Category Chemia

Opisane w § 244 własności termiczne, elektryczne i optyczne metali mogą być wyjaśnione przez założenie, że węzły sieci przestrzennej metalu obsadzone są przez jony, elektrony zaś walencyjne mogą się poruszać wewnątrz metalu niemal zupełnie swobodnie na podobieństwo cząsteczek gazu w zamkniętym naczyniu („gaz elektronowy”). Stoi to w zgodzie z tym, co poprzednio powiedziano o budowie atomów metali, posiadających w swej zewnętrznej powłoce elektronowej niewielką liczbę luźno związanych elektronów (por. § 80 i 85). Te „swobodne” elektrony powodują dobrą przewodność elektryczną metali. Pod działaniem wysokiej temperatury (zjawisko Richardson a) lub też promieniowania elektromagnetycznego (efekt fotoelektryczny) mogą one nawet wychodzić poza metal.

Wapń jest najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem z grupy II. W największych ilościach spotyka się go w postaci węglanu, który jako wapień, kreda, marmur lub też w połączeniu z węglanem magnezowym jako dolomit należy do najpospolitszych substancji skałotwór- czych. Bardzo rozpowszechniony jest też siarczan wapniowy, tak bezwodny (anhydryt, CaS04), jak zwłaszcza uwodniony (gips, CaS04 2H20). O innych pospolitszych minerałach wapniowych, jak apatyt S0a3(PO4)2 CaF2, fluoryt CaF2 oraz liczne krzemiany (np. wolla- stonit Ca2[Si20(i] i glinokrzemiany (np. skaleń wapniowy, anortyt Ca[Al2Si2Og]), wspomniano już podczas omawiania odnośnych kwasów. Pewne ilości soli wapniowych zawiera też woda morska (por. tabl. 81, § 307).

Do najważniejszych produktów naturalnych, zawierających związki glinowe, należy glina. Jak wspomniano podczas omawiania ważniejszych postaci występowania glinu w przyrodzie (§ 274), głównym składnikiem większości glin jest kaolin, którego skład można wyrazić wzorem sumarycznym AI2O3 2SiC>2 2H20 lub lepiej, opierając się na badaniach jego struktury krystalicznej (§ 242) — AltShjOjojfOHji 2Al(OH)i.

Srebro we wszystkich prawie związkach występuje jako pierwiastek jednowartościowy. Związki dwuwartościowego (a być może trójwartościowego) srebra są nieliczne, niezbyt trwale i wobec tego mało zbadane. Wszystkie związki srebra są trujące.

Metale grupy I, użyte w postaci amalgamatów (stopów z rtęcią), łączą się z borowodorami, tworząc sole, np. Na2 B2He. Innego rodzaju sole powstają z równoczesnym wydzieleniem wodoru pod wpływem mocnych zasad: – 2M-OH + B2H6 = M2[B2H1(OH)2] + H2.

Tworzy krystaliczną masę o gęstości 2,44 g/cm3. W stanie zupełnie czystym jest biały: drobne zanieczyszczenia związkami żelaza nadają mu zwykle barwę żółtawą. Już w zwykłej temperaturze chlorek glinowy ma dość znaczną prężność pary, która w 183°C osiąga wartość 1 Atm, wskutek czego następuje sublimacja. Topnienie zachodzi dopiero w temperaturze 192,6°C (pod ciśnieniem 2 Atm). Podczas topnienia następuje bardzo znaczny (prawie dwukrotny) wzrost objętości. Gęstość pary w pobliżu temperatury sublimacji wskazuje na podwójny wzór cząsteczki, Al2Cl6. W temperaturach wyższych następuje dysocjacja na cząsteczki pojedyncze, praktycznie całkowita w 700—800°C. W przeciwieństwie do chlorków litowców i berylowców, stopiony chlorek glinowy prądu elektrycznego prawie nie przewodzi.

Przez spalanie potasu z dostateczną ilością tlenu lub powietrza powstaje ponadtlenek o wzorze K02, substancja stała, krystaliczna, barwy pomarańczowobrunatnej. Jak wszystkie nadtlenki litowców, K02 jest dość odporny na działanie wyższych temperatur. Natomiast w obecności substancji łatwo przyłączających tlen działa jako silny środek utleniający, reagujący znacznie energiczniej niż tlen wolny. Z kwasami tworzy nadtlenek wodoru, odpowiednią sól potasową i tlen (I):

Tlenek wapniowy (wapno palone), CaO, ciężar cząst. 56,08, otrzymuje się w olbrzymich ilościach przez ogrzewTanie węglanu wapniowego do około 800°C w specjalnych piecach, zwanych wapiennikami (rys. 113, § 227). Powstaje też przez silne prażenie soli wapniowych innych kwasów tlenowych, jak azotanu, a nawet siarczanu. Jak wszystkie tlenki wapniowców, jest on białą porowatą masą (tt. 2576°C). Po stopieniu w piecu elektrycznym krzepnie w postaci kryształów o gęstości 3,40 g/cm3 i (tak samo jak tlenki MgO, SrO i BaO) o strukturze sieci przestrzennej typu soli kamiennej (rys. 76, § 99). Ogrzany płomieniem palnika tleno-wodorowego świeci światłem oślepiająco białym (światło Drummonda).

Zupełnie podobnie do chlorku zachowuje się bromek magnezowy. Występująca w pokładach stassfurckich w środkowych Niemczech sól podwójna MgBr2 KBr 6H20, analogiczna do karnalitu („bromokarna- lit”) stanowi substancję wyjściową do fabrycznego otrzymywania bromu.

Oba te pierwiastki należą do najmniej rozpowszechnionych na ziemi. Gal towarzyszy w minimalnych ilościach wielu blendom cynkowym. Stanowi on również stalą niemal domieszkę technicznego glinu. Minerałem zawierającym stosunkowo największe ilości galu jest występujący w południowo-wschodniej Afryce germanit (por. § 251) (0,6—0,7#/o Ga). W podobnych warunkach występuje także ind.

Stan szklisty jest stanem termodynamicznie nietrwałym. Przejście w trwały stan krystaliczny jest utrudnione przez duże tarcie wewnętrzne cieczy prze chłodzonej. Z biegiem czasu zachodzą jednak w szkłach niedostrzegalne zmiany, wywołujące powstawanie napięć wewnętrznych. Zmiany te określa się jako „starzenie się” szkła. Takie „zestarzałe” szkło pęka niekiedy z łada powodu, podobnie jak szkło nierównomiernie studzone. Ogrzanie zaś do temperatury bliskiej temperaturze mięknie- nia szkła wywołuje jego „odszklenie”, tj. krystalizację. Szkło staje się mętne i bardzo kruche.

W ortokrzemianach, gdzie stosunek liczby atomów Si:0 wynosi 1:4, czworościany te nie mają pomiędzy sobą wspólnych atomów tlenu: każdy z nich występuje jako samodzielny element budowy (rys. 118a). W ten sposób przedstawia się np. budowa oliwinu (Mg,Fe)2[SiC>4], fenaki- tu Be2[SiO/,|, cyrkonu Zr[SiO/J i innych ortokrzemianów. Pomiędzy warstwami sieci przestrzennej, zbudowanymi z grup [SiO]’1-, mogą być rozmieszczone w prawidłowy sposób także warstwy zawierające obok jonów metalu inne atomy lub grupy elektroujemne, jak F—, OH— lub O2-. Taką budowę mają np. minerały: cyjanit (dysten) Al20[SiO/J, topaz Al2(0H,F)2[Si04] i inne.