
Skład wody. — Wody naturalne. —• Chemicznie czysta woda. — Hydraty. — Prężność pary h y d r a t ó w ...
2.
D w u t l e n e k w o d o r u ...X I I . — I lo ś c io w e prawa zja wisk c h e m ic z n y c h . — Z as ad a Avogadry.
1. P r a w a s t o s u n k ó w o b j ę t o ś c i o w y c h . Prawo Gay-Lussaca. — P r z y k ł a d y ...
2. Z a s a d a A v o g a d r y .
Treść zasady Ayogadry. — Ciężary względne, drobinowe i ato
mowe. — Wzory drobinowe. — Gramodrobiny i gramoatomy. — Rzeczywiste ciężary atomów i d r o b in ...
X I I I . — Metody ozn ac z ani a c i ę ż a r ó w dro b inowyc h i at om ow ych .
1. O z n a c z e n i e c i ę ż a r ó w d r o b i n o w y c h g a z ó w i p a r .
Metoda V. Meyera. — Metoda B u n s e n a ...
2.
O z n a c z a n i e c i ę ż a r ó w d r o b i n o w y c h w r o z t w o r a c h .Twierdzenia wyjściowe. — Metoda ebuljoskopowa. — Metoda k ry o sk o p o w a ... ...
3. O z n a c z a n i e c i ę ż a r ó w a t o m o w y c h . Z zasady Ayogadry. — Z zasady Dulonga i Petita. — Z za
sady izom orfizm u...
X IV . — C hlor i ch lo r o w o d ó r . 1. C h l o r .
Chlor jako pierwiastek. — Chemiczne własności chloru. — Re- akcj e f o t o c h e m i c z n e ...
2. C h l o r o w o d ó r .
Chlorowodór. — Chemiczne własności chlorowodoru...
3. K w a s y t l e n o w e i b e z t l e n o w e . . . . 4. A n a l i z a m i a r o w a .
Roztwory mianowane. — Zasada miareczkowania. — Zasto
sowania : . . . .
115-120 120-121
121-123
124-133 133—135
136-139
139-151
151-154
154-159
159-165
166—171 171-173 174—175
175-177 Str.
- X -
5. W a r t o ś c i o w o ś ć .
Definicja. — Wzory zwykłe i s t r u k t u r a l n e ...
Rozdz. XV. — Zjawiska elektrolizy. — Dysocjacja elektrolityczna.
1. Z j a w i s k a e l e k t r o l i z y .
Jakościowa strona. — Ilościowe prawa e l e k t r o l i z y ...
2. D y s o c j a c j a e l e k t r o l i t y c z n a .
Ogólne założenia teorji dysocjacji. — Kwasy i zasady według tej teorji. — Stopień dysocjacji. — Reakcje jonowe a prawo działania m a s ...
3. K o l o i d a l n e j o n y i i c h p o c h o d z e n i e . Zjawiska elektroforezy. — Pochodzenie ładunku cząstek ko
loidalnych. — Teorja stabilizacji i wysalania koloidów . . . Rozdz. X V I. — E l e k t r o c h e m ic z n e przem iany a ich energja.
1. P r ą d e l e k t r y c z n y i j e g o e n e r g j a . Siła elektrobodźcza. — Siła prądu a opór. — Energja prądu
2. P r z e w o d n i c t w o e l e k t r y c z n e .
Przewodnictwo metali. — Przewodnictwo elektrolityczne. — Teorja tego przewodnictwa. — Jonizacja a stała dielektryczna
3. P r z e m i a n a e n e r g j i c h e m i c z n e j w e l e k t r y c z n ą i o d w r o t n i e .
Definicja ogniwa galwanicznego. — Wolna a wewnętrzna energja ogniwa. — Osmotyczna teorja ogniwa Nernsta. — Za
stosowania teorji potencjału elektrolitycznego. — Oznaczenie stężenia jonów wodorowych. —■ Oznaczenie stałej dysocjacji wody. — Potencjometryczne miareczkowanie. — Pomiar siły elektrobodźczej ogniw g alw anicznych...
Rozdz. X V II. — Brom. — Jod. — Fluor.
1. B r o m i B r o m o w o d ó r ...
2. J o d i J o d o w o d ó r ...
3. F l u o r i F l u o r o w o d ó r ...
Rozdz. X V III. — P o łą c ze n ia c h l o r o w c ó w z tlen em . — Kine
tyka ch em ic zn a.
1. T l e n o w e p o ł ą c z e n i a c h l o r u ...
2. T l e n o w e p o ł ą c z e n i a b r o m u i j o d u . 3. S z y b k o ś ć r e a k c y j . S t a ł a r ó w n o w a g i Rozdz. X IX . — S ia rk o w ce .
1. S i a r k a .
Siarka jako pierwiastek. — Połączenia z wodorem. — Połą
czenia z tlenem. — Połączenia z c h l o r o w c a m i ...
2. S e l e n i T e l l u r ...
s t r ’ i 177—179
180—186
186-198
198-203
204-208
208—221
221-249
250—252 252—256 256—259
260-268 268—269 270-273
274—296 297
— X I -
Azot jako pierwiastek. — Powietrze. — Argonowce. — Połą
czenia azotu z wodorem. — Połączenia z tlenem. — Połącze
nia z c h lo r o w c a m i... 297—327 Rozdz. X X I. — F o s f o r i d a ls z e a zo t o w ce .
1. F o s f o r .
Fosfor jako pierwiastek. — Połączenia z wodorem. — Połącze
nia z chlorowcami. — Połączenia z tlenem. — Hydroliza w roz
tworach. — R o z t w a r z a n i e ... 328—337 2. A r s e n .
Arsen jako pierwiastek. — Połączenia z wodorem. — Połączenia
z chlorowcami. — Połączenia z tlenem. — Połączenia z siarką 338—341
3. A n t y m o n .
Antymon jako pierwiastek. — Połączenia antymonu . . . . 342—343 4. B i z m u t .
Bizmut jako pierwiastek. — Połączenia b i z m u t u ... 343—345 Rozdz. X X II. — W ę g i e l i p ołą czen ia węgl a.
1. W ę g i e l .
Węgle naturalne. — Procesy zwęglania w przyrodzie. — Wę
gle sztuczne. — Węgiel jako pierwiastek. — Związki z wo
dorem. — Związki z tlenem. — Asymilacja węgla w przy
rodzie. — Inne połączenia w ęg lo w e... 346—366 2. Z u ż y t k o w a n i e m a t e r j a ł ó w w ę g l o w y c h .
Rozważania ogólne. — Sucha dystylacja. — Gaz wodny. — Fabrykacja koksu i gazu świetlnego. — Płomień i jego wła
sności ... • ... 366—377 Rozdz. X X I I I . — Krzem i związ ki krzemu.
Krzem jako pierwiastek. — Związki z wodorem. — Połącze
nia z tlenem. — Inne połączenia k r z e m u ... 377—384 Rozdz. X X I V . — Bor i zwią zki boru.
Bor jako pierwiastek. — Połączenia tlenowe. — Inne połączenia 384—386 Rozdz. X X V . — Metale. — C e c h y ogólne.
Fizyczne cechy metali. — Chemiczne cechy. — Otrzymywanie 386—389 Str.
Rozdz. X X . — Azot. — Argonowce.
Rozdz. X X V I. — P o t a s o w c e (M eta le aikaljów).
Ogólna charakterystyka. — Analiza w i d m o w a ... 389—393 1. L i t i z w i ą z k i l i t o w e ... 393 2. S ó d i z w i ą z k i s o d o w e ... 394—398 3. P o t a s i z w i ą z k i p o t a s o w e ... 399—401
4.
Ru b
i d i C e z ... 401 5. A m o n i s o l e a m o n o w e ... 401—403- X I I -
Ogólna c h a r a k t e r y s t y k a ...4^ 4 ^*4
1. W a p ń i p o ł ą c z e n i a w a p n i o w e • • • • 404—410 2. S t r o n t i B a r ... 410 Rozdz. X X V III. — M agnezowce.
Ogólna c h a r a k t e r y s t y k a ... 4^
1. B e r y l ... 411 2. M a g n e z i s o l e m a g n e z u ...411—413 3. C y n k i s o l e c y n k u ...413—415 4. K a d m ... 416 Rozdz. X X IX . — Glinowce.
1. G l i n i z w i ą z k i g l i n u ... 416—421 2. I n n e g l i n o w c e . — P i e r w i a s t k i r z a d k i e 421—422 Rozdz. X X X . — Ż elazow ce.
1. Ż e l a z o .
Żelazo jako pierwiastek. — Metalurgja żelaza. — Metalo
grafia żelaza i stali. — Związki ż e l a z a ... 422—429 2. N i k i e l , K o b a l t i i c h z w i ą z k i ... 429—430 Rozdz. X X X I. — C h ro m . — M angan.
1. C h r o m i z w i ą z k i c h r o m u ... 481—434 2. M a n g a n i z w i ą z k i m a n g a n u ... 434—437 Rozdz X X X II. — Cyna. — Ołów.
1. C y n a i z w i ą z k i c y n y ... 437—438 2. O ł ó w i z w i ą z k i o ł o w i u ... 439—441 3. I n n e m e t a l e t e j g r u p y ...4 4 1 4 4 2
Rozdz. X X X I I I . — Miedź. —• Rtęć. — S re b ro . — Z ło to .
1. M i e d ź i z w i ą z k i m i e d z i ... 442—446 2. R t ę ć i z w i ą z k i r t ę c i ... 4 4 6 _ 4 4 8
3. S r e b r o i z w i ą z k i s r e b r a ... 4 4 8 _ 4 5 1
4. Z ł o t o i z w i ą z k i z ł o t a ... 451—453 Rozdz. X X X IV . — Platynowce.
1. P l a t y n a i j e j s o l e ... 463 2. I n n e p l a t y n o w c e ... 4{54 Rozdz. X X X V . — Układ perjodyczny pierw iastków .
Istota zagadnienia. — Wywód ogólny. — Perjodyczność cech. —
Znaczenie układu. — Sprzeczności w u k ła d z ie ... 4 5 4 4g3
Str.
Rozdz. X XVII. — Wapniowce (Metale ziem alkalicznych).
- X I I I -
1. P r z e g l ą d o g ó l n y p i e r w i a s t k ó w r a -
d j o a k t y w n y c h ...
465—4682. C z e m j e s t p r o m i e n i o w a n i e r a d j o -
a k t y w n e.
Rozkład promieniowania. — Promienie katodowe. — Promie
nie anodowe. — Promienie Roentgena. — Istota promieni ra
dioaktywnych ... 468—473 3.
P r z e m i a n y r a d j o a k t y w n e.
Hel jako produkt rozpadu radu. — Emanacja radu — Teorja rozpadu radjoaktywnego. — Dalsze przemiany radu. — Prze
m iany radjoaktywne a zwykłe reakcje c h e m ic z n e... 473—480
4. S z e r e g i p i e r w i a s t k ó w p r o m i e n i o
t w ó r c z y c h .
Równowaga radjoaktywna. — Szeregi pierwiastków radjo- aktywnych. — Chemiczne oddziaływanie ciał promieniotwór
czych ... * . 480—484 Rozdz. X X X V II. — Zjaw isk a izotopji. — Izotopy a układ
perjodyczny.
1. O d m i a n y o ł o w i u ... 484—486
2. I z o t o p j a r a d j o p i e r w i a s t k ó w
... 486—487 3.P r a w o p r z e s u n i ę ć
... 487—4884. I z o t o p j a p i e r w i a s t k ó w z w y k ł y c h .
Rozważania ogólne. — Metoda Astona. — Inne metody roz
działu i z o t o p ó w ... 488—491
5. I z o t o p y
au k ł a d p e r j o d y c z n y
. . . . 491—494 Rozdz. X X X V I I I . — W i d m a re n t ge n ow sk ie .Zasada w ytwarzania widm Roentgena. — Rentgenospektro-
skop i zasada pomiaru długości fal. — Prawo Moseleya . . . 495—500 Rozdz. X X X IX . — Budo wa atomu.
Istnienie atomów i ich wymiary. — Elektrony. — Jony. — Ją d ra atomowe. — Ogólny obraz budowy atomu. — Skład ja d ra atom ow ego... 500— 509 Rozdz. X L . — W n i o s k i o g ó ln e w związ ku z budo wą atomu.
Jedność materji. — Definicja pierwiastka. — Rodzaje prze
mian chemicznych. — Energja przemian wewnątrzatomo- wych. — Podział własności pierwiastków. — Teorja Bohra. — Z a k o ń c z e n ie ... 509—519 Zauważone omyłki druki... 520
Str.
Rozdz. X X X V I . — Pierwiastki promieniotwórcze (Radjochemja).
- X I V -
Tab. XXXV. — Stałe fizyczne pierwiastków.
Pier
wiastek Sym
bol
Ciężar atomowy
A
Ciężar właściwy
S (g)
Objętość atomowa Vs A (cm3)
Temp. top.
ttop. (C)
Temp. wrz.
tvrrz. (C)
A ktyn . . . A c (226) --
Antym on . . Sb 1 2 1 - 8 6 - 6 9 18- 3 630 1440
A rgon . . . A r 3 9 - 9 gaz (bezbarw.) — — 1 8 9 -6 — 18 5 -8 Arsen . . . A s 7 4 - 9 6 5 " 7 2 (met) 13-1 817 sublimuje
Azot . . . . N 1 4-01 gaz — — 2 1 0 -5 — 195- 7
Ba r . . . . Ba 1 3 7 -4 3 -6 3 9 - 0 850 > 1 2 0 0
B eryl . . . Be 9 - 0 2 1 - 8 4 4 - 9 1280 —
B izm ut . . . B i 2 0 9 - 0 9 - 8 0 2 1 - 3 271 1430 Bor . . . . B 1 0 -8 2 1 1 73 (bezp.J 6 - 2 23Ó0 — Brom . . . B r 7 9 - 9 2 3 " 14 (-ciek.) 2 5 - 4 — 7 • 3 + 58- 7
Ger . . . . Ce 1 40- 2 6 - 3 0 2 1 - 3 630 —
Cez . . . . Cs 1 3 2 -8 1 - 87 7 1 - 0 2 8 - 5 670
Chlor . . . Cl 3 5 -4 6 gaz (ziel.j — — 1 0 1 — 3 3 - 6 Chrom . . . Cr 5 2 - 0 6 - 7 7 - 8 1520 ok. 2 2 0 0
Cy n a . . . . Sn 1 1 8 -7 7 " 28 (tetr.) 1 6 - 3 232 2275 .
Cynk . . . Z n 6 5 - 3 7 7- 1 9 - 2 419 907
C y r k o n . . . Z r 9 1 - 2 6 - 5 3 1 4 - 3 1860 —
E r b i u m . . . E r 167- 7 — — — —
Europium . E u 1 5 2 - 0 — — — —
F luor . . . F 1 9 - 0 0 gaz (ziel.) — — 223 — 187
Fosfor . . . P 3 1 -0 4 2*33 (met) 1 3 - 3 44 287
Gal . . . . Ga 6 9 - 7 2 5 - 91 1 1 - 8 2 9 - 7 —
German . . Ge 7 2 - 6 5 - 3 5 1 3 - 3 958 1380
Glin . . . . A l 2 6 - 9 7 2 - 7 0 1 0 - 0 658 ok. 2 0 0 0
H afnium . . H f 1 78- 6 — — . _ _
Hel . . . . H e 4 - 0 0 gaz (bezbarw.) — — 272 — 2 68- 8
I nd . . . . In 11 4 -8 7 - 2 5 1 5- 8 154 _
Ir y d . . . . I r 193- 1 2 2 - 4 8 - 6 2350 _
I t r . . . . Y 8 9 - 0 4 - 6 (2 3 -0 ) — -- .
Jo d . . . . J 1 26- 92 4 - 9 4 2 5 - 0 8 1 1 3 - 5 1 8 4 - 4
K adm . . . Cd 1 12- 4 8 - 6 4 1 3 - 0 0 321 770
K obalt . . . Co 5 8 - 9 7 8 - 8 6 - 6 8 1490 > 2 3 7 5 K rypton . . K r 8 2 - 9 gaz (bezbarw.) — — 169 — 152 K se n o n . . . X e 130- 2 gaz (bezbarw.) — — 140 — 107
Krzem . . . S i 2 8- 06 2 - 3 5 1 2 - 0 1414 2400
L a n ta n . . . L a 1 38- 9 6 - 1 5 2 2 - 6 810 _ Li t . . . L i 6 - 9 4 0 - 5 3 4 1 3 - 0 180 > 1 4 0 0
Magnez . . Mg 2 4- 32 1 - 7 4 1 3- 9 650 1 1 2 0
M angan . . M n 54 • 93 7 - 3 7 - 5 1 2 1 0 1900
Miedź . . . Cu 6 3- 57 8 - 9 3 7 - 1 2 1083 2360
— XV -
Tab. XXXV. — Stałe fizyczne pierwiastków.
Pier
wiastek Sym
bol
Ciężar atomowy
Ciężar właściwy
S (9)
Objętość atomowa i/s A (cm3)
Temp. top.
ttop. (C)
Temp. wrz.
tvrrz. (C)
Molibden . . Mo 9 6 - 0 1 0 - 2 9 - 4 2500 ok. 3560
Neodym . . N d 1 44- 3 6 - 9 6 2 0- 7 840 —
N eon. . . . N e 2 0 - 2 gaz (bezbarw.) — — 249 — 246
Nikiel . . . N i 5 8 -6 8 8 - 8 6 - 7 1452 2340
N iob. . . . N b 9 8 - 5 1 2- 7 7 - 4 1950 —
N iton (iman Ba) N t 2 2 2 - 0 5 " 5 (ciek.) — — 71 — 62
Oł ó w. . . . Pb 2 0 7 - 2 1 1 - 3 4 18- 27 327 1540
O sm . . . . Os 1 90- 9 2 2 - 4 8 8 - 4 9 2500 —
P allad . . , P d 106- 7 1 1- 5 9 - 3 1557 —
P la ty n a . . P t 1 95- 2 2 1 - 4 9 - 1 2 1771 3800
Polon . . . Po (2 1 0) — — — —
P o ta s . . . K 3 9 - 1 0 0 - 8 6 4 5 - 4 6 3 - 5 762
Prazeodym . P r 1 40- 9 6 - 4 7 2 1 - 8 940 —
P r o t a k t y n . . Pa 1230) — — — —
R a d . . . . Ra 2 2 6 - 0 * — 700 —
Rod . . . . Rh 1 02- 9 1 2 - 1 8 - 5 1970 —
R tęć . . . . H g 2 0 0 - 6 13"5 5 (ciek.) 1 4 -8 0 — 38- 9 357
R u b id . . ■. Rb 85 • 5 1 - 5 2 5 6 - 2 39 696
R uten . . . R u 101 7 1 2 - 2 6 8 - 3 0 > 1 9 5 0 — S a m a riu m . . Sm 1 5 0 - 4 7 " 7 (krys.) 1 9- 55 — —
Selen . . . Se 7 9 - 2 4 80 17- 7 2 2 0 6 8 8
S iarka . . . S 3 2 - 0 7 2 " 07 (romb.) 15 ■ 5 1 1 2 - 8 4 4 4 - 5
Skand . . . Sc 45 • 10 — — — —
Sód . . . . N a 2 3 - 0 0 0 - 9 7 2 3- 7 9 7 - 7 880 Srebro . . . A g 1 0 7 -8 8 1 0 - 5 0 1 0- 24 9 6 0 - 5 1955 S tro n t . . . S r 87*6 2 - 5 4 . 3 - 3 3 ok.800 ok. 1 0 0 0
T al . . . . T l 2 0 4 - 4 1 1 -8 5 17- 2 302 1306
T a n ta l . . . Ta 1 81- 5 16- 6 10- 9 3030 —
T ellur . . . Te 127 • 5 6 " 25 (krys.) 2 0 - 4 453 1390 T len . . . . O 1 6 - 0 0 gaz (bezbarw.) — — 218 — 183
T or . . . . Th 232- 1 11- 5 2 1 - 1 1842 —
T y ta n . . . T i 4 7 - 9 4 - 5 1 1 - 0 1795 —
U r a n . . . . U r 2 3 8 - 2 18- 7 12- 7 o k .1300 —
W a n a d . . . V 51 - 0 5 - 6 9 9- 1 1715 —
W a p ń . . . Ca 40 07 1- 55 2 5 - 9 800 1240
W ę g ie l . . . C 1 2 - 0 0 3 " 51 (diam.) 3 - 4 2 3850 sublimuje WTodór . . . H 1 - 008 gaz (bezbarw.) — — 257 — 253 W olfram . . W 1 84- 0 19- 1 9 - 6 o k .3370 ok. 4830
Złoto . . . A u 1 97- 2 1 9- 3 1 0 - 2 4 1063 2677
Żelazo . . . F e 5 5 -8 4 7 - 8 6 7 - 1 0 1525 2450
___________
W id m o Słoneczne
Sód N a
L it L i
P o tas K
Cez Cs
Rubid Rb
T a l Tl
I n d I n
S tr o n t Sr
W a p ń Ca
B a r R a
W o d ó r H
Hel He
T len O
B r u n e r - T o ł ł o c z k o : „Ch e m ja N ie o r g a n ic z n a “ . B r i e d r . V i e w c g & S o h n A k t . - ( J e s . , B r a u n s c k w e i g
Tablica widm e m isyjn ych
I.
W s t ę p . P ie r w ia stk i c h e m ic z n e .
Ich p o d z ia ł i w y s t ę p o w a n i e w p rzy r o d z ie.
1. Zjawiska fizyczne a chemiczne.
Zjawiska, t. j. przem iany, zachodzące w otaczającym nas świecie zew nętrznym , stanow ią przedm iot wiedzy przyrodniczej w naj ogól
niej szem tego słowa znaczeniu. Dopóki zn any zasób faktów i spo
strzeżeń b ył niewielki, j a k to miało miejsce w klasycznej starożyt
ności, wiedza ta nie była rozdzielona na poddziały, któreby zmie
rza ły do swych odrębnych celów i w y m ag ały odrębnych metod naukowych. Po m atem atyce czystej i astronomji, które ju ż w sta
rożytności istn iały jak o specjalne dziedziny naukowe, z ogólnego tła wiedzy wydzieliła się w początkach czasów nowożytnych fizyka i wreszcie koło połowy X V I I I w ieku — chemja, ja k o odrębne ga
łęzie wiedzy o przyrodzie. F iz y k a i chemja w ogólniej szem zna
czeniu zaw ierają całkow itą wiedzę naszą o przyrodzie nieożywionej.
G r a n i c a m i ę d z y f i z y k ą a c h e m j ą nie może być ściśle przeprowadzona, gdyż podział te n je s t jedynie wynikiem ogranicze
nia naszego um ysłu i ma cel wyłącznie praktyczny. Ze znacznem przybliżeniem powiedzieć jed n a k można, że do d z i e d z i n y f i z y k i z a l i c z a ć b ę d z i e m y z j a w i s k a , w k t ó r y c h z r o z l i c z n y c h w ł a s n o ś c i r o z p a t r y w a n e g o c i a ł a j e d n a l u b co n a j w y ż e j k i l k a t y l k o u l e g a z m i a n i e . — Gdy po stole toczy się kaw ałek siarki, to zmienia on tylko swe położenie względem in
nych przedmiotów, natom iast ani barwa, ani k ształt, ani gęstość jego zmianie nie ulegają. To samo się dzieje, gdy ogrzejem y k a wałek siarki przez zanurzenie w gorącej w o d z ie : zmieni się wów
czas jego tem peratura. Gdy zaś potrzem y .siarkę o sukno, nabierze ona w ted y własności przyciągania lekkich skrawków papieru, czyli
n a ł a d u j esię elektrycznie. Gdy j ą ogrzejemy w probówce powyżej
Chemja nieorg. VIII. 1
— 2 —
stu kilkudziesięciu stopni, otrzym am y na dnie probówki ciemno
brunatną ciecz, a u góry na chłodniejszych ścianach probówki prze- stalony nalot drobniutkich kryształków siarki. — Te więc w szystkie zjaw iska: z j a w i s k a r u c h u , c i e p ł a , e l e k t r y c z n o ś c i , t o p n i e n i a , p a r o w a n i a , k r y s t a l i z a c j i i t. d. zaliczamy do z j a w i s k f i z y c z n y c h .
Do zupełnie innej kategorji zjawisk należeć jed n a k będzie np.
palenie się siarki w powietrzu. Podczas palenia się siarki obserwu
jem y bowiem wydzielanie się światła i ciepła, a natom iast siarka znika, powstaje zaś nowe odmienne ciało—gaz o charakterystycznej duszącej woni. To nowe ciało barwą, postacią, gęstością różni się całkowicie od siarki, z której powstało, nie posiada bowiem żadnej z cech swoistych siarce, posiada natom iast zgoła wszystkie odmienne od niej, własności. —1 Do tej samej katego rji należy też pospolite zjawisko rdzewienia żelaza. Odpolerowany kaw ałek żelaza, w y sta wiony na działanie wilgotnego powietrza, pokrywa się rdzą, która początkowo tw orzy się na powierzchni, następnie zaś przenika coraz bardziej w g łąb ; wreszcie pierwotnj^ jednolity kaw ałek żelaza roz- sypuje się całkowicie na b ru n atn y proszek. To nowe, powstałe z że
laza ciało, rdza, jest od żelaza gatunkow o lżejsze, nie je s t kowalne, przez magnes nie je s t przyciągane, ma też odmienną postać, barw ę i t. d. — słowem nie posiada zgoła ani jednej z cech, którem i się wyróżnia właściwe żelazo.
Tego rodzaju zjawiska zaliczamy do zjaw isk chem icznych: w y
kład ich praw stanowi treść chemji. Zjawiska chemiczne nazyw am y zwykle r e a k c j a m i c l i e m i c z n e m i , albo wprost reakcjami. Re- akcje odbywają się bezustannie dokoła nas i wew nątrz nas. Palenie się n afty w lampach lub węgli w piecach, kwaśnienie mleka, trawienie pokarmów, gnicie m artw ych ciał organicznych, wzrost roślin, w y tw arzanie najrozm aitszych minerałów w skorupie ziemskiej, w ietrze
nie skał i t. d. — oto są dalsze przykłady reakcyj chemicznych. — Reakcje chemiczne zachodzą więc wciąż w zjaw iskach przyrody martwej i żywej i ulegać im mogą wszelkie rodzaje ciał.
Każdej reakcji chemicznej tow arzyszy zawsze szereg zjaw isk
i przemian fizycznych. Jedne z tych przem ian reakcję chemiczną
wywołują, inne są tej reakcji następstwem. Należą tu zm iany cieplne,
elektryczne, objawy świetlne, przem iany stanów skupienia, gęstości,
postaci, barw y i t. d. Te zmiany następcze są to właśnie zm ianj'
cech fizycznych, na podstawie których wnioskujemy, iż odbyła się
reakcja chemiczna. Gdy te zmiany we własnościach fizycznych ciał,
— 3 —
biorących udział w zjąwisku, w ystępu ją w sposób raptow ny, nie
ciągły, a przytem dotyczą w s z y s t k i c h i c h c e c h , je s t to dowo
dem, iż dokonana przem iana je s t następstw em reakcji chemicznej, k tó ra się z ciałami tem i odbyła.
Pomimo niesłychanej mnogości reakcyj chemicznych, można pomiędzy niem i ustanow ić ogólne typy, do których większość reakcyj sprowadzić się daje. Typam i tem i są:
1. Reakcje syntezy, tj. takie, g d y z d w u l u b k i l k u c i a ł p o w s t a j e j e d n o c i a ł o n o w e .
P r z y k ł a d y : — 1) Ż e l a z o i s i a r k a (sproszkowane), po
mieszane ze sobą, na zimno się nie łączą i tw orzą nie połączenie, lecz tylko mieszaninę. Z takiej m ieszaniny łatw o wydzielić obie skła
dowe części np. przez rozpuszczenie siarki w dwusiarczku węgla, wypłókanie strumieniem wody, lub też zapomocą magnesu, który przyciągnie i wydzieli opiłki żelazne. Jeżeli jednak mieszaninę że
laza i siarki dotkniemy rozżarzonym drucikiem żelaznym, to zaw ar
tość probówki po pewnej chwili sama gw ałtow nie się rozżarzy i za
mieni całkowicie na jednorodne ciało czarne, tw arde, przez magnes nieprzyciągane, niepodobne ani do siarki ani do żelaza, lecz po
siadające zgoła odmienne od ty ch ciał własności. Będzie to połączenie siark i i żelaza, czyli, ja k mówimy, s i a r c z e k ż e l a z a . Z darzyć się przytem może, że oprócz utworzonego siarczku żelaza z użytych do reakcji ciał pozostanie w probówce nadm iar siarki, albo nadmiar żelaza. Stanie się to w tedy, g d y u żyta do reakcji mieszanina siarki i żelaza zawiera albo zadużo siarki, albo zadużo żelaza. Chcąc mie
szaninę obu ty c h ciał całkowicie przemienić na siarczek żelaza, na
leży dokładnie zachować pewien sta ły stosunek składników, miano
wicie w ty m przypadku na każde 7 g żelaza użyć 4 g siarki.
2) C y n k i s i a r k a . T ak samo ja k żelazo,. zachowuje się względem siarki i wiele innych metali. Proszek cynkowy, ogrzany z siarką, zamienia się na ciało białe, proszkowate, będące połącze
niem obu ty ch ciał: je s t to s i a r c z e k c y n k u . I tym razem, aby mieszaninę cynku i siarki przemienić całkowicie na siarczek cynku, należy zachować sta ły stosunek obu składników, stosunek ten bę
dzie jed n ak różny od poprzedniego, ja k i był dla żelaza i siarki, w y
nosi bowiem ok. 2 g cynku na 1 g siarki. W sk u te k znacznej ilości w y
dzielonego ciepła reakcja ta przebiega nadzwyczaj gwałtownie. N a
leży ją w ykonać ostrożnie, z małemi ilościami.
3) W a p n o p a l o n e i w o d a . K aw ałek wapna palonego po
lewamy na miseczce niewielką ilością wody. W oda ta w siąka w wapno i pozornie znika. Po chwili zawartość miseczki mocno się rozgrzewa, powodując obfite wydzielanie się p ary wodnej. Z wapna palonego pow staje b iały proszek, niczem w sobie nie zdradzający pochłoniętej
*
- 4 —
wody. J e s t to t. zw. w a p n o g a s z o n e, ■ ciało ważące więcej, ani
żeli użyte do reakcji wapno palone, i to dokładnie więcej o ilość po
branej wody. Stosunek palonego wapna do pobranej przezeń w ody w y
nosi w wapnie gaszonem ok. 3 : 1 . — Jeśli powstałe wapno gaszone zadamy większą ilością wody, powstanie mleczna ciecz, t. zw. m l e k o w a p i e n n e . Po ustaniu się lub przecedzeniu przez bibułę, otrzym ać zeń można klarowną ciecz, zwaną w o d ą w a p i e n n ą .
4) R t ę ć i j o d . K ilka kropel rtęci, umieszczonej w probówce ze szkła jenajskiego, po w strząśnieniu z drobną ilością sproszkowa- nego jo d u —tw orzy czerwony proszek, k tó ry je s t połączeniem rtęci z jodem. J e s t to j o d e k r t ę c i . Stosunek ilości rtę c i do jodu w y
nosi tu ok. 2 : 2 1/2. Doświadczenie to należy wykonyw ać z drob- nemi ilościami c i a ł ; przy w strząsaniu mieć probówkę o tw artą, g d y ż reakcja może odbyć się gw ałtow nie (eksplozyjnie).
2. Reakcje rozkład u,
g d y z j e d n e g o c i a ł a p o w s t a j ą d w a ł u b - w i ę c e j i n n y c h . N a jp o sjo o litsz e m i ś r o d k a m i do r o z k ł a d u c ia ł s ą : w y s o k a t e m p e r a t u r a (w p ie c a c h g a z o w y c h o t r z y m a ć m o ż n a t e m p e r a t u r y do 2 0 0 0° C, w p ie c a c h e le k tr y c z n y c h — je s z c z e w y ż s z e ) i d z i a ła n ie p r ą d u e le k tr y c z n e g o n a c ia ła s to p io n e lu b ro z p u s z c z o n e w w o d z ie .P r z y k ł a d y : — 1) M a r m u r , ogrzew any powyżej 825°, ok. 900®
do 950° C "wydziela z siebie gaz bezbarw ny, różny od pow ietrza, gdyż zapalone łuczywo gaśnie w nim natychm iast. J e s t to b e z w o d n i k w ę g l o w y , pozostaje zaś ciało, które zwilżone wodą rozgrzew a się gwałtownie. J e s t to opisane powyżej w a p n o p a l o n e . Do
świadczenie to na małą skalę wykonać się daje w rurce z tru d n o topliwego szkła (jenajskiego) w zestawieniu ja k na R ys. 1. W s k a - zanem je st nadać rurce reakcyjnej k s z ta łt w y g ięty , a część ty ln ą , która je st wystaw iona na ogrzewanie, obwinąć tkaniną azbestowa.
Uchodzący przez rurkę kauczukową gaz zbiera się nad woda w od
wróconym do góry dnem małym walcu szklanym, umieszczonym w na
czyniu, zwanem wanienką pneumatyczną. Z ebrany w walcu gaz (bezwodnik węglowy) gasi wprowadzone weń palące się łuczywo, a nadto wyróżnia się tern, że skłócony z wodą wapienną mąci ją , tworząc po odstaniu się cieczy biały osad.
2) T l e n e k r t ę c i . Żółto-pomarańczowy proszek, umieszczony w rurce ja k na R ys. 1, z trudno topliwego szkła i ogrzany pal
nikiem gazowym, wkrótce zaczyna ciemnieć, a w przedniej części probów ki zbierają się w postaci kropel kulki metalu, które łatwo rozpoznać jako rtęć. Je śli zarazem tlejące łuczywo zbliżymy do otw oru probówki lub zanurzym y do niej, to rozpali się ono płomie
niem. Gaz więc, wypełniający probówkę, nie je s t powietrzem, ale in n y m gazem, podtrzym ującym p a l e n i e żwawiej, aniżeli zwykłe powietrze. Gaz ten zwiemy t l e n e m . — Rozłożyliśmy więc tlenek rtęci na tlen i rtęć. Doświadczenie to najlepiej je s t wykonać jak poprzednie z rozkładem marmuru.
3) C h l o r e k o ł o w i u . Przez ciało to, stopione w ty g lu por
celanowym lub w zgiętej rurce z trudno topliwego szkła, ja k na R ys. 2, przepiiszczamy p rąd elektryczny z baterji akumulatorów.
Celem utrzym ania chlorku ołowiu w stanie stopionym rurkę tę umieszczamy w piecyku gazowym zrobionym z blachy żelaznej i utrzym ujem y w tem peraturze ok. 500°. Po chwili spostrzegam y na biegunie dodatnim, tj. na anodzie C wydzielanie się pewnego g azu o nadzwyczaj drażniącej •woni. Cechą znamienną tego gazu je st zdolność wybielania bibuły, zabarwionej np. roztworem indyga. Na przeciwnej zaś tj. ujemnej elektrodzie (na katodzie), którą stanowi d r u t żelazny, po przerw aniu p rądu stw ierdzam y wydzielenie się pewnej ilości ołowiu. Ten •— po wylaniu stopionej soli na płaską miseczkę żelazną — z a sty g a w kształcie błyszczącej kulki. Rozło
żyliśm y więc związek ołowiu z chlorem na: g a z - c h l o r i metal- o ł ó w. Stąd w łaśnie połączenie to nosi nazwę chlorku ołowiu.
3. Reakcje w ym iany, gdy z dwu ciał, działających na siebie, po w stają dwa nowe ciała.
P r z y k ł a d y : — 1) M a r m u r i k w a s . Gd y na m a r m u r lub kredę nalejemy o c t u , to z charakterystycznem burzeniem w ydobyw a się gaz (poznany już wyżej) b e z w o d n i k w ę g l o w y , a po odparowaniu rozczynu pozo
sta je masa biała, różna od m arm u
ru, o czem wnosimy stąd, że w wo
dzie łatw o się rozpuszcza. J e s t fo połączenie zwane o c t a n e m w a p n i o w y m . D la zbadania wydobywającego się gazu do
świadczenie należy wykonać w probówce, opatrzonej korkiem z ru rk ą kauczukową. W y lo t
ru rk i, g d y gaz uchodzi, zanurzyć w wodę wapienną. Ocet można zastąpić innym kwasem, np. solnym.
Rys. 2. P r z y r z ą d d o e l e k t r o l i z y stopionych soli, np. chlorku o ło w iu : G — anoda węglowa;
F e — katoda żelaz na : PP — piecyk.
— 6 —
2) K w a s i m e t a l . Do wodnego roztw oru k w a s u s i a i k o- w e g o, umieszczonego w probówce, wrzucamy kawałeczki c y n k u lub opiłki żelazne. N atychm iast zauważym y obfite wydzielanie się jakiegoś gazu, różniącego się od poprzednio wymienionych g a z ó w : chloru, bez
wodnika węglowego i tlenu, zdolnością palenia się w powietrzu bladym niebieskawym płomieniem. Stwierdzić to można przez zapalenie go u wylotu probówki. Gaz ten zwiemy w o d o r e m . Oprócz wodoru produktem tej reakcji je s t jeszcze drugie ciało, mianowicie t. zw.
s i a r c z a n c y n k u , albo siarczan żelaza, jeśli do reakcji użyliśmy żelaza. Odnajdujemy je po reakcji w pozostałym roztworze po odpa
rowaniu wody na miseczce szklanej lub porcelanowej.
3) S ó d i w o d a. Gdy kawałeczek metalu s o d u rzucimy na w o d ę , metal ten, pływ ając po jej powierzchni, w ydziela obficie pewien gaz, a sam powoli znika. Ł atw o przekonać się, że gazem ty m je s t znowu wodór. W tym celu należy uchodzące bańki gazu .zbierać do wypeł
nionego wodą odwróconego dnem walca, ja k na R ys. 24 (p. n.).
Pochodzi on tu z wody, k tórą widocznie sód rozkłada, wydzielając z niej wodór i łącząc się z resztą składników na nowe ciało, zwane w o d o r o t l e n k i e m s o d o w y m , albo s o d ą ż r ą c ą . Wodorotlenek sodowy jako białą masę otrzym ujem y po odparowaniu użytej do reakcji wody.
4) J o d e k r t ę c i i b r o m . O trzym any syntetycznie w doświad
czeniu (4), str. 4, j o d e k r t ę c i po odparowaniu nadm iaru jodu, najlepiej na miseczce porcelanowej ogrzewanej na łaźni wodnej, w sy
pać do większej kolby pojemności 2 — 3 l (litrów), poczem wlać do kolby kilka kropel b r o m u i kolbę zakryć p ły tk ą szklaną. Po słabem ogrza
niu na łaźni wodnej zniknie po pewnym czasie b ru n a tn a barw a par bromu, a w y stąp i fioletowa barw a par jodu. Brom w yparł tu jod z jodku rtęci i utw orzył się b r o m e k r t ę c i .
5) S i a r c z a n m i e d z i i ż e l a z o . Do niebieskiego roztworu s i a r c z a n u m i e d z i (koperwasu miedzi) umieszczonego w zlewce, zanurzyć na kilka m inut odpolerowaną płytkę ż e l a z a . P ły tk a po
kryje się błyszczącą w arstew ką m i e d z i . W reakcji tej żelazo wyparło miedź z siarczanu miedzi i w ytw orzył się w roztworze częściowo s i a r c z a n ż e l a z a . T ak samo zachowują się i niektóre inne metale np. cynk.
Szereg tych szczegółowych przykładów w ystarcza do zrozu
mienia zasady podziału reakcyj chemicznych na powyżej określone trzy typy. Różnice, które stanowią ch arakterystykę każdego typu, streścić możemy łatwo w następujący sposób. Literam i A, B, C...
oznaczmy poszczególne ciała, a literami A B , A C , BC, itd. — związki
ciał z sobą. Mamy w te d y :
1 0— Synteza : 2°— R ozkład:
3 0 — W y m ia n a :
A + B = A B A B — A + B A + B C = A C + B .
2. Związki a pierwiastki chemiczne.
1. Czem j e s t pierw iastek chem iczny. — R eakcjam i rozkładu rozszczepiamy istniejące w przyrodzie połączenia chemiczne na coraz prostsze związki. Tak np. z m arm uru przez w yprażenie otrzymać możemy w apno i bezwodnik węglowy. Te ciała możemy znów pod
dać dalszemu rozkładowi i przekonać się, że wapno palone je s t po
łączeniem m etalu w apnia i gazu tlenu, zaś bezwodnik węglowy składa się z węgla i tlenu.
D o ś w i a d c z e n i e . — Ze b e z w o d n i k w ę g l o w y składa się z w ęgla i tlenu, o tem przekonać się można łatw o przez rozkład me
talicznym magnezem. Płonąca w stążka m agne
zu, wprowadzona do kolby, wypełnionej uprze
dnio ty m bezwodnikiem, płonie w nim dalej.
P o w staje b iały proszek, k tó ry je s t tlenkiem magnezu, a nadto w ydziela się jednocześnie czarny osad węgla. Magnez w y p arł więc wę
giel z bezwodnika, sam zaś połączył się z tle
nem, zaw artym w ty m bezwodniku.
Reakcyj rozkładu nie można jed n a k pro
wadzić bez ograniczenia coraz dalej. R e z u lta
tem ich bowiem jest to, że otrzym ujem y wreszcie Rys. 3. Maguez spalany w atmo-
# sterze bezwodnika węglowego
ciała, które temi metodami dalej rozkładać się wydziela zeń węgiel c.
nie dadzą. Takiemi ciałami są np. wspomniane
wyżej i uzyskane przez rozkład bezwodnika węglowego, węgiel i tlen.
Ciała takie noszą nazw ę pierwiastków. Od chwili poznania, że ciała takie istnieją, rozpoczyna się właściwie chemja jako nauka. P r z e m i a n y c h e m i c z n e p o l e !g a j ą t y l k o n a ł ą c z e n i u s i ę l u b r o z ł ą c z a n i u p i e r w i a s t k ó w , k t ó r e s a m e p o z o s t a j ą p r z y - t e m n i e z m i e n n e .
Ciała, które my dziś uw ażam y za p i e r w i a s t k i , czyli n a j
prostsze g a tu n k i m aterji, s t a n o w i ą więc o s t a t e c z n ą g r a n i c ę
c h e m i c z n e g o r o z k ł a d u c i a ł . Granica ta, przy użyciu n a
w et najpotężniejszych środków, jako to np. wysokiej tem peratury,
dochodzącej wiele tysięcy stopni, potężnych napięć elektrycznych,
św iatła i najw yższych ciśnień — przekroczyć się nie daje. H istorja
- 8 -
nauki stwierdza, iż od początku X I X w. ani jedno z ciał, stanowczo uznanych za pierwiastek, drogą tą rozłożone nie zostało. Nowych pierwiastków natom iast w ykryto w tym czasie kilkadziesiąt. R ów nież w ażną okolicznością jest, że budowa słońca i gwiazd stałych, jak o to stwierdza analiza widmowa (p. Rozd. XV), w ykazuje tylko te same pierwiastki, które znam y na ziemi. Tak samo w m eteory
tach napotkano dotąd tylko te same pierwiastki, co i w ciałach ziemskich. Tak więc nietylko w w arunkach panujących na ziemi, lecz także i w całym wszechświecie, m a t e r j a l n y s k ł a d c i a ł w s z e l a k i c h s p r o w a d z a s i ę d o o g r a n i c z o n e j l i c z b y p r o s t y c h g a t u n k ó w m a t e r j i czyli p i e r w i a s t k ó w . Stąd w ynika pierwsze zasadnicze twierdzenie chemiczne — p r a w o n i e z m i e n n o ś c i p i e r w i a s t k ó w :
W e w s z y s tk ic h 'p rzem ia n a ch chem ic zn y c h ro d za je m a te r ji n ie u le g a ją z m ia n ie .
Ten pogląd na pierw iastek, jako na ostateczną granicę roz
kładu ciał, pierwszy wprowadził do nauki Boyle z końcem X V I I w.
P o j ę c i e p i e r w i a s t k a w tem znaczeniu nieznane było ani w s ta rożytności, ani w wiekach średnich, a stanowisko Boyle’a nie było ogólnie przyjęte naw et jeszcze w X V I I I w., przeciwnie przypusz
czano, że niema żadnego kresu zmienności ciał, że można zawsze znaleźć warunki należyte dla tej lub owej pożądanej przem iany. To przekonanie kierowało, począwszy od starożytności (A rystoteles, Oa- lenus), także późniejszemi poszukiwaniami alchemików — jakim i byli np. arab Oeber (V III w.), potem A lbert W ielki, Roger Bacon, Ray- m undus L u llu s (X II i X I I I w.), B a siliu s V alentinus (ok. 1500 r.) i inni.
Wierzono, że istnieje „ k a m i e ń f i l o z o f i c z n y “ , czyli t. zw. k w i n t e s e n c j a , tajemnicza substancja, mająca przetw arzać inne metale na złoto. Miał to być rodzaj eliksiru o cudownych w ła sn o śc ia c h : mała jego ilość miała rzekomo nietylko zmieniać nieszlachetne me
tale w złoto, lecz nadto uzdrawiać chorych, dawać długowieczność, z głupich robić mędrców, z ludzi złych — dobrych, z grzeszników — bogobojnych i t. d.
2. P od ział i w ystę p o w a n ie pierw iastków chem icznych w przyrodzie. — Tablica umieszczona na początku książki podaje spis najw ażniejszych pierwiastków wraz z ich symbolami chemicznemi oraz ważniejszemi własnościami fizycznemi. Liczba znanych obecnie pierwiastków wynosi 90. Niezliczona mnogość ciał istniejących w przy- rodzie składa się więc w rezultacie z połączeń tylko niewielu zasadni
czych rodzajów materji. Nawet ciała o bardzo złożonej budowie zawie-
rają pospolicie 3, 4 do 6 pierwiastków. Pierw iastki nie wszj^stkie
jednakowo są rozpowszechnione. Jedne z nich, np. tlen (połowa masy
— 9 -
skorupy ziemskiej, p. Tab. I) są niezmiernie pospolite, inne ja k np. hel. rad z n a jd u ją się tylko V minimalnej ilości. Pospolitych pierw iastków je s t około 20.
Tab. I. — Rozpowszechnienie pospolitych pierwiastków.
Pierwiastek *) Litosfera
%
Oceanv
%
Atmosfera
%
Razem
% T le n . . . O 4 7 - 3 8 5 - 8 2 3 - 0 5 0 - 0
K rzem . . S i 2 7 - 2 — -- 2 5 - 3
Glin . . A l 7 - 8 — -- 7 -2
Żelazo . . Fe 5 ■ 5 — -- 5-1
W a p ń . . Ca 3 - 8 0 - 0 5 -- 3 • 5
M agnez . M g 2 - 6 8 0 - 1 4 -- 2 - 5
Sód . . . N a 2 - 3 6 1 - 14 -- 2 - 2 8
P o tas . . K 2 - 4 0 0 - 0 4 -- 2 - 2 3
W odór . . H 0 - 2 1 1 0- 67 - 0 - 9 4
T y ta n . . T i 0 - 3 3 — -- 0 - 3 0
W ę g i e l . . C 0 - 2 2 0 - 0 0 2 -- 0 - 2 1
Chlor . . Cl 0 - 0 1 2 - 0 7 8 -- 0 ’ 15
Fosfor . . P 0 - 1 0 — -- 0 - 0 9
Siarka . . 5 0 - 0 3 0 - 0 9 0 04
' Azot . . N 7 7 - 0 0 0 2
R ozróżniam y z jednej strony p i e r w i a s t k i m e t a l i c z n e , do których należą np. złoto, srebro, miedź, żelazo, cyna, cynk, glin, a z drugiej — cały szereg innych, które nie posiadają własności m etali, a więc są złemi przew odnikam i prądu elektrycznego i ciepła, nie m ają połysku metalicznego i t. d. Roszą one nazwę m e t a l o i - d ó w . takiem i są np. węgiel, tlen, siarka, chlor. Podział na metale i m etaloidy nie je s t i nie może być ścisły, gdyż znam y ciała, które równie dobrze do obu ty ch g ru p zaliczyć można. Niewielka tylko liczba pierw iastków np. tlen, azot, siarka, węgiel, rtęć, platyna, złoto z najduje się w przyrodzie w postaci wolnej. Przew ażnie pier
w iastki otrzym yw ać trzeba z ich połączeń zapomocą rozm aitych re- akcyj chemicznych.
3. D o k ł a d n ie j s z e ok r e ś le n ie pojęcia pierwiastka. — Pogląd na pierw iastek, jako na ostateczną granicę rozkładu m aterji, oparty został, ja k o tem była mowa wyżej, w yłącznie na doświadczalnem stw ierdzeniu, iż są pewne g atu n k i m a te rji, które zapomocą do-
*) L iterc duże przy nazwach pierwiastków oznaczaja_ skrócenia łacińskich nazw. np.: O — O xygem um , S i — SHicium, N a — N atrium i t. d.
— 10 -
stępńych dla nas środków zarówno fizycznych jak i chemicznych rozłożyć się nie dają. Tych nierozkładalnych, a więc prostych g a tunków m aterji istnieje tylko stosunkowo niewielka, ograniczona ilość.
W e wszelkich przemianach chemicznych te proste g atu n k i materji,.
czyli pierw iastki — nie ulegają zmianie.
Twierdzenia te są wyłącznie wynikiem doświadczenia. Bez u s ta lenia tych tw ierdzeń niepodobna byłoby w yobrazić sobie możności rozwoju chemji, jako nauki. A jednak twierdzenia te w ostatnich dwudziestu pięciu latach zostały przez odkrycie nowych faktów w pewnym stopniu zakwestjonowane. F aktam i temi s ą : 1) odkrycie promieniotwórczości, jako nieznanej poprzednio zasadniczej własności pewnych gatunków m aterji, 2) dokonanie rozkładu niektórych pier
wiastków, jak np. azotu, przy pomocy ciał promieniotwórczych.
Nie wchodząc na razie bliżej w opis zjaw isk i ciał promienio
twórczych, co będzie treścią kilku ostatnich rozdziałów tej książki, rozważmy tu tylko to, co w zjawiskach tych w ystępuje jako po
zorna sprzeczność z powyższem pojęciem pierw iastka chemicznego.
Pierwszem ciałem promieniotwórczem, które jako takie poznano, był r a d . Z asługa tego odkrycia, dokonanego w 1898 r., wiąże się nazawsze z nazwiskiem Curie - Skłodow skiej. R ad je s t ciałem w minimalnych tylko ilościach wchodzącem w skład pewnych mi
nerałów, u r a n zawierających. Stwierdzono następnie, że analogiczne własności promieniotwórcze są swoiste i kilku innym ciałom, znanym już dawniej i jako pierw iastki uznanym. Są niem i: u r a n i t o r , a także kilka innych później odkrytych, ja k np. a k t y n . Is to ta promieniotwórczości, ja k się okazało, tkw i w samorzutnym rozpadzie pierw iastka promieniotwórczego, przyczem pierw iastek ten drogą kolejnych przemian przechodzi ostatecznie w trw a ły pierw iastek zwykły, nie posiadający już własności promieniotwórczych. T ak np.
r a d przez wielostopniowe samorzutne przem iany przeobraża się końcowo w dwa znane zwykłe p ie rw ia s tk i: h e l i o ł ó w . P rzem iany te odbywają się jednak zwykle bardzo powoli, — w okresach czasu, które obliczają się niekiedy na la t tysiące. Promieniotwórczych prze
mian nie można jednak ani przyspieszyć ani zatrzym ać, ani wogóle w czemkolwiekbądź zmienić. Są one zawsze samorzutne, są własnością swoistą pewnych tylko aczkolwiek stosunkowo nielicznych prostych gatunków materji.
Wobec powyższego powstaje pytanie, czy te promieniotwórcze gatunki m aterji są istotnie gatunkam i m aterji prostej, czy są więc one pierwiastkami, skoro ulegają, aczkolwiek tylko sam orzutnie, dalszym przeobrażeniom. W pierwszej chwili zdaw aćby się mogło, że nie, jeśli przez pierwiastek rozumieć mamy taki g atunek m aterji, który żadnemu dalszemu rozkładowi ulec nie może. Skoro jednak za p i e r w i a s t e k u w a ż a ć b ę d z i e m y t y l k o t a k i g a t u n e k m a t e r j i , k t ó r y we w s z y s t k i c h j a k i c h k o 1 w i e k b ą d ź p r z e m i a n a c h c h e m i c z n y c h p o z o s t a j e n i e z m i e n n y , b e z w z g l ę d u n a p o ł ą c z e n i a , w j a k i e z i n n e m i p i e r w i a s t k a m i w c h o d z i , l u b z n i c h z p o w r o t e m w y d o b y t y b y ć
