ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Атомные веса. Валентность из "Общая химия" Как указывалось выше (стр. 30), атомный вес (масса) элемента равен его эквиваленту или небольшому целому кратному (в первом приближении атомный вес водорода считается равным его эквиваленту, т. е. 1). Следовательно, при определении атомного веса элемента прежде всего необходимо определить его эквивалент или эквиваленты, что очень точно можно осуществить путем химического анализа. [c.47] Затем из различных эквивалентов элемента и кратных им чисел выбирают те, которые соответствуют атомному весу. Для этого в прошлом веке использовались три метода, точность которых меньше, чем обычных анализов, но достаточна, чтобы можно было выбрать атомный вес. Четвертый метод основан на установлении места элемента в периодической системе по его рентгеновскому спектру. Наконец, как будет показано в другом месте, в последнем и наиболее точном методе, широко применяемом в настоящее время для определения массы чзотопов используется масс-спектрометр. [c.47] С другой стороны, эквивалент кислорода в его соединении с водородом равен 8, а молекулярный вес воды — 18. Поскольку при разложении воды на каждый объем кислорода образуются два объема водорода, вода должна иметь формулу Н2О, а атомный вес кислорода должен быть равен его удвоенному эквиваленту, т. е. 16. Выше было указано, что в аммиаке NH3 эквивалент азота равен 4,67. Атомный вес азота должен быть 3-4,67 = 14, так как только это значение совпадает с найденным на основании плотности азота N2 в соответствии с законом объемных отношений газов аммиак будет иметь формулу NH3. [c.47] Метод можно применять и для установления атомных весов элементов, которые с трудом переходят в газообразное состояние (например, углерод) нли молекулы которых состоят более чем из двух атомов (например, сера). В этом случае определяют молекулярные веса как можно большего числа газообразных соединений и анализируют их одновременно. Минимальное количество элемента в граммах, содержащееся в 1 моле одного из его соединений, равно атомному весу этого элемента. В табл. 3 приведены данные, на основании которых были установлены атомные веса серы и углерода. [c.47] При использовании этого метода нужно иметь в виду, что не исключено существование еще неизвестного химического соединения, в котором содержание элемента может быть меньше, чем найдено в анализированных соединениях. Конечно, с увеличением числа анализированных соединений возможность этого уменьшается. [c.47] Станислао Канниццаро (1826—1910) был профессором химии в Генуе, а затем в своем родном городе Палермо. В области органической химии он открыл реакцию альдегидов, известную в настоящее время под названием реакция Канниццаро . [c.48] Один из эквивалентов железа равен приблизительно 28 (см. стр. Таким образом, атомный вес железа равен его удвоенному эквиваленту, приблизительно 56. При анализе хлорида золота найдено, что эквивалент золота равен 65,73. На основании правила Дюлонга и Пти найдено, что приблизительный атомный вес равен 206. Ближайшее кратное число 3-65,73 = = 197,2 соответствует атомному весу. [c.48] Правило Дюлонга и Пти применимо только к элементам с атомными весами не меньше 35. В частиости, углерод и бор показывают большие отклонения, но аномалия уменьшается с повышением температуры. Кинетическая теория дает прочную теоретическую основу для правила Дюлонга и Пти теоретически можно объяснить также многие отклонения в случае легких элементов. [c.48] С = 3R (Г-[- l) — 3RT = 3R 6 кал г-атом. [c.49] Обычно для твердых веществ определяют удельную теплоемкость, соответственно атомную теплоемкость при постоянном давлении Ср. Согласно экспериментальным данным, Ср на 3—10% больше, чем Ср. [c.49] Как показали В. Нернст и А. Эйнштейн, отклонения от правила Дюлонга и Пти при низких температурах объясняются квантовой теорией. В принципе при низкой температуре часть атомов не колеблется, т. е. не обладает кинетической энергией. [c.49] Наоборот, изоморфные вещества часто имеют аналогичный химический состав. В кристаллах изоморфных веществ атомы одного элемента могут замещать атомы другого элемента в отношении, соответствующем их атомным весам. Предположим, что нам известен атомный вес хлора и неизвестен атомный вес марганца. Эти элементы образуют два изоморфных соединения перхлорат калия с формулой K IO4 и перманганат калия, формула которого неизвестна. Как показал анализ, в перхлорате калия 1 г-атом хлора, т. е. 35,46 г хлора, соединен с 64 г кислорода и 39,10 г калия. Анализ перманганата калия показал, что 64 г кислорода и 39,10 г калия соединены с 54,93 г марганца. Это и есть атомный вес марганца. [c.49] В табл. 4 указаны методы, применявшиеся для определения атомных весов некоторых более важных элементов. [c.49] Атомные веса периодически пересматриваются Международной комиссией, которая публикует таблицы, содержащие точнейшие значения (см. таблицу атомных весов на стр. 26). В этих таблицах атомные веса приведены с точностью от одного до пяти знаков после запятой в зависимости от точности соответствующих определений. [c.50] Изотопы. Шкала атомных весов 12. При исследовании превращений радиоактивных элементов было обнаружено, что образующиеся из них некоторые элементы имеют различные атомные веса, хотя все химические свойства по существу одинаковы. После появления масс-спектрометра было найдено, что многие природные элементы представляют собой смеси атомов многих видов, различающихся по массам. Они были названы изотопами. [c.50] За немногими исключениями, известные элементы — это смеси изотопов. Так, водород, кроме атомов с массой 1, содержит атомы с массой 2 в отношении около 1 5000 (этот изотоп называется дейтерием и обозначается или В). Кислород является смесью изотопов О в отношении 3150 1 5. Аналогичные смеси представляют собой также азот, хлор и т. д. [c.50] Атомы изотопов элемента имеют ядра с различными массами, но с одним и тем же порядковым (атомным) номером (см. дальше). В сущности изотопы имеют сходные химические свойства, поскольку свойства зависят от электронных оболочек, которые в свою очередь зависят от порядкового номера, а не от массы. Изотопы будут рассмотрены в другой главе этой книги. [c.50] В связи с определением атомных весов важен факт, что большинство элементов является смесью изотопов. Изотопный состав, т. е. отношение различных изотопов природных элементов, всегда один и тот же (за очень редкими исключениями) независимо от происхождения элемента. Следовательно, обычные атомные веса представляют собой средние значения для смесей изотопов, что, конечно, очень важно с практической точки зрения, поскольку обычно применяются эти смеси изотопов. [c.50] С помощью масс-спектрометра массу каждого отдельного изотопа определяют с большой точностью. Измеренные этим прибором массы атомов относятся к массе изотопа О = 16,0000. При этом была введена новая шкала атомных весов, названная физической шкалой, мало отличающаяся от обычной химической шкалы, основанной на смеси изотопов кислорода О = 16,0000. На протяжении ряда лет физики и химики применяли обе шкалы атомных весов, что связано с практическими неудобствами. Поэтому в 1961 г. было решено принять единую шкалу на основе С = 12,0000. Массы атомов, определенные по этой шкале, приведены в табл. 1 (стр. 26). [c.50] Вернуться к основной статье