Atom- Składa się z jądra i powłoki elektronowej. Jadro zbudowane jest z cząstek elementarnych
dodatnio naładowanych protonów i elektrycznie obojętnych neutronów o tej samej masie. Elektrony
kążą po powłoce elektronowej.
Elektron:
-cząstki poruszajace się wokół jądra po powłokach
-ładunek ujemny
-masa (1/1836u)
-cząstka trwała
Proton:
-skladnik jadra atomowego
-masa 1u
-ładunek dodatni
-zbudowany z kwarków
Neutron:
-składnik jadra atomowego
-cząstka pozbawiona ładunku elektrycznego
-masa 1u
-zbudowany z kwarków
-szybki rozpad poza atomem
WI
ZANIE CHEMICZNE-to każde trwałe połączenie dwóch atomów
Wiązanie jonowe-przekazanie elektronu. Powstaje pomiedzy atomami których wzajemna różnica
elektroujemności jest bardzo duża.
Wiązanie atomowe kowalencyjne- utworzenie 1, 2 lub 3 par elektronowych. Powstaje pomiędzy
atomami o zblizonych do siebie elektroujemnościami. np.
Wiązanie atomowe spolaryzowane- wspólna para elektronów przesunięta w kierunku atomu
bardziej elektroujemnego. np.
Wiązanie koordynacyjne- wspólna para elektronów dostarczona przez jeden z atomów.
np. jony
Wiązanie metaliczne- tworzy się pod wpływem przeciąganie elektrostatycznego pomiędzy
rdzeniem atomowym i swobodnie poruszającymi się elektronami pochodzącymi z zewnetrznych
powłok elektronowych atomów.
WI
ZANIA CHEMICZNE W MATERIAA
ACH BUDOWLANYCH:
-metale, w tym żelazne i nieżelazne, w których występują wyłącznie wiązania metaliczne (żeliwo
stal)
materiały mineralne, w których dominuje wiązanie jonowe bądz
jonowo atomowe (np. spoiwa,
ceramika, szkło)
materiały organiczne, w których dominuje wiązanie atomowe bądz
siły miedzycząsteczkowe
(drewno, bitumy, tworzywa sztuczne)
PROTOLIZA-reakcja wymiany protonu pomiedzy kwasem a zasadą przebiegającą w stronę
słabszego kwasu bądz
zasady.
WI
ZANIE VAN DER WAALSA-oddziaływanie miadzy dwoma drobinami są sumą siły
przyciagającej i odpychającej. Siły te są siłami centralnymi i maleja proporcjonalnie do odległości
między drobinami podniesionej do odpowiedniej potęgi.
-siły przyciagania zależą od kształtu cząsteczek
TEORIE ATOMISTYCZNE
Ruthenford-odkrył proton i stwierdził że znajduje się on w każdym atomie. Stworzył nowy model
atomu w którym dodatni ładunek skupiony jest w niewielkim jadrze.
Bohr- stworzył nowy model atomu na założenianch Ruthenforda w którym uwzględnił efekty
kwantowe. Według niego elektron krązy wokół jądra jako naładowany punkt przyciagany przez
jądro siłami elektrostatycznymi.
Dalton- twierdził iz atom jest niepodzielna najmniejszą cząstka pierwiastka chemicznego.
Pierwiastek jest złożony z atomów tego samego radzaju więc istnieje tyle rodzaji atomów co rodzaji
pierwiastków.
Thompson- odkrył elektron i wywnioskował ze znajdyje się w każdym atomie, tym samym obalił
tezę iz atom jest niepodzielna cząstką materii.
Szrodinger- elektron zachowuje się raz jak fala, innym razem jak cząsteczka. Korpuskularno falowa
materia.
KWASY I ZASADY :
Kwasy wg Arrheniusa- każdy związek wprowadzony do roztworu wodnego zwiększa stężenie
jonów oksoniowych.
Zasady wg Arrheniusa- każdy związek wprowadzony do roztworu wodnego zwiększa stęzenie
jonów wodorotlenkowych.
Kwasy wg Bronsteda- każdy związek który jest donorem czyli dostarcza jon wodorowy.
Zasady wg Bronsteda- każdy związek który może być akceptorem czyli przyjmuje jon wodorowy.
Kwasy wg Lewisa- Każdy związek chemiczny który jest akceptorem czyli przyjmuje jon
wodorowy.
Zasady wg Lewisa- Każdy związek chemiczny który jest donorem czyli dostarcza jon wodorowy.
TLENKI
OTRZYMYWANIE:
Reakcja syntezy tlenku z pierwiastkiem:
Reakcja rozkładu niektórych wodorotlenków:
Reakcja rozkładu niektórych soli
TLENKI WA
AŚCIWOŚCI:
-tlenki metali alkaicznych i zairen alkaicznych tworzą zasady
-tlenki większości niemetali z wodą tworzą kwasy
WODOROTLENKI OTRZYMYWANIE:
Reakcja aktywnych metali z wodą
Reakcja odpowiedniego tlenku metalu z wodą
W reakcji mocnej zasady otrzymuje się wodorotlenki nierozpuszczalne w wodzie.
WODOROTLENKI WA
AŚCIWOŚCI:
-w większości są ciałami stałymi
-wodorotlenki zasadowe reaguja z kwasem lecz nie reaguja z zasadami
-ulegają reakcji dysocjacji
KWASY OTRZYMYWANIE:
Reakcja niektórych tlenków niemetali z wodą
Reakcja mocnego kwasu z solą kwasu słabszego
Reakcja strącenia osadu kwasu trudnorozpuszczalnego w reakcji jego soli z mocnym kwasem
KWASY WA
ASCIWOŚCI:
-bardzo aktywne chemicznie
-ulegaja reakcji dysocjacji
-reaguja z metalami
SOLE OTRZYMYWANIE:
Metal + kwas  sol + wodór
Tlenek metalu + kwas  sól + woda
zasda + kwas  sól + woda
zasada + tlenek niemetalu  sól + woda
tlenek metalu + tlenek niemetalu  sól
metal + niemetal  sól
sól + sól  sól + sól
mocny kwas + sól kwasu słabszego  mocna sól + słaby kwas
KWASY WA
AŚCIWOŚCI:
-roztwory wodne mocnych kwasów i mocnych zasad mają zwykle odczyn obojętny
-ulegają reakcji dysocjacji
-w roztworze wodnym wystepuja w postaci jonów
REGÓA
A FAZ GIBBSA
Zależność obowiązująca dla kazdego układu będacego w równowadze termodynamicznej
łącząca liczbę faz układu, liczbe niezależnych składników oraz liczbę stopni swobody.
Z = S  F  R + 2
S- liczba składników układu
F- liczba faz
R- liczba zachodzących reakcji
REGUA
A PRZEKORY (Le Chateliera i Bauna)
Każdy układ będący w w stanie równowagi, poddany działaniu czynnikom zewnętrzyn
naruszajacym ten stan równowagi podlega takim przemianom które powoduja zmniejszenie tego
oddziaływania.
FIZYKOCHEMIA WODY
Cząsteczka wody- zbudowana jest z 2 atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Kąt pomiedzy
wiązaniami wynosi 105 st. W wodzie występuje wiązanie atomowe spolaryzowane.
Dysocjacja elektrolityzna- proces rozpadu cząsteczek związków chemicznych na jony pod
wpływem rozpuszczalnika.
Hydroliza- reakcja podwójnej wymiany pomiedzy wodą i substancji w niej rozpuszczoną.
Hydratacja- to proces w wyniku którego woda zostaje chemicznie zwiazana. Wyróżniamy
hydratacje jonów i soli. Procesy te odgrywaja ważną rolę podczas wiazania mineralnych spoiw
budowlanych np. hydratacja cementu.
Twardość wody jest to funkcja stężania soli wapnia magnezu oraz innych metali. Dzielimy na
trwałą i nietrwałą.
Niatrwała wartość wody- generowana przez sole kwaśne kwasu węglowego, wodorowęglany.
Trwała wartość wody- generowana przes sole innych kwasów głównie chlorki.
Skala PH- ilosciowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych
<7 odczyn kwaśny
7 odczyn obojętny
>7 odczyn zasadowy
PROCES ROZPUSZCZANIA substancji stałej w wodzie obejmuje 3 etapy:
-niszczenie sieci krystalicznej
- hydratacja utworzonych jonów
-dyfuzja cząsteczek rozpuszczonych
PROCES KRYSTALIZACJI jest odwrotny do procesu rozpuszcania i obejmuje kolejne etapy:
-powstanie zarodków krystalizacji
-wzrost kryształu
dyfuzja cząsteczek substancji rozpuszczone do fazy stałej
KOLOIDY
Złozone z cząsteczek które zawierają drobiny o wym. 1-200nm widoczne dopiero pod
mikroskopem elektronowym. Intensywnie rozpraszają światło.
Podział koloidów:
-cząsteczkowe- zawieraja związki chemiczne których cząstezki składają się z setek tysiecy atomów
- fazowe- powstaja w wyniku łączenia się w większe zespołu jonów lub ząsteczek
Tworzenie się koloidów:
-Dyspersyjne- rozdrabnianie cząsteczek np. ultradz
więkami
-mechaniczne
-elektryczne
-Kondensacyjne- łączenie cząsteczek lub jonów w większe zespoły
HYDROLIZA SOLI
1) hydroliza kationowa (odczyn kwaśny) sól słabej zasady i mocnego kwasu
2)hydroliza anionowa (odczyn zasadowy) sól mocnej zasady i słabego kwasu KF
3) hydroliza kationowo-anionowa (zblizony do obojetnego) sól słabej zasady i slabego kwasu
EMULGATOR-zwiazek chemiczny, substancja powierzchniowo czynna, umozliwiajaca powstanie
emulsji oraz zapewniajaca jej trwałość. (zastosowanie: do produkcji farb, klejów, materiałów
budowlanych, tworzyw gumowych)
Podział:
-anionowo czynne
-kationowo czynne
-niejonowe
-stałe
REAKCJE PROTOLIZY:
-zobojetnianie (wiązanie zaprawy wapiennej)
-podstawianie (próba na obecność węglanów)
-hydroliza
SPOIWO POWIETRZNE- po zarobieniu z wodą wiąże tylko na powietrzu. Zalicza się do nich:
wapno, spoiwa gipsowe, magnezjowe oraz krzemianowe.
SPOIWO HYDRAULICZNE- po zarobieniu z wodą wiaże zarówno na powietrzu jak i w wodzie.
Do tej grupy należą: wapno hydrauliczne, cementy portlandzkie, hutnicze, glinowe.
CEMENT:
Cement portlandzki jest podstawowym spoiwem hydraulicznym otrzymywany przes wspólne
zmielenie klinkieru portlandzkiego z gegulatorem czasu wiązania siarczanem wapnia.
Klinkier portlandzki skład TLENKOWY chemiczny
Skład fazowy klinkieru portlandzkiego
PRODUKCJA CEMENTÓW OBEJMUJE NAST
PUJ
CE ETAPY:
-przygotowanie surowców i dokladne ich wymieszanie
-wypalanie
-mielenie
-silosowanie i pakowanie
REAKCJE ZACHODZACE PODCZAS WI
ZANIA CEMENTU:
-tworzenie soli Candlota
(dodanie gipsu)
-Hydroliza glinianu trójwapniowego
-Hydroliza żelazianu 4-wapniowego
-Hydroliza alitu
SUROWCAMI DO PRODUKCJI CEMENTÓW S
:
-wapienie (CaCO3)
-gliny (glinokrzemiany)
-surowce odpadowe (żużle hutnicze, popioły paleniskow, szlamy odpadowe zawierajace CaCO3)
SPOSOBY DZIAA
ANIA SUPERPLASTYFIKATORÓW:
-obnizenie wskaz
nika woda/spoiwo
-poprawa urabialności
-podwyższenie wytrzymałosci końcowej
-napowietrzenie mieszanki betonowej
-poprawa trwałości konstrukcji betonowych
-poprawa wyglądu betonu, co ma znaczenie dla architektury obiektu.
CZYNNIKI WPA
YWAJ
CE NEGATYWNIE NA BETON:
-zamarazanie, rozmrażanie
-agresja chemiczna
-ścieranie
-korozja
GIPS PEA
NI ROLE REGULATORA CZASU WI
ZANIA, powoduje zmniejszenie szybkosci
hydratacji glinianu trójwapniowego w wyniku utworzenia na ziarnach C A nieprzepuszczalne
3
warstewki ettryngitu wg reakcji:
Wpływ gipsu na proces hydratacji polega także na przyspieszeniu hydratacji fazy C3A
HYDRATACJA CEMENTU- zbiór reakcji chemicznych i procesów fizycznych zachodzących po
zmieszaniu cementu z wodą. np. hydratacja C3A
WOPNO
OTRZYMYWANIE-proces wytwarzania wapna palonego polega na wypalaniu kamieni
wapiennych w piecach szybowych bądz
obrotowych w temp. 1000-1250 st.C
GASZENIE WAPNA palonego prowadzi do utworzenia wodorotlenku wapnia Ca(OH)2
-moze być przeprowadzony:
-na such przy użyciu minimalnej ilości wody niezbednej do reakcji chemicznej, proces prowadzony
w warunkach przemysłowych, otrzymuje się wapno hydratyzowanego.
-na mokro- dawnie często stosowane bezposrednio na budowie. Otzrymuje się ciasto wapienne i
mleko wapienne.
Wapno hydratyzowane- stanowi niemal czysty wodorotlenek wapnia w postaci proszku. Wapno
suchogaszone stanowi bardzo wygodna postać do bezpośredniego wykorzystania na budowie.
Ciasto wapienne-plastyczna masa otrzymana z wapna gaszonego. Wapno ze względu na wydajność
i własciwości plastyczne dzieli się na:
-tłuste
-średnio tuste
-chude
Mleko wapienne- charakteryzuje się zaczym nadmiarem wody w układzie koloidalnym
wodorotlenku wapnia. Zastosowanie: do malowania (bielenia)
PROCES WIAZANIA WAPNA ZACHODZI:
-przez krystalizację zaprawy tracącej wodę- utrata wody następuje poprzez parowanie wody lub
wsiąkanie wody do murowanych ścian.
-przez karbonatyzaję- czyli łącznie się wodorotlenku wapnia z dwytlenkiem węgla z powietrza w
obecnosci wilgoci
-przez tworzenie się krzemianów wapnia
Zalety wapna i jego zastosowanie:
-biała barwa
-bardzo duze rozdrobnienie
-zapobieganie segregacji składników w mieszankach budowlanych
-korzystny wpływ na mikroklimat
WAPNO MARTWE-wapno wypalane w zbyt wysokiej temperaturze, oblepione stopionymi
tlenkami zanieczyszczeń. Niepodatne na proces gaszenia
WYPALANIE GIPSU DWUWODNEGO
Gips hydrauliczny jest spoiwem powietrznym wykazującym właściwości hydrauliczne. Spoiwo to
obok podstawowego składnika jakim jest CaSO4 zawiera niewielki procent tlenku wapniowego
CaO. Gips hydrauliczny otrzymuje się poprzez wypalanie kamienia gipsowego w temperaturze
800-1000st.C. W takiej temperaturze gips dwuwodny przechodzi w siarczan bezwodny ulegajac
częściowemu rozkładowi według reakcji:
W zaleznosci od temperatury i czasu wypalania otrzymujemy spoiwa o zróżnicowanych
własciwosciach:
-gips półwodny powstaje podczas prażenia gipsu w temp 120-140 st
-gips bezwodny- bardzo szybko wiążący powstaje w temp wypalania 170-200st
-w temp 220-800st powstają gipsy bardzo wolno wiążące lub bez właściwości wiążących, martwo
palone
-w temp 800-1000st powstaja gipsy jastrychowe (estrychgips) wolno wiążący i o dużej
wytrzymałości.
WI
ZANIE GIPSU- w procesie wiązania półwodnego siarczanu wapnia wyróżnia się trzy
podstawowe etapy:
-rozpuszczenie półhydratu
-nukleacja zarodków krystalizacji
-wzrost kryształów dwuhydratu
Reakcja:
SPOIWO KRZEMIANOWE- ze szkłem wodnym otrzymywane przez zmieszanie szkła wodnego z
wypełniaczem mineralnym o uziarnieniu do 0,2mm. Jako wypełniacza używa się np. mączki
kwarcowej.
KOROZJA KWASOWA-spowodowana przez wodne roztwory kwasów mineralnych np. Hcl
Związki te reaguja ze składnikamie kamienia cementowego tworząc łatwo rozuszczalne sole.
KOROZJA SIARCZANOWA-wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem
zawierającym jony . Jony siarczanowe reaguja ze skladnikami stwardniałego zaczynu
cementowego tworząc nierozpuszczalne produkty korozji krystalizujące z przyłączeniem wody.
Następnie przechodzi w monosiarczanoglinian
KOROZJA W
GLANOWA- wywołana reakcją składników betonu z agresywnym środowiskiem
zawierającym dwutlenek węgla. Jest spowodowana działaniem wód zawierających większe ilosci
wolnego CO2. Początkowo powstaje węglan wapniowy:
Który przechodzi w łatworozpuszczalny wodorowęglan:
KOROZJA A
UGOWANIA-wywołana rozpuszczanie i wymywaniem z betonu jego
rozpuszczalnych składników.
KOROZJA MAGNEZOWA-wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem zawierającym
jony Mg2+
KOROZJA AMONOWA-wywołana reakcją składników bedonu ze środowiskiem zawierającym
+
jony NH
4