ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аналитическое разделение элементов в связи с закономерностями периодической системы из "Курс химического качественного анализа" Равновесие протолитической реакции зависит не только от концентрации ионов гидроксония — оно зависит также, естественно, и от концентрации самих гидратированных катионов, анионов, незаряженных молекул. Для катионов с увеличением их концентрации при том же pH протолиз усиливается (равновесие смещается вправо по схеме реакции протолиза), и область существования свободного катиона уменьшается. Для анионов с увеличением их концентрации равновесие также смещается вправо по изображенным схемам, и поэтому область существования свободных анионов также уменьшается. На рис. 3 приведена диаграмма зависимости областей существования свободных катионов алюминия, неионизированных молекул и анионов от pH и концентрации солей. [c.49] Кроме названных свойств, в качественном анализе иногда имеет значение вкус и запах вещества. Эти свойства не принадлежат, собственно говоря, к разряду физических свойств, а скорее являются химическими свойствами. [c.49] Как известно, некоторые вещества находятся при обычных условиях в твердом, другие в жидком, третьи в газообразном состоянии. Твердые вещества различаются по своей способности более или менее легко плавиться или сублимироваться жидкие— испаряться или затвердевать. Из самого названия этих состояний— агрегатные—видно, что они являются следствием того или иного способа соединения мельчайших частиц—атомов, ионов и молекул. [c.50] Агрегатное состояние ионных веществ при обычной температуре—твердое, кристаллическое. Вследствие того, что электростатическое взаимодействие между ионами очень велико, а также потому, что между всеми ионами в кристаллической решетке действуют силы одного порядка, ионы укладываются в решетку с образованием максимально возможной плотной структуры. В связи с этим ионные кристаллы имеют высокие температуры плавления и большую твердость. Например, температура плавления NaF равна 992°, а твердость по минералогической шкале составляет 3,5. Обычно ионы в решетках касаются друг друга и их координационные числа равны 3, 4, 6, 8. Вещества с ковалентной химической связью бывают в разных агрегатных состояниях. В твердом состоянии такие вещества могут давать кристаллические решетки двух классов атомные и молекулярные. В атомных решетках вершины заняты атомами, в молекулярных—отдельными молекулами данного вещества. Атомную решетку могут иметь не только простые вещества, как, например, углерод (решетка алмаза), но и некоторые соединения, например ZnS, uBr, AgJ. При обычных условиях ковалентные вещества находятся большей частью в жидком (например, бром) или газообразном состоянии (например, хлористый водород). [c.50] Вещества с металлической связью при обычных температурах находятся в кристаллическом агрегатном состоянии, имеют высокие температуры плавления. Некоторые запереходные металлы (Hg, ia и др.) имеют низкие температуры плавления благодаря тому, что их структура не является чисто металлической и связь между атомами приближается к ковалентной. [c.50] Примером химического растворения (т. е., по существу, химического взаимодействия, за которым следует распределение в избытке одного из взаимодействующих веществ вновь полученных продуктов реакции) является растворение металлического натрия или газообразного хлористого водорода в воде. Фактически при этом растворяются не сами взятые для растворения вещества, а другие, полученные в результате химической реакции взятых веществ с водой (ионы Ма+ и ОН- в первом случае, ионы Н+ и С1-—во втором случае). Чисто физическое растворение происходит, например, при введении иода в сероуглерод или четыреххлористый углерод при этом растворы имеют фиолетовый цвет, такой же, какой имеют пары иода это свидетельствует о том, что при растворении иода в указанных растворителях происходит распределение неизмененных молекул иода между молекулами растворителя. [c.51] В большинстве случаев осуществляется промежуточный тип растворения, состоящий в образовании соединений большей или меньшей прочности между частицами растворителя и растворенного вещества. Эти соединения называются сольватами или, в частном случае водных растворов, гидратами. [c.51] Химическую теорию растворов впервые предложил Д. И. Менделеев. [c.51] Еще в прошлом веке известный химик Н. Н. Бекетов вы казал положение, что наиболее прочные соединения возникают между элементами тогда, когда представленные ими в соединениях массы примерно одинаковы. [c.52] Ковалентные твердые вещества, имеющие атомные решетки (например, алмаз, многие сульфиды, иодиды и др.), не растворяются в воде, поскольку на нейтральные атомы этих решеток не могут сильно действовать полярные молекулы воды они не растворяются в большинстве случаев и в неполярных жидкостях, так как энергия связи в этих решетках значительно больше, чем энергия сольватации атомов или молекул подобными слабыми жидкостями. [c.53] Растворимость молекулярных твердых тел зависит от природы образующих их молекул и прочности связи между молекулами. Полярные молекулы ряда галогенидов, образующие молекулярные решетки (например, Alj lg, Fe lg, H l), растворяются в воде и при этом ионизируются благодаря сильному взаимодействию возникающих ионов с водою (вследствие ковалентной и электростатической гидратации). Неполярные молекулярные вещества не могут растворяться в воде (например, твердые углеводороды), но они могут растворяться в неполярных органических растворителях, если энергия взаимодействия между молекулами в кристаллической решетке не слишком велика. Если же энергия взаимодействия между молекулами в решетке велика, то растворитель все же может проникать в промежутки решетки между молекулами, не разрушая ее полностью (явление набухания). Так набухает желатина в воде и водных растворах. Некоторые плохо растворимые в воде гидроокиси [М (ОН)2,А1(ОН)з и др.] обладают так называемыми слоистыми решетками, промежуточными между ионными и молекулярными. В этих решетках катионы и анионы расположены послойно, причем слой катионов окружен с двух сторон слоями анионов и в этих решетках возможно набухание — проникновение растворителя (конечно, полярного, поскольку гидроокиси полярны) в промежутки между слоями. Так образуются сильно оводненные осадки. [c.53] Применение органических реактивов в неорганическом анализе имеет одной из своих целей получение нерастворимых в воде комплексных соединений этих реактивов с ионами металлов или с некоторыми анионами. [c.54] Растворимость ионных веществ понижается при добавлении к воде слабополярных органических растворителей. Например, при анализе катионов первой группы указывается, что в присутствии спирта увеличивается чувствительность реакции открытия К+по образованию осадка K2[Pt lgl. Точно так же используется понижение растворимости перхлората калия в жидкой фазе, содержащей этиловый или бутиловый спирт. [c.54] Окраска химических соединений, особенно находящихся в растворах, имеет большое значение как в качественном, так и в количественном анализе. [c.54] Взаимодействие света с веществом заключается в передаче энергии и количества движения. Так как свет каждой данной длины волны передает энергию только указанными квантами, то для поглощения света, т. е. для приема энергии, в веществе должны происходить процессы, требующие как раз такие количества энергии. Если сравнить энергии фотонов и ионизационные потенциалы (см. табл. 1, стр. 27), то окажется, что видимый свет не может вызывать ионизацию даже наименее электроотрицательных атомов (ср. энергию синего фотона 3 эв и первый ионизационный потенциал атома калия 4,32 эв). Поэтому видимый свет может взаимодействовать с электронами атомов лишь путем возбуждения последних вследствие перемещения электронов с одного уровня на другой при такой разности в энергии этих уровней, которая как раз равна энергии данного фотона. Следовательно, во-первых, разность энергии этих уровней должна быть не очень велика уровни эти должны находиться в пределах одной оболочки и даже подгруппы во-вторых, для того чтобы электрон мог передвигаться с более низкого уровня на более высокий, последний должен быть вакантным. [c.54] В силу всех указанных причин среди неорганических соединений окраска обычно свойственна таким, в состав которых входят переходные элементы. Действительно, как правило, эти элементы имеют незаполненные подгруппы с -электронов, в которых разность между энергиями различных уровней сравнительно невелика. Связь между положением элементов в периодической системе и способностью к образованию окрашенных соединений представлена в табл. 6. [c.55] Окрашенные соединения дают переходные элементы, причем образование таких соединений особенно характерно для переходных элементов 4-го периода, а также для низших валентных состояний. Не дают окраски соединения, содержащие ионы непереходных металлов с их законченными н малоподвижными 8-электронными внешними оболочками, ионы запереходных металлов, а также устойчивые ковалентные соединения неметаллов. Характерно поэтому, что и переходные элементы в соединениях с максимальной валентностью, где они образуют устойчивые ковалентные связи (что особенно свойственно тяжелым переходным металлам 5-го и 6-го периодов), также не дают окрашенных соединений. [c.55] В учении об органических красящих веществах уже давно создано представление об особых хромофорных группах (цвето-носителях), наличие которых в органическом соединении придает последнему способность к поглощению света в видимой области спектра, т. е. к окраске. Такими хромофорными группами органических соединений являются некоторые сочетания атомов с двойной связью, например —Н = М— —N=0 —НС=СН— С 0 и др. Помимо хромофорных групп, в органических красителях валяную роль играют так называемые ауксохромные группы, которые не придают сами цвета молекуле, но усиливают действие хромофорных групп (ауксано—по-гречески увеличивать). Ауксохромные группы—это полярные группы, например —К На, —ОН, —Л, —Вг. —С1 и т. п. В их присутствии в соединении смещаются электрические заряды, т. е. происходит так называемая внутренняя ионизация , что способствует усилению окраски. так как уменьшает расстояние между энергетическими уровнями электронов. [c.55] Элемент образует окрашенные соединения при валентности, отличной от максимальной. [c.57] Элемент образует окрашенные соединения только при максимальной валентности. [c.57] Вернуться к основной статье