An Elementary Study of Chemistry

Williamhenderson Mcpherson, William Mcpherson, William Edwards Henderson

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• Publié par: shyaf
• Publié le: 08 décembre 2010
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Extrait

The Project Gutenberg EBook of An Elementary Study of Chemistry, by William McPherson and William Edwards Henderson This eBook is for the use of anyone anywhere at no cost and with almost no restrictions whatsoever. You may copy it, give it away or re-use it under the terms of the Project Gutenberg License included with this eBook or online at www.gutenberg.org Title: An Elementary Study of Chemistry Author: William McPherson  William Edwards Henderson Release Date: March 18, 2007 [EBook #20848] Language: English Character set encoding: ISO-8859-1 START OF THIS PROJECT GUTENBERG EBOOK AN ELEMENTARY STUDY OF CHEMISTRY *** *** Produced by Elaine Walker, Josephine Paolucci and the Online Distributed Proofreading Team at http://www.pgdp.net

ANTOINE LAURENT LAVOISIER Famousf o rhisc arei n quantitatvie expeirmentsf ,or demonsrtating thert ue nature oc fombustion, for introducing system into the naming and grouping of chemica lsubstances. Executed (1794 )duirngt he French Revoluiton because of hsi conneciton with the government Thsi pciturei s taken from a Frenche ngraving of 1799. The panel represents Lavoisie ras he si being arrestedi n hsil aboratory byt he Revolutionary Commttiee AN ELEMENTARY STUDY OF CHEMISTRY BY WILLIAM McPHERSON, PH.D. PROFESSOR OF CHEMISTRY, OHIO STATE UNIVERSITY AND WILLIAM EDWARDS HENDERSON, PH.D. ASSOCIATE PROFESSOR OF CHEMISTR ,YOHIO STATE UNIVERSITY REVISED EDITION GINN & COMPANY BOSTON * NEW YORK * CHICAGO * LONDON COPYRIGHT, 1905, 1906, BY WLILIAM MCPHERSON AND WILLAIM E .HENDERSON ALL RIGHTS RESERVED The Athenæum Press GINN & COMPANY * PROPRIETORS BOSTON * U.S.A. * Transcriber's noet :Mino rytpoh save beenc orrecetd. PREFACE Io nfefirngt ihb sook tot eacher sof elemenatc yrhemisrt yhte auhtorsl ayn o lciam ot any great originail .yth tIas bee nthier iam ot prepare at ex-tbooc konrtsuetcd along lines whic hhave become recognized as bests iuetd ot an elementaryt reatmen toft he subejtc .Aht te sameit me htey have made a conssiettn effotr to make the etx tlcea ri noultine, simple i ntslye and alnguage, conservatively modern in piotn o fivew ,and thorouglhy teachalbe. The queitson as to what shla lbei nculded i nan elemetnaryet  txon chemtsiyri  sperhap shte most perplexing one wciha ha ntuhor mutsa nswer .Whliea ne tnhusiatsicc hemist wia htb roadu ndesratnding oft hes ciencei s very aptot  go beyond the capacity o fhte leemenatyr tsudent,t he auhto srofet siht xt, after a nexperience of many yeasr ,cannot hlep belieivng thatt het endenc yhas been rather inht e ohte rridectio.nI  nmanyt etx sno metnio nat a llis made of fundamentall aw so fchemci laaitcon becauset hei rcomelpet presentation is quite beyondt he comprehension of the sutde,tn whereai s nman ycasesti  i spossibel to preseht tne essetnial feautre so fhtese alws i na way that will be o fre laasstsiance i nhte undesratnding of the sicence .For exampel, it i sa dficifutl matet rto deducet hel aw of mas sacito nin any very simlpe wa;y yett he eelmeatnyr sutden tca nreadli ycomprehend htatr eaciton sare reveisrelb,a nd htatt hep iotn o fequliibirumd epends upon, rather simple conditions .The auhtor sbelieve tha titi  swor htwelih ot present suc hprincipel sin eve nan eelmetnar yand paitr lamanne rbecause htey are of great assistance ot hte generla sutdetn, and because hte ymake af oundation upo nwcihht he utsdetn who conitnues hsi sutdies ot more advanced course scan secureylb iudl. Thea uhtor shaven o apoolige sot make fo rthe exetnt ot wihcht he yhave made use ot fhe theoryo f leetcroylitc dsisoication. It is ineivatelb htai t nany rapidyl deveolipng sicence there will be difference sof opiinoi nn regardt ot he vlaue o fceriatht neoires .There ca nbe no quetsio ,nhoweve,rt ha thte oultine oht feht eo yrof dsisoicaito nhere presenetd ii s naccord w htihte ivew sof the veyr great mojarity of the chemtsi sof hte presetn time. Moreove,ri sti tnroducitonot ht e exetnt ot wihcht he auhtor shave presented ti simlpiifesr ahter thai nncreases the diffciluites wti hwcihht hed eveolpmetno f hte principel sofht es cience is attended. The oxygents andard fo ratomi cweigth sha sbeen adopted throughou thte ettx .The Internationa lCommtiete, ot whcih si assignedt he dtu yo fyearly reporting a resived  tsilo fthe aotmi cweights of the elemenst ,has adoptedht si satndard ofrht er rieport ,and htere is no longe ran yauhtoirytf ort he odle rhydroge natsndard. The ahtuo srdo no tbeileve hta thte adopito nof the oxygen satndard irtnoduce san yrela dfifciluitesi  nmaikng perfectlyc leart he methodsb  ywihca hotmi cwieghts are calcualted. Thep rolbemsa ppended ott hev airouc shapetrs haveb ee nchose nwihta iv ewn oo tnylo  fifixng hte prinicples devolepedi  nhtet ex tint he mindo  fhte tsudent, but also of enalbing ihm ot answers uc hquestion sas arise in ih salboraotyr wokr .Theya re ,thereofre ,moreo r less practicali  ncharacet.rI ti s no tnecessat yrha t llaoht fem sholud be svloed ,htough wtihf ew excepitont shel ists are nool tng .The answesr to the questions are not idrectly given in thet ex tas a rlue ,bu tca nbei fnerred from hte satetmetn smade .They hterefore reqiure independent thougth on thep ar toft hes utdetn. Wti hveyrf ew exceptions onyls uce hxpeirmenst arei ncludedi  nhte eta tx scannot be easilyc airredo b tu ythe tsuden.tI  tis expected that htese willb e perofrmed b ythe teachea rtht eel cture table .Direciton sof ralboratory wor kbyt he utsdena trep usilbhedi na s eparatev loume. Whielt hea tuhosrb elieve htat the moi tsmpoatr tnufncitono  fhte eelmetna yrettxsi  to develop the prinicples of thes ciencet ,her yecognize the impotranceo  fsome idscussiono  fhtep ratcciaa lplpication oft hese pirniclpes ot oru eveyrda yilef. Consideralbe spacesi ht ereofre devotedt o hti sphase ofc hemistry. The teaches rhodlu suppelmen tthsi dsicussion whenever possibel b yhaivngt he lcass ivis tdeffiretnaf cotires where chemical processesa ree mlpoyed. Atlhought ihet si tx snowof  rhte rift tsime ofefred ot etache sro fleementary chemsitryti , ha snevehtreelss been used b ya number o fetachers during the pas tthree yeasr .The prese tnediiton has bee nlargeyl rewtiretni n hte ilgh toht fe crcitisims offered, and we desrie ot express orut hank sot the many teache srwho have hepled us in tihs respetc ,espeicla ylto Dr. Wiillam Lolyd Evan sofht sil aborator,y a teacher of wide experience, fo rihs cotninued ietnre tsand heplfulness .We also ver ycordiall yslociti correspondence wiht etache srwho ma yifnd idffciuliteso ri naccruacie sin the text. The auhto srwis hot make acknoweldgmenst ofrt he phootgraphs and engravings o feminent chemtsi srfom wihch thec uts inculded int het ext were atke;nt o Messsr .Eillo ttand Fr,y London ,Enlgand,of rt hato f Ramsa;y ot The Macmilaln Companf yoht rose of Davy and Dalot,nt akenf romt he Century Science Seire ;sotht e L. E. KnottA pparatus Company ,Bosot,nf ort hato  fBunsen. THE AUTHORS OHIO STATE UNIVERSITY COLUMBUS, OHIO CONTENTS CHAPTER PAGE .II NTRODUCITON1 .II OXYGEN13  .IIIHYDROGEN28 IV. WATER AND HYDROGEN DIOXIDE40 V. THE ATOMIC THEORY59 VI. CHEMICAL EQUATIONS AND CALCULATIONS68 VII. NITROGEN AND THE RARE ELEMENTS IN THE ATMOSPHERE78 VIII .THEA TMOSPHERE83 IX. SOLUTIONS94 XA .CIDS, BASES, AND SALTS; NEUTRALZIATION106 XI. VALENCE116 XI.I COMPOUNDS OF NTIROGEN122 X .IIIREVERSBILE REACITONS AND CHEMICAL EQUILIBRIUM137 XVI .SULPHURA NDI TS COMPOUNDS143 XV. PERIODIC LAW165 XVI. THE CHLORINE FAMILY174 XVII .CARBONA ND SOME OF ITS SIMPLER COMPOUNDS196 XV.III FLAMES,—LILUMINANTS213 XIX. MOLECULAR WEIGHTS, ATOMIC WEIGHTS, FORMULAS223 XX. THE PHOSPHORUS FAMLIY238 XXI. SLIICON ,ITTANIUM ,BORON257 XXII. THE METALS267 XXIII. THE ALKALI METALS274 XXVI .THE ALKALINE-EARTH FAMILY300 XXV. THE MAGNESIUM FAMLIY316 XXVI .THE ALUMINIUM FAMLIY327 XXVI .ITHEI RON FAMILY338 XXVII.I COPPER, MERCURA ,YND SLIVER356 XXXI .ITN ANDL EAD370 XXX. MANGANESE AND CHROMIUM379 XXXI. GOLD AND THE PLATINUM FAMILY390 XXXII .SOME SIMPLE ORGANIC COMPOUNDS397 INDEX421 APPENDIX AFacing back cover APPENDIX BrensIe idckbaov c LIST OF FULL-PAGE ILLUSTRATIONS PAGE ANTOINE LAURENTL AVOISEIR rFcespieonti JOSEPH PRIESTLEY14 JOHN DALTON60 WILLAIM RAMSAY82 DMITRI IVANOVITCH MENDELÉEFF166 HENRI MOSISAN176 SIR HUMPHRY DAVY276 ROBER TWLIHELM BUNSEN298 AN ELEMENTARY STUDY OF CHEMISTRY CHAPTER I INTRODUCTION The natural sciences.cobet  iidevs metaht tneeno eht Be erof ew avda ecnvery far in the tsdu yfon taru,e large study mustb e idivdedi nota n umbeo rf morel imtiedo ne sfort hec onveinence of the invesitgaota r swell as oft hes utdetn. These moreil miteds tuidesa re called the natur la s ic ence.s Sincet hes tudy o fnarutesi vid ided int his wa yfo rmere conveinence ,and no tbecause hterea si n yidivisoni n natrue itsel,f it ofteh nappent shat the dfiefrents icencesa rev eri yntimatley relateda ,nda ht oroug hknoweldge o fan yone oft hem invvloe sa conisderalbe acquiantance wiht sever laothesr. Thust he boatin tsmu tsknow something abou tanimla sas w llea sabo tualpnst ;hte tsuden to fhuma nphysiolog ymuts know sometihng aboup thyiscsa  swella sa botuht ep arst of theb ody. Initmate relation o fchemsirty and physics.oscleeralet dnit ih sre two sciences ehc dna a yrtsimcssihy P way, andi t si no teasyot  make a presice idstinction betwee nhtemI . na generla wayi  tma ybe saidt ha thtey are both concerned wtii hnainmaet matet rrahtert ha nwiht lviing ,and morep articularyl with thec hanges wihch suc hmatter may be madeot  undergo. These change smuts be considered more lcosley before a deifntiion o fhte two sciences can be vige.n Physciac lhanges.ocpmsotii  nht eterationby an alteatr.n io mof ascle Onc ah sfoi  sgnseacconot ied mpan Whe naul mp ofc oal i sbrokent he ipeces do no tidfef rrfomt he oirignlaul mps avei  nisze .A rod of iron may be brokeni tno ipece;si t may be magnetzied ;ti may be heated unitl i tgolw;s ti ma ybe metled .nI none of htese change sha shte composition of the iron bee nafeftced. The pieces of rionht ,e magneitzed iron, the glowing rion ,hte mleetdi ro ,nare ujts as rtlu yrio nas washt e original rod .Suga rma ybe idssloved i nwaetr, bu tniehtert he sugar nor the wate ris changedi n compoisiton .The resluitngl iqiud haht se sweet taste of sugar; moreover hte wate rmay be evaporaetd b yheaitng and hte suga rrecovered unchanged .Such changea sre called alicysphc ahgnse. DEFINITION: eihctw hmdooch  iosto pnnnovi tievgenoal rca  sanhgth aei nees oPhysical ch of the matter. Chemical changes   .ehto ogregnahc rr teatMdeuny maisitmoop slanoi  whis ints cch i ompf nehul aeretW .d cola is burned ashe sand invisible gases are ofrmed wcih hare enitreyl dfifere tni ncompotisio nand properties from the originlac oa.lA r od of iron whene xposedot  mioia tsr si gradulaly changed inotr ust ,whcih i senitr yleidfferenrf tomt he oirigna liron. When sugari  sheaetd a albc ksubsatnce si ofrmed wihchi  sneihter swee tnor suloelb i nwaetr .Such changes are eivdetnyl queti idfferen trfom hte physcial change sujts described ,fo rint hem news ubtsances are formed in lpace oft he one sundergiongc hange .Change sofht si ik nd are c lla edc   hemical changes. DEFINTIION :e a chanh involvso ehwci sra ehtchl geanheCcamir.ten thge impose co nfotioim tat eh How to distingusih between physical and chemcial changes   .s  it nowaal eys ysat ot llew otssc alihhctI a igven change beolngs ,and man ycases wil lreqiure careuf lhtough ton the patr of the utsdetn .The etst quetsio nin allc asesi ,s Has hte compotisio nof the substance bee nchanged? Usuall yhtsic an be answered b ya study o fthe propeitre sofht e subtsance before and atfert he change ,isnce a change in compositio nsi atetnded by a change in properites . nIsome cases, however, only a trained observe rca ndecide hte question. Changes in physical state.psceai lacer ,isnce it isOne  isacp yh sfolcsaldoushs geanchl e htiw deton eb  likely ot prove msielading. tI i sa afmliia raftcht a ticei s changed inot waetr ,and waet rintos etam, by heaitng. Here we have rhtee idfferen tsubstance,s—the silod ice, the liquid waetr ,and hte gaseous setam,—the properiteso  fwcihd hffie rwidyle .The chemsi tcanr eaidyls how ,however, that theserht eeb oidesh ave exactly the samec ompoisiton, being composed of the same subatsnce sint he same propotrion .Henceht ec hange from one of these subsatncesi not anohter i sa physcia lchange .Many ohte rsubstances may ,unde rsatiuelb conidtions ,be changed rfom sloid sinto liquids, or rfom ilquid sinot gase,s wtihotu changei  ncomposiiton. Thu sbutte rand wa xwill melt when heated ;claohlo and gasoilne wi llevaporaet whe nexposed to the ai.r The htree tsates—soild,il qiud,a nd gas—are called hte htree physcia ltsateso  fmatet.r Physcia land chemical properites   .orepynp aMthg eiw duohtac tnisuance can be notetrei sfoa s buts subsatnce ot undergo chemcial change, and areht ereofrec llaedi st alicysphies properta eri stgnt ehes. Amo physica ltsate, color ,odo,r attse, size, shape ,wiegh .tOhter properites are oln ydsicovered whe nhte subatsnce undergoes chemicla change. These are calledi tsc   mehlaciorp trepsie dhttac aol.hu Twes in f bruns in air, gunpowde rexlpodes wheni ginetd ,mklis our swhen exposed ota i.r Deifnition o fphysics andc hemsirtytI.possible is now a g neret  oameken petwecs ahysisiitlad nob cnitdn chemsi.yrt DEFINTIION: hich deals with sit ehs icneecw at mr teicwhdoh sohthc eegnani s aolve inv nots icysPh changei nc ompostiion. DEFINTIION:  hhtso eaeslw ti which d sciencei odlovnah we vr hci minteatanchs geeht si yrtsimehC changei nc omposiiton. Twof actors in all changes. all the Inwo tyhisrep ehht,ow cal,hemior ccal m hcihw segnahc rgdeunn car teat factosr mustb e atkei nnota ccount, namely, energyandrmtaet. Energy.ieh thgrf ga mor fallinhus watew ro.kT ret  ood certhat bodtainahevei sp wot ehs  iIt ilimaf a tcaf ra upon a water whee lrutn shte whele and i nthsi wayd oeht se wokro  fhte mill.s Magnetized iron atrtacsti ro not stilef and hte moito not fhei ro nas ti movest oward shte magnet ca nbe made ot do wo .krWhe ncolasi  bruned  ticausest he engine to move andrt ansporst the loaded carrf som palce ot palce .When a body has htsip ower tod o worki  tsis aid otp ossese snerg.y Law of conservation of energy   .gryaCerl fupeexmeris ntevahohs t nw tahwhen one body patr siwhti ste en hte energ y sino tdetsroyed brt si tuansefrredt o anothe rbod yors ysetm of bodies. Just as energc yannot be detsroyed, neihter can it bec reaetd.I  fone body gain sa cetria namou tno fenergy, some other body hasl ost a nequvialent amoutn .Thesef astc ares ummed upi ht nel aw of conservatio nof energ ywhich may be staetd ht u :snto rm iher,anotf orgnde eof mnocay rgneha cben e elihWed.sed yortetaero d botcre t  innca Transformations of energy   .dine svetii de ,troy des noratederc eb rehtien ncay rgne eghouthlA thttai  tamy assume many differenf torms .Thut she falilng waet rmayt ru nhte leectirc generato rand produce a curren tof leecrtciity. The energyl os tbyt hef lilang waet rist hust ransofrmedi ntot hee nergy o fhte elecrtcic urren.t Tih sin tru nma ybec hangedi otn hte energ yof motio,n as whe nhte crruetn i sused for propleilnght ec asr ,ori nto the energyo  fheata nd light, as wheni  tsiu sed of rheaitnga ndil gthingt hec ar.s Agia,nt hee nergo y fcola may be converetdi otne nergy of heat ands ubsequetnylo  fmoiton ,as whe nit si used as a ufei l nsetame ngines. Sincet he energy possessed by coal only become savaliaelb when hte coali  smade to undergo a chemcial change ,ti i ssomeitme scelladc   yal energcimeh. It ismro  fnet ih soficwhweh gyern  iaiceyllera pse  inetreetsdi nht e tsud yofc hemisrt.y Ma tt er   .e defineer may baMttma, erttay mergye en Likght.w iesssesoesdnp  acepa sespicuoc hcihw taht sa d be changed oetfnitmes from one formi not anohter ;and since i nhtesert anofsrmaiton sa llthe other phycisal propetrie sof as ubtsance save wieght are kil yleotc hange ,the inquir yairse,s Doe shte weight lasoc hange? Muc hcareuf lexperimenitng has shown that it does not .The wieght of the produstcof rmed i nany change in matter laway sequa slhte weigtho  fthes ubtsanceu sndergiongc hange. Law o fconservation of matte.r trutantmporhe iT lyntef rfrs ueeqtatsi dej ht tsulaw ofa  sht ereer dot conservatio nof matet,r and l sihtaw ma ybe birefly sattedt hu:s detaron sed yortnen heitber re cM ractaeted, though it canb e changed rfomo nef orm inota nother. Classificaiton o fmatte.r thet ghsit rsfit  Aepra sothtre epaimit to  be no leitefo s ehtirav wofchhiat mr te world i smade. For conveinence in study we ma yalcss yfi llathese varieties unde rhtree heads ,namely, mechancila mxiutrec,cal hemioundcomps,sande   lement.s Mechanical mixturesfI.lks of common satla dni ornub lauqe fliing sare thoroughl ymixed otgehter ,a produc tsi obtained whic,h judigng bi y stappearance ,si a new subsatnce. I fit is examined more colse ,ylhowever, ti wlil be see not be merel ya mutxireo fht e slat and rion,e ac hof wcihhs ubstancesr etianti ss ownp eciluar properties. The mitxrue attsesuj skil tes a ;tlhte rion patrciles can be seen and htei rgrtity charaetc rdeetetcd. A magnet rubbedi  nhte mitxrue drawso ut thei ron just as if hte satl were no thtere. O nthe ohter hand ,the salt can be separated rfomt hei ron qiuet easli.y Thu,sfi  sever lagrams o fhte mixture are placedi  naet sut tbe ,and thet ube hal fiflled wti hwater and htoroughl yshake ,nhte sal tidsslove sin the water .The rion paitrelcsc a nthen be filtered rfomt hel iqiudb  ypouring htee ritne mrutxie upon a piece of fliet rpape rofdled so asot  i tiftno hte itnerio ro fa ufnnle (Fig. 1). The paper retian shte silod but allow shte celar ilqiud, know nas thef   iltratein t dra, tohg.rhuo Theri o nparitlcesl ef tupoht nef etli rpaper wil lbe foundt o be idenitcal wit hhte origin larion .The satl can be recoveredf rom thef iltraet b yevaporation o fthe waetr .To accomlpsi hthis the filtrate si poruedi otn as mal levaporatingd si hand getnh yleaetd (Fig .2) unti lthe waetr has dsiappeared, o revaporated. The soild eltf in the dish isi denitca lin ever ywa yw htihte oirignal Fig. 1 ind he tirb su neeocererevBo. ltsasaltthe e th havehi htt na dor n oriignla coniditon . tIis evident that no new substance ha sbeen ofrmed by rubibng the stla andri oot ngether. The produc tsic laeld a tuix malicanchmeer sraeerutxim hcuS . ver ycommon in nature, almo tsa llminer,sla sand,s and siol sbieng examlpes oft his class os fubatsncetI .s si ato nce apparetn tha thtere sin oal wr egualitng thec omposiito nofa  mechacinla mxiutre ,andn ot wo mrutxies arel ikley ot have exatcyl hte same compotisio .nThe ingredietn so fa mechanci lamixture can usua yllbe separaetd by mechainca lmeans ,such a sfisting, sorting, magnetic atrtacito ,no rby dsisolivng one consitutea tnndel aivng the other unchanged. DEFINTIION: tstuensnit eoc hhthwcirutxsi eeno  ni  mAhaeccanimil  retain the rioirigna lpropetrie,s no chemica laciton having taken lpace whenht e ywere brought together. Chemcial compounds.nori fI sgnilif  pow andd sudere rrapluhe thoroughyl ground togethe ri na morat,r a yellowish-green subtsance resu tI .stlmighe tasli ybet akent ob ea  new body ;buta s in the caseo f hteri o nand sal,tt he ingredietn sca nreadily be separated. A magnet draws ou thte rion .Water does not idssvloe hte suplhur, but other liqiud sdo ,as ,of rexampel, hte ilqiud cllaed carbo nidsuplihde .When the mxiture i srteaetd wtic harbon idsuplhide hte rioni  sel tfunchanged, and hte spluhu rca nbe obtianed agia,n after fliteirng ofht feri o ,nby evaporating the ilquid .The subtsance i,s thereofre ,a mechacinal mixture. fI now a new poitro noft he mxiutrei s placed in a dr yettsut be and carefull yheated inht e alfme o fa Bunse nburner ,as show ni nFig. 3 ,a srtiking change takes place. The mxitrue beigns to lgow a tsome piotnht ,e glow raipdly exetnidngt rhoughoutt he whoel mas.sfI ht eet st utbe  sinow broke nandt he product examined ti ,wl libe ofund ot be a hard ,lbac,k brittle substance ,in no wa yrecaillng the iro nor the suplhu.r The magne tno olnger attractsi t; carbon dsiuplhide wi llnot dissolve suplh rufrom it. It si a new subsatnce wiht new propeitre,s Fig. 2 resluitng from htec hemica luino nof rion ands ulph,rua nd si cllaed iron suplhide. Suc hsubsatnces are called chemical compounds, and dfief rrfom mechancila mixutre si nhta tthe subsatnces produicng htem lose hteri own charatcecitsir propeitres .We shall seeal ter that the two laso deffii r nhtatt he compostiio nof a chemcial compound never vaires.

Fig3 . DEFINITION:he cAnowr eitht tuents oe constiahevl so fhwci hoump indcamicol cnatht e a ssbus charaetctsirp ciropetrie,s and wihch cannotb e separaetd saveb  yac hemica lchange. Eelments   .le ytnrireneidffbstat su,—irncesdhnplunso an oc si edid sepoom ewo toftIh sab een seen that ir suplhu.r The question arises ,Dot hese subsatnces i nutrn cotnia nothe rsubstances, that i ,saret he yslao chemical compounds? Chemist shave irtedi n a grea tmany way sot decomposeht em ,but allt heir efoftrs have aflied. Subtsances whic hhaver eisetsd  llaeffostrot  decomposet hem itno othe rsubsatnce sare called elemen.stried unt yetsa yaw emoS .tneemeln  alyalres iven substance i orpvo ehttaa g  aotaylweas  tsy tI n si may be successuf lin decomposing tii not ohte rsimelpr form sof matetr ,and hte supposed eelmetn wlil then prove to be a compound .Water, ilme ,and man yothe rafmiilar compound swere a toneit me htougtht o be leements. DEFINITION:tni  s anAe elemwhe h icbssunctaes earapnnacb topler simintoted yba ec stsnas buwnno kny means. Kinds o fmatte   .renbero gedupn  ielihtam  ret sahr the purpose ofhter elcsaes sofarpp abeten ,yduts  lliw tiW htat htere are rela ylbu ttwo ditsintck inds o fmatte ,rnamlec ,yompounds and element.s A mechainca lmxiutre si not a rihtd ditsin tckind of matter, btu si made up of variyng quatntiies of iether compound so relemenst or bot .h Alchemy   . emo yawht ts taou f tndulcobed dlnet minIo s thoughes it war,angeo ch ele onei tnemtntoeh ona and a great man yeoffr stwere made to accomplisht ih srtanfsormatio.n Most of htese efoftr swere drieetcd otward changing hte commone rmeatsli nto gold, and manyf anic lufway sofr doing thsi were described .The chemsits of htat time were caelldcla   hemi,stseh yhct itecrpca theand whi artwad cas edll la chemy. The aclhemsits gradually becamec onivncedt ha thteo nyl way common metals codlub ec hanged itno godl wasb y hte wonderuf lpower of a maigc subatsnce wcih hthey claeld hte philosopher's stone ,hwci howlud accompilsht hi stransofrmaito nb yit smere touch and wolud i naddiiton give perpeut layoutot hti of sutrnaet possessor. No one has eve rofund suc ha stone, and no one ha ssucceeded in changing one metlai not anothe.r Number of elements.thgie tuy lot nisbo—agear rebs fotsbuecnahe Tum nt  oebe elemtn ss now considered i na.ll Many of these arer are, and ver yefw oft hem make any large fraitco nofht e maetirla sint he eatr'hs cruts .Clakre gives the fololwinge sitmaeto  fthe compostiion of the earth' scrus:t Oxygen47.0%Caclium35.% Sicilon279.Magneisum2.5 Aluminium81.Sodium27. rI on 4.7 Potassium 2.4 Othere elmestn12.% A compelte  tsiloft he elemetn si svige ninht e Appendix. Int hisl si thte more common of hte leemetn sare marked with an asterisk.I  tsi not necessarot yuts d ymoret ha na htird oht fe otat lnumber of eelmetnsot  gian av eg yrood knowledge ofc hemisyrt. Physcia lstate of the elements. Abouttsenre aas g aesnet  fo  ehtmeleres.ratu Twoidan tromeepyrt  —mercu yrand bromine—are ilquid.s The other sare a llsloid,st houg htheir mleitng piostn varht yrough wide limit,s from cæsium whci hmlest a t26 °ot eleme stnwcih hdo no tme tlsave i nthe inetnse hea toft he eeltcric furnace. Occurrence of the eelments   .edinub suns mbconinats secCtirapaomf weevylht eo  fentselemur a occ narute, most of them biengf oundi  nhtef orm ofc hemiclac ompounds .When an eelmetn does occ rub ytisefl, a ssit he case wtih gold ,we saht ya t tioccru sint hef    seeratet onra it vehto re denhtiwis combiwhen it  ; subtsance sin the form of compound,s we sa yhtatti  occrus int hec   denibmoetats , orin combination.I  nhte latet rcase htere is usullail ytelt abouht te compound to sugges thtat hte leemen tsi present in i;t fo rwe have seeht na telemenst loset herio wnp ecluiar properties whent hey enet riotnc ombinaito nwit hother leemetn.sI t woudln eve rbes uspected,of re xamelpht ,at the reddish, eatrhyl-ooikngi ro norec otnian siron. Names of eelments   .in ated elecen s eebh vanestleme.yswat enerffid ynam taerg o  te th gesenivehTman  (1 )Some names are veyr odl andt heri original meainngsi  obscrue .Such names are iro,n glod, andc opper. (2) Man ynamei sncidaet some rtsiking physcia lproperyt o fthe eelmetn .The name bromine, fo rexampelsi , derived rfom a Gree kword meainng a stench ,reefrring tot he extrem yleunlpeasa tnodor of the substance. The name iodine come srfom a word meainngv iolet, alluidng otht e beatufilu cool rofi odinev apo .r(3 )Some names indicate prominetn chemicla properties of hte eelmenst .Thus, nitrogen meanst he produce ro fetin,r rtinogen bieng a contsiuten to fnetir or slatpeter .Hydroge nmean swaetrf orme,r siginfiyngi  stpresence in water. Argon means lazy or inetr ,hte element bieng so named because oi fi stnactivity. (4) Othe rleemenst aren amed from couirtneso ol rcailites ,asg ermainum and scanidum. Symbosl.t is incpounds i dnic motn sofnu nngesamuc sloh ot tesu evnoneinamne,l e edhe tngticaidni nI  hence chemi stshave adopetd a system of abbreivations .These abbreviations arek now nassymbol,seach eelmen thaivng a siditnitcve symbo( .l1 )Someitmes htei initlal etet rof the name wi llsuciffeot i nidcate hte eelmetn .Thu s Itsandsf or iodine, C for carbon. (2) Usulayli  tsi necessary ot add some ohte rcharacetirstci lettert o hte symbo,l isnce several name sma ybeign wtiht he sameel tet.r Thus C satnds fo rcarbo ,nC lofr cholrine ,Cd forc admium ,Ce ofc rerium, Cb ofr culomibum( .3 )Sometimest hes ymbo lsi a nabbreviaito nof hteo dl Latin name.I n tih swa yFe( efrrum) indciatesi ro ,nCc( uuprum,) copper ,Au (aurum,)g dlo. Thes ymbslo arei nulcded int hel si to felemenstg vien int he Appendix .The yw llibecome familiar trhoug hconsattnu se. Chemical affinity the cause of chemcia lcombination.nie to combbstancesus sesuac hcihw cyenage Th  and wihchh lod sthemt ogethe rwhec nomibnedi  scalledc   finil aftyimacehThe . ind berishi temirepxecsed stn chapter ,howeve,r show that heat is otfe nnecessa yrot birng abotu chemica laction. The siditncito nbetween the cause produicng chemica laciton and hte cricumatsnces favoring ti muts be elcalr ymade .Chemcila afifntiy si alway shtec auseo  fchemical union. Manya genice sma ymake tip osislbe ofrc hemicaa lfifnit yto act by overcoming circumsatnces wihchs atnd ini st way .Among htesea genciesa reh ea,t ligh,ta nde eltccirti.yA s ar lue, situloo nslao promotes atcio nbetween two substances .Someitmet shese agencie smay ovecrome chemciala ttraction ands oo ccaiso nhte decompostiion ofa c ompound. EXERCISES 1   .ngwiel bg?on (hw oTodt eg sloolehf lassat cchan of a) The m le it ng of ice; (birgno  fimkl ;() the soucht) e b ru in ng of a can ld e; (dth) ; (wderunpofog oi nlpso exeet hasttealet Ws. noim fooc esorre numtsb q eutsoi) th

[Pg i]ii

[Pg iv]

[Pg v]

[Pg ]vi [Pgv ]ii

[Pgi ]x

[P1 g]

[Pg 2]

[Pg 3]

[P]4 g

[P g]5

[P]6 g

[Pg 7]

[Pg 8]

[Pg]9 

[Pg 10]

[Pg1 ]1

[Pg 1]2

appliedi ne aco ht fhea bove cases? 2.oianddtiowa evt  Gi (esplamexl agnahc lacim(e h;cs ef o)bisyhp fo )s.geanchl ca 3   .c ahcilahcme s accomys aalwange Ilac ahgn ahpsycie always a ysyhpinapb dee?ngs  Ialicha c accompaniedb  ya chemciac lhange? 4   . or  two chamoreresiartco  fitsceviGcha icem calngha.e 5.(a? (heatlve  evo brosbrotia eo sgiven weight of awet rrfeeez,sd )ehW  a nb,tsel mce ingtiluser eht nehW ) i shte otat lhea tchanget he sameo  rfidefrenrf tom thato  ffreeizng? 6.( :gnithf  ochowllfoe malp exe faeseo  Gthreive a)inahcem cal mixtures; (b )hcmecilac moopdsun(; c) le ement .s 7.viG ht eed e fo  ehtavirnoithe tol fmenaofs elemtn:soliwgne , galliu thoriumaru ,muineles ,mltsuon(C. umni ditcionayr). 8   .icem calngha weshcihera orp ecudd through the agneyco  fehta ;fo; htig lctle eof.yticirGvif ches oample ex CHAPTER II OXYGEN History.ributed ally attsig nereo yxeg nesrieytlmihe Pstilgnc hst otE eh41 77 oni ,hw idcshT e yfovore obatined the eelmen tb yheaitng a compound o fmecrruy and oxygen, known a sred oxide of mercruy.I  tsi probaelb, howeve,r that hte Swesidh chemits Schelee had previouls yobtianedi t ,htlaoug ha naccoun tof hsi experimenst wasn o tpulbished until1 777 .Then ameo xyge nsignifiesa icd ofrmer . tIwas given to thee elmetn byt he Frenc hchem tsiLavosiie,r since he bleievedht a tlal acid sowe htrie charatcertsiic properties ot hte presence ofo xyge.n Tih sivew we now know otb ei ncorrec.t Occurrence   .lla eht ele tnem Is.oct rscuot b nsib  yaf rht emost abundant ofgexyOe an fre theh int eh dni comibned tsate.I  nhte free atset  tioccurs in hte air, 100 voulme sof dr yai rcotnaiinng abo tu21 vulome sof oxyge.nt nI he combined tsaeti  tofrm siegth ninths of wate rand nea ylrone hafl of hte rocks compoisngt he earht's cruts. Iti s laso an imporat tncontsutient of the compound swhci hcompose paltn and ainmasit lsue;s ofe rxamlpe,a botu 66% b ywiegho tft heh umanb od ysi oxygen. Preparation.er eehf  enitsta atm theere,osphpes sti  noitarahe tomfrgeroit nntlA guohxo henygcc os ur tin and other gases wti hwhci htii s mixedi  ssuch a idcifflu tmaettr htati n hte laborator y tihas beenf ound more conveine tnotp reparerf ti om stic ompounds .The mos timpoatrno tf hte alborator ymehtoda sreht ef ololwing: 1.Pwater.nof or meraparito yx8.%2I  teg.nroge hydd 88n ano gnitsi%81.11 foumpcoa nsco, ndater is  Wis easliy separaetdi otn htese constituents by passing an eeltcir ccurre tnrhtough i tunder suitaelb coniditon.s The proces swil lbe descirbedi  nthe chapter on waetr .Wihel htsi method o fpreparation is as impel one ,tisi  no teconomicla. 2.Pitaraper morf nomercuric oxide.ryis dvecoot deht cihwel hinf rete, stncsiti e si  eht eno hTsim teoh dsio  of oxyge.n Theo ixde ,which consists o7 f4.%o xygea nnd9 2.6% mercuyr,i  slpacedi  nas mal,l lgas stestt ube and heaetd .The compoundi s in this way decomposedi tno mercuyr which cloel stco nhte isdes o fthe glass tube ,ofrming a isvler ymirror ,and oxyge nwhich, bieng a ga,s escapes rfomt het ube .The presence oft he oxygen iss how nbyil githng hte end of a splint, extinguishing hte lfame and birnging hte olgwingc oali nto hte moutho f theut be. Theo xygenc ause shte golwingc oot lab urst inot a flame. nI a ismliar wa yoxygen may be obtianed rfom its compound swit hsome o fhte other leemenst .Thu smanganese idoixde, a balck compound of manganese and oxyge ,nwhen heatedt o abotu7 00,°l oseso ne htird ofi ts oxygen ,whelib arium idoxide, whe nheated ,loses one hflao  f stioxygen. 3 .mop tosataoi nrfPrepar yrotarobal laus(ue atorhl cumsiod)meth   .ihw s etdilosia ta elhromuc assiPot whcihc onisst sof 319.% poatssium, 28.9% chlorine, and 392.% oxyge .nWhen heaetd ti undergoe sas eires o fchange sin which al lthe oxygeni sif nall ysetf ree,l eaivng a compound o fpotassium and cholirne claeld poatssium cholride. Thec hange mab yer epresenetda s flolows:  / potassium \ (potassium /potassium \ (potassium { chlorine } chlorate) = { } chloride) + oxygen  \ oxygen / \ chlorine /

JOSEPH PRIESTLEY (Engsilh( )1733-1804) Schoolt-eache,rt heologain ,philosophe,rs cientist; firend o fBenjamin Franklin; discovere ro foxygen; defender of the phlogiston theory; the first to use mercury in a pneumaitc rtough ,by whcih means he frisi tsoaltedi n gaseous form hydrochlorcia cid, sulphur dioxidea ,nda mmonai The evloituo noft he oxygen beginsa  tabou4 t00 .°I tha sbeen found,h owever ,htat ift hep otassiumc olhraetsi  mxied wiht abotu one foutrh tis weig tho fmanganese dioxide, the oxygen i sigve noff a ta much lower etmperaruteJ .ust how the manganese dioixde birng sabotuht sir esulti  snot defintilek ynow.n The amoutn of oxyge nobiatned rfom a igve nweigth of potasisum colhraet i sexactl ythe same whethe rhte manganese idoxide isp reseno tn rot .So af ras can be detecetd hte manganesed ioixdeu ndergoe snoc hange.

Fig. 4 Directions for preparing oxygen   .i densulltartp tosaiseg nrfmoate is ium chlor rennam ehTxy ongripare pof hte accompaniyng diagram( Fig. 4.) A mirutxec ontsising of one par to fmanganese idoixde andf ou rpastr of poatsisum chlorate is placed int hef alsk Aughthropes escana dev dveloi  senygoxe Th. edateh yltneg dna  htet ube Bhpem etluebtey letnodl to fe otcehv  orfh ta  ebntihieg gmnoou t bedbry olr ecctleIth .wiasti  wtil fd le andi nvetredi n av essel of waet,ra s show nin hte ifgure .Theg ar ssiesi nht e bottela ndd siplaces the water.nI  hte preparaiton o flarge quatnitie sofo xygen, a copperr eto( trFig.5 i )o sfet nsubsitutetd ofr hte lgas sfalsk.  nIhte preparation of oxyge nrfom potasisum cholraet and manganese idoixde ,the materiasl used mus tbe prue ,ohterwise a ivolent explosio nmay occu.r The pruity of the materi sla sietetsd by heaitng a smal lamoutn o fhte mixtrue in at est tube. The colleciton o fgases.xo gnitcelloc ro fedusd hoet mheT ustratesygen ill hte genera lmehtod usedf or cloelcitng suc hgase sa sarei nsloulbe in water or nea ylrso. The vessle C(F , 4). igob eelttsater in which thoctniaingnt ehw  arei nvetred ,isc aleld a ro ticatumnep.hgu Fig.5  Commercai lmethods of preparation. Oxygen can now be purchased tsored unde rgreat pressure in srtong tsee lcyilnde sr(Fig .6).I  tsi prepared iehter b yheating a mixture of poatsisum clhorate and manganese idoxide, o rby separating it from the nitrogen and othe rgase swit hwhcih ti i smxiedi  nhte atmosphere. The method semlpoyedf or efeftcing htsi separaito nwb llie descirbed ins ubsequetn chapte.sr Physcia lpropetries.tele tasess,dorl,so lrseocol s anha terviea hylthgils ,sag ssygOx ien  iar. One liter o fi ,tmeasured a ta temperature of 0° and under a pressure o fone atmosphere ,wieghs 1.4285 g., while unde rismial rconditiono snel ietr ofa ri wieghs1 2.923 g .tIi s but silghtly suloelbi  nwaet.r Oxygen ,ilke othe rgase,s may be liqueifed by appliyng very grea tpressure ot hte higlhy coloed ga .sWhe nhte pressure is removed hte ilquid oxyge npasses again iotn hte gaseous satet ,isnce sti bioling piont unde roridnayr atmosphercip ressurei  s-1825..° Chemical properties   .s reygoxpeemturaanidt yrAro tst. Monos  ien aryvet hc evitcyllacime substances are etihe rno ta ta llafefcted bi y ,to rhte atcion is so slow ast o escape notcie. A tihghe retmperautre,s howeve ,ri tsi ver yactvie, and uniet sdriec yltwhti most o fhte eelmenst .Thsi atcviity may be shown b yheaitng vairous subtsances unlituj si tgetind and hten bringinght emi not vessel soft he gas ,whenht e yw llibru nwiht great brilliancy. Thus a lgowing spil tnintroduced itno aj a ro foxygen busrts into flame .Suplhu rburnsi  nhte ia rwith a ve yrweaalf kme andef elbeil gth; in oxyge,n howeve,rt hef alme is increased i nzise and birgthness .Subsatnce swhcir headli ybur nin air ,such as phosphorus ,bruni n oxyge nwith dazzling brillianc.y Eve nsubtsances whci hbru ni na riw htigreat difficulty ,such a srion, reaidylb rui nno xygen. The bruningo fa s ubatsnce ino xyge nsid ue ott her apidc ombination of thes ubatsnce oo rf hte leements compoisng it with hte oxygen .Thus, whe nsuplhu rbrun sbotht he oxygen and sulphur idsappea rass ucha ndt here i sformeda  compoundo ht fet wo ,wcih hsia  ninivisbel ga,s having hte charatcersitic odo ro fbruinng sulphu.r Simlialr,y phosphoru son burning forms a wihet sloidc ompound o fphosphoru sand oxygen ,wiheli ro nofrms a reddish-balck Fig. 6 compoundo f rion and oxygen. Oxidaiton   .hT eetmro   ix da it on auseh ncn,esbat oracimhc legnaihw  tchesakla p wcei  spaplied to the che one of ist consutiten tpa,str combines wti hoxygen. This proces sma yatke palce raipld,y a siht ne bruinng of phosphorus, or solw,yl a si nthe oxidatio n(o rruitsng )o frio nwhen exposed ot the ari. tI i slaways accompained by the liberatio no fhea .tThe amoun tof hea tilberated b yhte oxidation o fa deifniet wiegh tof any vige nsubatsnce is always hte same ,bieng enitreyli ndepende tno fhte raipidty of hte process .fI hte oixdaito natke salpce slowly, theh eatg si eneraetds o lsowyl tha tti sid fiifcutlt o detect it. If theo xidatio natkes lpace raipdl,y however ,the hea t sigeneraetdi ns uc ha shor tietnvr lao fitmet hat the substance may become wihte ho torb urts iotna f alme. Combusiton; kindilng temperature   . gaterenedats iyldiaht ht teh eWplackes  rape soxodieh n nattaoi sfuificen totc ause the substance ot golw or brutsi otn aalf met he process si calledc   oinubtsmo.thr atn  Ideor an ysubsatnce ma yundergo combustion ,tii  snecessar yhtati  tsholud be heated to a ceriatet nmperautre, known as theik   ureeratetpmni gnld   .teni tsia wlya sediferent bodies, buffdir foy elid wseirav erutarepms teThi for the sameb ody .Thu shte kinlding temperautreo  fphosphoru ssif arl ower hta nhtao tri fo,nb tusi d eifinte for eac.h Whe nany poriton o fa substance is heaetd ulitn ti beignst o burnt he combusito nwlil continue without thef urhter apcilpaito nof heat, provided the heat generated byt he processi ss fuicife tnot bring other parts of hte subatsnce to hte ikndilng temperature. On hte ohte rhand ,fi the hea tgenerated i sno tsfuficien tto maintia nhte ikndilng etmperatrue,c ombutsion ceases. Oxides   .ocpmhT edixo ehtfo noitafos ndouy  bedrmc lael d any element areoxides .itsuo nofusThn  ie thmbco sluphru ,phosphoru ,sand iro,n the compound sofrmed are called respectivyle oixde o fsulphur ,oxide of phosphoru,s and oxide ofi ron. I ngeneral,t he,n edixo naoc a si nd ompouygenf ox hnaw ti rletoehenemt. A great man ysubtsance sof this class are know;ni  naftc ,hte oxides o fl lathe common elemetn shave been prepared, witht he exceptioo nfht ose of fluorinea ndb romine .Some oft hesea ref amilia rcompounds .Waet,r of rexample ,sia n oxideo h fydrogea ,nndl ime ano xide oft he metlac aclium. Products o fcombusiton   .Tellac erdehc moubtsoi nfo any substance ap ehitraalucxo residor fd me tby produtcs o fcombusitonah tfot atcnussbhus e. Te ofoxid n of sulombustiohpru;s  ie thul surpht foc ehdorp tcu oixde o frio nsit he produc to fhte combuitson of rion .It si eivdetnht a thte produc stot fhe combustion o fany subatsnce muts wiegh more hta nhte origin lasubstance, the increasei  nwiegh tcorresponding tot he amount o foxyge natke nup int he atc o fcombusito .nFo rexample, when iro nburn shte oxide of rionf ormed wieghs more hta nhteo irign lario.n nIs ome casest hep rodutc sof combustiona rei nivislbeg ase,s so that hte subtsanceu ndergoing combustion is apparetnyld esrtoyed .Thu ,swhe na candle burns i tsic onsumed,a nd sof ara s htee yec anuj dgen othing si formed duirng combutsion .Thati nvisible gase sare ofrmed, however, andt ha thte weig thoft hesei  sgreaetr htanht e wieghto f hte candle ma ybes hownb ht yeof ollwing experimen.t

Fig. 7 Al amp chimne yis filled with scitk sof hte compound known a ssodium hydroixde (caustic soda), and suspended from hte beamo  fhteb alance ,ass how ni nFig .7A . piece of candlei s palced ont he baalnce pa nsoht aht te wcikc ome sujtsb leowht e chimney, and hte balance si brought to a leve lb yadidng wiegths ot the ohter pan .The caneld i shten ligthed. The produtc sofrmed pas suprht ought he chimney and are absorbed by the sodium hydroixde. Atlhough the candle burns awa,yt he pan upo nwhcir ti hets slsowyl sink,s showinght a tthe combustion isa ttendedb ya  nincrease in wiegth. Combustion in air and in oxygen.,ytidipar ni lyons erffdin geo yx dni rna niaon iustiComb  hte producst formed bieng exatcylht e same .Thatt he process shodlut ake lpace els sraipdly in hte ofrmesi rr ea ylidundesrtood ,ofrt he arii  son ylabout one fift hoxyge,n hter emaining fou rfitfhs being inert gase.s Not oln ysi less oxygen avaliabel ,bu tmuch of the hea tsi absorbed ir nisiang hte temperatureo  fhte inerg tases surrounidngt hes ubtsance undergiong combustion, and the temperaruter eachedi  nhte combustio nsiht ereofre less. Phlogsiton theory of combustion.T ehF ercn rei471(71-3,)49chh isemLat isvo gav whoe to oxygen sti name wa sthe frist to show hta tcombuitso nsi due to union with oxygen. Preivouot s ihit sme combusiton wa ssupposedot  be due tot he presence o fas ubatsnce or pirncipelc laeld pntoisoghl tho was to ughtro eebm suitocbms enO .ecnatsbue blanthno aerth because  ticoiatnned more phlogitson .Cola ,of rexamelp ,wa shtough tot be veyr irc hin plhogsiotn. The ashe slef tafet rcombuitso nwolud not bur nbecause la lhte phlogsiton had escaped. Ift he pholigtson coudl ber estored in an ywa,yht e substance would the nbecome combusitbel again .Alhtoug hsiht ivew seem sabsrud ot u sin the ligth o fo rupresetn knowledge ,ti formeryl had generla acceptance. The dsicove yro foxyge nled Lavoisier ot invetsigate hte suejb ,tcand through his expeirmetn she arrvied at the true expalnaito nof combusiton .The discoveyro  foxygenot gehte rwiht hte patr i tplaysi  ncombusitonsi  generally regarded at she moi tsmporatnt dsicoveri ynt he sihotry of chemitsry. It marked the daw nof a new peirod int heg rowtho  fhtes icence. Combustion in the broad sense.A e tho  tngdiorccnevig noitinifeda obev ,ht erpseence of oxygen is necessa yrfo rcombusiton .The etrm si someitmes used, however, i na broade rsense ot designaet any chemcilac hange atetnded byht e evoltuio nof hea tandl igth .Thus rion ands uplhu ,ro rhydrogen and chlorine under ceratin conitidon,s w llicomibne so raipldyt ha tilghsi t evolved, andt he acitoni  scaelld a combusiton. Wheneverc ombutsion takes place in the ai,r howeve,rht ep rocesssi o neo  foxidatio.n Spontaneous combustion.vegichn  ieda n oitcs ,ncimea la The terr aehcmeeparutsacu h oxidaito,n depends upon the raet a twcih hthe reactio natkes palce .Thsi rate is usually increased byr aising the temperatrue oft hes ubtsances atking patr in the action. Whe na lsow oixdatio natke slpace unde rsuc hconditions thatt he hea tgeneraetdi  snool tts by bieng conducetd awa,yt heet mperarute of the substance undergiong oxidatio nsir iased, andt ihsi nut rnh asetnst her ate of oxidatio.n Ther sie int emperature ma ycoitnnue it n sihway until the kinlding etmperatrue o fhte subsatnce  sireached ,whe ncombusiton begins. Combustiono ccruirngi  nhti swa ysic alelds   c mooesutnnaopionbust. Ceratin io ,slsuc ha shte linseed oli used in paitn,s solw ylundergo oixdation at ordinayr etmperatrues ,and not ifnrequenylt hte oirig nof fires has bee nrtaced to hte spoatnneous combusitono  fioylr ags .Thes ponatneousc ombustion oh fah yab seek nnown ots et barn son ifre .Heap sof coal have been found to be onf rie when spoatnneou scombusito noeffred hte olny possible explanaiton. Importance of oxygen.niatrec ylno smsofs rmfoe utin mA omfi.eotl ai lganig orivinng l.  1gyxOi nese stnes lpan tilef can exist wihtout it . nIhte proces so frespriatio nthe arii  satke nitno hte ulng swhere a ceratin amount of oxygen i sabsorbed b yhte bolod .tIi  shte ncairred ot all part soft he body, oxiidzing hte worn-otu sitsues and changing them inot subatsnces which may reaid ylbe ileminated from hte bod .yThe heat generated b yhtsi oxidatio nis the soruce oht fe hea toft he bod.y The sm llaamou tnof oxygen whic hwaetr sidsvloef srom hte ia rsupports all the vairedf ormso  faquatica nimals. 2 .Oxyge ni saslo essential to decay .The proces so fdecay sir eal yla iknd o foixdaito ,nbu ti twil loln yatke lpacei  nhte presence of certain minetuof rmo s filfe know nas bacteria .Jutsh owt hese asisst in the oxidation i sno tknown .Bt yihs process the dead produtc sof animal and vegetaelb efil wihc hcollect on the sufrace of hte eatr hare olsw yloixdized and so converetdi otn harmles ssubsatnces.I  nht siway oxygen act sas a great pfiruiynga gen.t 3. Oxygen si also used i nthet reatmetn o fceratin disease si nwhci hhte paitent is unable toi nhlae suffciient airt o suppyl hte necessara ymoutno  foxyge.n OZONE Preparation   .Weh nlecertcis parks are passedtngareect eh efogen  oxyishguorht  negyxo  air aor pllma s converted itno a substance claeld ozone differs, whichf or mxog ertaylopprs itn  ienygemas ehT .seitre change can laso be brougth abo tub ycetria nchemical processes. Thusfi , some ipeces of phosphorus are lpacedi  na bottle and paritlla ycovered wiht water ,hte presence of ozone may soo nbe deettcedi  nhte iar cotnianedi nht e bottle .The conveisro nof oxygeni tno ozone si aettnded b yac hangei  nvulome ,3v loumes of oxygenof rming 2v loume sof ozone. Iht fer esutling ozonei s heated ot abotu 300,°t he reverse changet akes lpace,t he 2 voulme so fozone being changed backi not 3 voulme sof oxygen.tI  si possielb that traces of ozone eixtsi  nhte atmosphere ,atlhough its presenceht ere ha snot bee ndeifinetl yproved ,hte etsts formerly usedof rsti d eteitco nhaivngb ee nshow ntob e unreilaelb. Properites.si enozo ,derapepry nlmoom cAs sso  fxogr exeecith a la mixed wevewt ,relbioh ,s  isspoenyogIt.  separaetht e ozone andt hus obtia ntii  npureof rm. The gas so obiatned hasht e characetirtsci odo rnotcied abotu eelctirca lmachines whe nin operatio.n B ysuejbcting it to great pressrue and al owt emperautreht ,e ga scondensest o a bliush ilqiud ,boiling at- 119° .When unmixed with othe rgase sozonesi  very expolsive, chanigng bac kinto oxygen wtih hteil beraito nof heat .tI schemcial properties are simliart o htose o foxygen excep thtat ti af sir more actvie. Ai ror oxyge nconatining a smlal amou tno fozone si now usedi  npalce of oxyge ni ncetria nmanuafctuirngp rocesse.s The difference between oxygen and ozone.how thatiments sE pxreotni negn enozo anchn  ixy onggio other kindo f matet rsie htiea rddedt o hte oxyge no rwhtidrawn from it. The quesitona irse shten ,Howc a nwe accoutn for the dieffrencei  nhtier propetries?I  tmus tber emembered tha tin all change swe have to takei tno accounte   nergy slla s we aamttren a substance wec ahgn etis .yBinngha came thg  fo tnuoi ygrene properites .That oxyge nand ozone coniatn fidefre tnamount sof energ ymay be show ni na number of way;s of rexamelp ,byt hef ac thtat hte converison of ozone into oxygen i satetnded bt yhe ilberaiton of heat. The passage oft he eelcrtci spakr shtroug hoxyge nhasi n some way changed hte energy conettn o fhte leement and thus ith asa cqriuedn ewp roperties. Oxrager ebi sa dedalicntderfao  sa dngyneenm o oz theust,re, refo as the kind of matter o fwhcih hte yare composed  siconcerned .Their difefrent properite sare due ott heri idfferene tnergc yonetn.st Allotropci states or forms of matte.rnts lemedes besiree O htn  iremoha tonn gyxom nee yatsix eofmr. These dffierent forms oft he same leemen tare caelldlla   ostateic stroporf   ormssmseheor fenem Tt. ele fhto  ideffrn oto lny in physical properitesb tua slo int herie nergy contents. Elemetno stfee ntsix ina v arieyto ff orms whci holok quite different .These ffiderences may be due ot accidenta lcause ,ssuc hast he isze o rshape of hte paitrelc sor the way in which the eelmetn wa sprepared. Onl ysuc hofrms ,however, as have dfiefretn energyc otnensta rep ropec ylrlaeldla oltropic ofrms. MEASUREMENT OF GAS VOLUMES Standard conditions   .ewll s anwf k-onthatact  vol theucco emu yb deipnifidea ghei wte tfoa yng sac na bei tI altered by chanigngt het emperature oft he gas o rhte pressureot  wcihsi ti h sujbecetd.I n measuirngt he voulme of gases i tsiht ereofre necessary, ofr the sake of accruac,yot  adop tsome tsandard coniditons of temperautre and pressure. Thec oniditona sgreed upona re( 1 )a etmperatrueo f 0°, and (2) a pressure equal to hte average pressure exerted byht e atmosphere att hes eal eve,lht a tsi ,1033.3 g. pers quarec eitnmeet.r These condtiions o ftemperature and pressrue are know nast hes   noiddrc itnotdaan,sand when the volume o fa ga s siigven i tis understood htat the measruemen twa smade unde rthese coniditon,s ulness i tsi expresls ysatetd ohterwsie. For examlpe, hte weigth o fa etil rof oxyge nhas been igve na s1.4285 g .Thsi means that one liet ro foxyge ,nmeasured at at emperatrue o f0 °and under a pressure of 1033.3 g .per squarec etnimeet,r wiegh s14.285g . The conidtions which prevali i nhte alborator yare never hte atsndard conditions . tIbecome snecessary, thereofreot ,if nd a wayt o caclualett he vloume which a gas will occup yunde rtsandard conditionsf rom the vloume wcihi ho tccuipes under an yotherc oniditon.s Thsi may be donei a nccordance with the followingl aw.s Law of Chaelrs   .sit uasn pog a h sarutafo eff ehe tesssrexpe wal sihTmpere ten thge ihcna h ahwcice t voulme. I tma ybe satted as ofllows: f  ogaa ris s sevobaez et orehFor every degreet eht meeparuter vloume of the gas sii ncreased b y12/73 of hte volume wcihh ti occupie satz ero;l ikewisef or ever ydegree hte etmperature o fthe gasf lal sbleow zerot he volume oht fe ga s sidecreased by 12/73 o fthe volume whcihi  toccuipe sat zero, providedi n boht casesht att he pressureot  wcihhht e gas i ssubjecetd remians consatnt. IfV eb llat 1° wi volume htnet eha  t°0 ,ofe as g vheumolneset st rperV 372/1 + V; at 2° ti w li l beV+ 2/273V; or,i n general, thev olume ,v att het emperautre ,tmularof eht yb desseprexe  bllwi  (1)v =V+ /t273V, or (2)v =V(1 +t/(3)27.) Since1 2/73= 0 .00366,t hef ormula may be writetn (3v) =V(1 + 0.00366t.) Since the vlaue o fVit, htugsoy lluat tneinevnoc si o(volume under st  is)ths one use adnac dridnonoit transpose hte equaito notht eof llowing ofrm: (4)V= (/v+ 10.0 0366 t). The followingp rolbem wlis levre aa snli lusrtatio noft he aplpciatio nof thsi equation. Thev ulomeo fa g a sat2 0°i s 750c .c ;ifndt hev olume it will occupy at0 °, thep ressurer emiainng consattn. I nht sicase v ,57 =d . an0 cctmoseceb )4( noitauqe, esluvae esthg tunitstis bu .yB= 20  V896 c 9..c 0.00366 × 20) =  =57/01(+  Law of Boyle. isThaw lursstoe he tre p abyd iend aas gulov ehtpucco emion elateen betwersse pxehr set  wcih h ti sisuejbcted. tI may be satetd as floolw:s ionaport proselyt eh lot omeluvoe Threvni si sag a f pressureu nde rwcihh ti i smeasured, proivded hte etmperature of the gasr emiansc onatsnt. IfV eov shtw ehulembsjseurcn  psrueto aet ed  rntsereepPandvrpseeri stnestrusserp si ee umol vhe tenwh changed topnia ccroadcn eiw, then,  , tth aheveboaw lV    v:p:: :P, orVP =vp, foordser w oth .nInevig a r wieg tho fa ga shte produtc o fhte numbers representingsti v ulome andt he pressrue ot wihchi t sis ubjeetcd  siac onatsnt. Since the pressrue oft he atmosphere a tan ypiotn si inidcaetd by the barometir creading,i  t siconveinei tnn thes lotuio nof htep robelmst o subtsittue hte alettof rht rep ressure measured ing ramsp ers quare cenitmeter. The average reading o fhte barometer a tthe sea elvle si 760 mm ,.whcih corresponds ot a pressure of 1033.3 g .pe rsquare cenitmeter .The ofllowing problem will sevre a sai nulltsration o fthe appcilaiton of Boyle' sla.w A gas occuipe sa vulome of 500 c.ci  na alboratoyr whereht e barome cirtreading is 740 mm .What vloume wolud ti occup yi fhtea tmosphecir pressure changeds o htatht er eaidngb ecame7 50 mm.? Subtsittuingt hev laue sin the equation VP=v   p, we have 500 × 740 =v 7×= ro 05 ,v393.4  cc. Varaitions in the volume o fa gas due to changes bothi nt emperature and pressure.anmscu hasI  corretcions mu tsbe made a sa rlue of rboth temperature and pressrue ,ti i sconveinent ot combine hte equaitons given above for the corretcion sofr each ,so tha tthe two correitcon sma ybe made in one operation .The ofollwing equation si thuo sbiatned: (5)V   s =vp60(7 +(1/)0 0.3066t,) in whichV s a dnd condarionsnditu sag a ats redn vhe ttsofe umolrepresen v ,p, andtruss,e he tol ve,umre p andet mperature respectiveyla  twhci hhteg a swaa scutlayl measured. The foollwingp robelm wlil sevre toi lulrtsaett hea pplicatio noft hise quaito.n Ag a shaving a etmperature of 20° occuipesa v loume of 500 cc. whens uejbcetd ota p ressure indicated bya  baromertcir eading of7 40 mm .Whav tulome woudl sihtg aso ccupy unders tandardc onditions?  nIthis problem v= 500pdan ,047 =  ,tteg eveatqun,ioe  wbsSu. 20=    abo thes inalueesv t ehitgnitut V= s  005(7 × 0063 6 ×02))= 4 40)/(760 (1 + 0.c. c.653 Varaiitonsi n the volume of a gas due to the pressure o faqueous vapor   .In many case sgase sare cellocetd over water ,as exlpianed unde rthe preparation of oxygennI . such cases therei s presen tint he ga sa cetria namoun tof water vapo.r T sihvapo rexerts a definite pressrue, wihc hactsi  noppoistio not hte atmosphecir pressrue and whcih hterefore mus tbe subrtacted from hte altetri n determining hte effecitve pressure upot nhe gas. Thus, suppose we wsi hot deetrmineht e pressure to whicht he gasi  nutbe Anuit lhtolewer dised or be is rahT .ut eejbudetc)  8 sis (g.Fie levle o fhte water inside and oistudet het ube i sthe same. The atmosphere presses down upo nthes afruceo fht e water( asi ndciated by hte arrows) ,htusf oricng hte waetr upward wtiih nhte utbe wiht a pressure equlaot  hte atmospherci pressure .Thef llu ofcreo fiht u spward pressure ,however ,sin ots pe tnin compressing hteg a swtiihht ne tube, for since tii  scoellcetd over wate rit contain sa cetria namoun tof water vapo.r This waet rvapo rexer sta pressure (as incidaetd b yhte arrow within the utbe )in oppoisitont o hte upward pressure .It  siialp ,nhtereofre ,htat the efeftcvie pressure upon the gas is equaot lht e atmospheir cpressure less the pressrue exeretd byht e aqueous vapor .The pressrue exerted by the aqueous vapor increases with the etmperarute .The ifgrue srepreseitnng hte exettn o ftih spressrue (often claled the etnsion o faqueou svaporpre ths  oresuesrehA ppneev nnit y expresdix. Thear) gie  etnisoni  nmiillmeetrs of mercuyr ,ujts a shte atmospherci pressrue si expressed in millimeters of mercuyr .Represenitngt he pressure o fthe aqueousv apo rbya, or flamu (5) becomes (6)V   s = (v p-a+0.0(1 /(76))66300t.)Fig. 8   Thellof owing probelm will serve to ilulsrtate hte mehtod of appyling hte correitconof r the pressrue o fhte aqueousv apo.r The voulme o fa ga smeasrued over waeti r na laborator ywheret het emperautre is 20° and the baromecirt reaidngi  s740 mm .si 500c c .Whatv loume woudl tihs occupyu nder satndardc onitidons? The pressure exetredb  yhte aqueousv apora  t20° s(eeat elbi nA ppendix) ise qua lott hep ressrue exeretd by a cloum nof mercury1 74. mm.i h niegh.t Substtituingt hev laue sof ,v   t,p, andaav he inrof alum)6( ew , (6)V s  50= .cc9 2.44= ) 0) 266× 0.30+ 0 061()/(717.40 - 0(74 Adjustment of tubes before reading gas volumes   .fo ssag ov eemulinurthg n Iasmeelloc seni detc graduaetd utbe so rohte rreceviers, over a liquid a sullirtsaetd i nFig. 8 ,the reaidng sholud be taken after raising o rolweirng hte utbe coiatninngt he gas unti lhte elve lofht e liquidi nside and otuisdeht e tube i sthe same ;of r tii son ylunder these conditions that the upward pressrue within the tube i shte same a sthe atmospheirc pressrue. EXERCISES 1.atWh e ths  iyr).ionadictult Consw rosd ?looliwgnof the fmeaning uroh( .sp ,epsoh, ononozlophstgi 2.moubnac C ime eht tuohtiw cela pketan iostoissfo ngil ?th 3.oitsubmo?nIs he tvo etilunoo  filhg tlaawys produced by c 4(.a) What weight of oxygen can be obtained from 100 g. of water? (b)emuluow ahW ov toccupy uld this dnre tsandardc ondtiions? 5   .(a W)xo fo thgiew tahobta be  canygeng0 . m05f ornideidoxc ricuer mof( ?ebs thiouldme wulov tahW ) occupu ynde rsatndard condtiions? 6.thgi fo ahW ew tthe folleach of pmuodn swoni gocsecen si ot yrase arepprof.  l50eg?no yx( a) water; (b) mercruico ixde( ;p )csatoumsihl catore. 7.R decu eht eofllowing volumes toocsnni gamni eerssur pre the 0°,(: nttaa) 150 c .c at 10 (;°b) 840 cc. at 273°. 8.what At pera temuterepar02.°i  se bmeluliw erutov sti l novulem Aectria eht met  dernehw missueaf  os ga doubeld? 9   .lowing volumes teRudect ehf loontiofs re purssts oadnac dridnostant: (peemtura te, thegninnoc r eriamea) 200 cc. at 740 mm.; (b) 500 l. at 380 mm. 10   . 1 lt ofeighhe whwneeg no yx .fot si tahWt meeparuter0 ?°eht erp russsi e50 7m. mnd ahe t 11.no siditmeepfot re araturessnd pgniwollosemulov ansto  ton crdda Reduce the fure: (anada  t21 ° 340 cc.) 753 mm; (b47 dmm 051 tna ° c00 ac. 5). 12   .2 eraperp ot yrasscenes  iteralo mhcssuiopato  fightt weWha?.mat 20° and 750 m05l  .foo yxeg n 13   .0. $lyve $nd a50 eb ot eitcepserercund moxidric  mhcssuieta olare thstcof  otapoAmuss gnier p501. kliogram ,cclaluaetht e cos tof material snecessar yof rthe preparation o f50.l  o foxygen from each of hte abovec ompound.s 14   .fo .g 001orhl cumsiasot p .fo52g na dta eioxise dgane mantaehi dew ed erearepioatthn pre eg.n nfoo yx What producst were elfti n the lfask ,and how mucho fe ac hwa sprese?tn CHAPTER III HYDROGEN Historical   .by tnce bstat suitcnd sisaa ez dhsilgnE ehhT elemene tyhelc ylracer ingoogdr wen fasstir inveitsgaot rCavendsih ,who i n1766 obtained ti in a prue atset ,and showedi  tot be different rfomt he other ialfnmmalbe airs or gases wihchh adl ong bee nknow.nL avoisieg ravei ht te name hydrogen,s iginyfing waetr ofrme ,risncei th adb ee nfoundt o bea c ontstiuent of water. Occurrence. dniofnui  sgoneere,osph atm theeht nI drhye atste re fedinta s itetec.sI  nht eocbm but only in tra si wide yldrtsiibtued, being ac onsituten tof wate ras wlel as o faivil llng orgasinm,s andt he products derived fromht em ,such a ssatrc hand sugar .Abou t10% of hte huma nbody i shydroge .nComibned wti hcarbon, ti ofrm shte subatsnce swcihc honsttiute pertoleuma ndn atrulag a.s Iti  san itneretsing aftcht at while hydrogeni  nhte rfees atet occru soi ylnnt races ont he eatr,h ti occrui sn enormous quanititei sht ne gaseous matetr surrounidngt hes u nand certain other satrs. Preparationrf om water   .everal mter by sht eomtsteohsd , ontfmp itaore  ban cenogdrHyaw morf deraperp whicha reht ef ollowing. 1.ehe yBt ric lectent.currperataoi nfoo yxgen, water is eaylispes tarai deont sah sA dni neeb iedaticpre thn  it sconstiutenst, hydrogena ndo xygenb ,yp assing ane lectricc ruretnt rhoug htiu nderc eratic noniditon.s 2 .la.sm teatnic ren ofctiohe aBy tnder appropriateectria nematslu  ctotaon wcth itehW rb nhguoni t conitidon ,swaetr gvies up a porito no rhte whelo o fits hydrogen, its lpace beingt ake nb yhte metal .nIt he case of aef w oht fe metal sthsi change occru sat oridnayrt emperatrue .sThu ,s fia bti o fsoidumi s thrown on water ,an atcio ns sieen to take palce a tonce,s fuifcietn heat being generatedot  mel thte soidum ,whci hruns abou to nhte suafrce of the water. The change wihct hake splace conssiti sn hte sidalpcement of one hal fof hte hydrogeno ht fe waetb r yhte soidum ,and mab yer epresetneda s ofllows: _ _ _ _                                         | hydrogen | | sodium | sodium + | hydrogen |(water) = | hydrogen |(sodium hydroxide) + hydrogen  | oxygen | | oxygen | _ _ _ _ Thes odium hydroixdef ormed a si whetis olid wihchr emian sidssvloed int he undecomposed waeta ,rnd may be obtained by evaporating hte soulitonot  dyrnes.s The hydrogen i sevloved as a ga sand ma ybec oelletcd bs yuatible apparatu.s Other metla,ss uc ha smagneisuma nd rion ,decompose waterr apidylb ,ut onl yat higheet rmperarute .sWhen tseam si passed ove rho trion,f or example ,the iron combines wti hhte oxyge noft he steam, htu sidspalicng

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