Соединения переменного состава

Законы постоянства состава и кратных отношений вытекают из атомно-молекулярного учения. Вещества с молекулярной структурой состоят из одинаковых молекул. Поэтому естественно, что состав таких веществ постоянен. При образовании из двух элементов нескольких соединений атомы этих элементов соединяются друг с другом в молекулы различного, но определенного состава.

Например, молекула оксида углерода (II) построена из одного атома углерода и одного атома кислорода, а в состав молекулы диоксида углерода входит один атом углерода и два атома кислорода. Ясно, что масса кислорода, приходящаяся на одну массу углерода, во втором из этих соединений в 2 раза больше, чем в первом.

В отличие от закона сохранения массы, справедливость которого полностью подтверждена открытиями, сделанными после его установления, законы постоянства состава и кратных отношений оказались на столь всеобщими. В связи с открытием изотопов выяснилось, что соотношение между массами элементов, входящих в состав данного вещества, постоянно лишь при условии постоянства изотопного состава этих элементов. При изменении изотопного состава элемента меняется и массовый состав соединения. Например, тяжелая вода содержит около 20% (масс.) водорода, а обычная вода лишь 11%.

В начале ХХ века Курнаков Н.С., изучая сплавы металлов, открыл соединения переменного состава. В этих соединениях на единицу массы данного элемента может приходиться различная масса другого элемента.

Так, в соединении, которое висмут образует с таллием, на единицу массы таллия может приходиться от 1.24 до 1.82 единиц массы висмута.

В 30-ых годах ХХ века выяснилось, что соединения переменного состава встречаются не только среди соединений металлов друг с другом, но и среди других твердых тел, например, оксидов, соединений металлов с серой, азотом, углеродом, водородом. Для многих соединений переменного состава установлены пределы, в которых может изменяться из состав.

Так, в диоксиде титана TiO2 на единицу массы титана может приходиться от 0.65 до 0.67 единиц массы кислорода, что соответствует формуле TiO 1.92.0. Конечно такого рода формулы указывают не состав молекулы.

Соединения переменного состава имеют не молекулярную, а атомную структуру, и отражают только границы состава вещества.

Пределы возможного изменения состава у различных соединений различны. Кроме того, они изменяются с изменением температуры. Если два элемента образуют друг с другом несколько соединений переменного состава, то в этом случае будет неприменим и закон кратных отношений.

Например, титан образует с кислородом несколько оксидов переменного состава, важнейшими из которых являются TiO 1.461.56 и TiO 1.92.0. Ясно, что в этом и в подобных случаях закон кратных отношений не соблюдается.

Не соблюдается закон кратных отношений и в случае веществ, молекулы которых состоят из большого числа атомов.

Например, известны углеводороды, имеющие формулы C20Н42 и С21Н44. Числа единиц массы водорода, приходящихся в этих и подобных им соединениях на одну единицу массы углерода, относятся друг к другу как целые числа, но назвать эти числа небольшими нельзя.

В помощь студенту

Соединения переменного состава

стр. 755