Opracowanie 05

background image

1. Budowa atomu, pierwiastki, (Z, A), konfiguracja elektronowa, orbitale, związki

Komórka elementarna – coś podstawowego, ale niekoniecznie najmniejszego, jest bezbarwna

Katalizator – obniża energię aktywacji (wyjasnic energie aktywacji)

Pierwiastek – zbiór małych cząsteczek

Atom – materia która musi byd zbudowana z niepodzielnych cząstek

o Zbudowany z częstek elementarnych

 Nukleonów:

Protonów (p₊) – posiadają jednostkowy ładunek dodatni +1 oraz jednostkową
masę ok 1,0073u

o Kwarki – de facto cząstki elementarne mniejsze cząstki w protonie,

jest ich 6 rodzajów (różnią się właściwościami)

Neutronów (n) – posiadają ładunek neutralny oraz jednostkową masę ok
1,0087u

 Elektronów (e₋) – są w ciągłym ruchu, naładowane ujemnie, praktycznie pozbawione

masy = 0,00055u

o Ładunek elektryczny jest rozłożony na całej powierzchni cząstki elementarnej – wokół nich

jest pole elektrostatyczne

o TYLKO WODÓR MA JĄDRO W KSZTAŁCIE KULI.
o Jądro atomowe – jest naładowane dodatnio

 Siły jądrowe – odpowiadają za zwartą sttrukturę jądra atomowego

o Elektron nie jest punktowy -> smuga ładunku elektrycznego

 Tory elektronów nigdy ze soba nie kolidują

o Chmura elektronowa i pole elektromagnetyczne jądra i elektronów wypełniają przestrzeo

między nimi.

o Największe prawdopodobieostwo znalezienia elektronów w przestrzeni wokół jądra

atomowego.

o elektrony krążące w tej samej odleglości od jądra tworzą powłokę elektronową, powłok

może byd maks. 7.

o W danej chwili elektron znajduje się wszędzie wokół jądra i tworzy cos w rodzaju chmury

elektrycznośdi ujemnej.

o Na elektron działa siła odśrodkowa, ale też przyciąganie elektrostatyczne.

Atomistyczno-czasteczkowa teoria wg Daltona

Związek chemiczny to zbiór cząsteczek; wszytskie cząsteczki danego związku chemicznego zawierają
te samą liczbę tych samych atomów i maja identyczne własności chemiczne

o Rozłożenie związku chemicznego na pierwiastki polega na rozpadzie cząsteczek na atomy

Aby pierwiastek stał się innym pierwiastkiem musi zmienid liczbe e₋ i cząstek w jądrze.

background image

Liczba protonów = liczba elektronów

Z - liczba atomowa -> p₊ = e₋

A - liczba masowa -> p₊ + n

liczba neutronów -> A-Z

Powłoki:

1 K
2 L
3 M
4 N
5 O
6 P
7 Q

Konfiguracja elektronowa – sposób na rozmieszczenie elektronów na powłokach

2n² - maks. Liczba alektronów na powłoce

Elektrony walencyjne – elektrony krążące po ostatniej powłoce; określają wartościowośd
pierwiastka

Ekranowanie – osłanianie e₋ zewnętrznych od jądra atomowego

Izotopy - różne właściwośdi i liczba neutronów, ale ta sama liczba protonów

Podpowłoki są zajmowane w tej samej kolejności, wg której wzrasta ich energia.

Podpowłoki różnią się energią:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d

s² - jeden orbital

p⁶ - trzy orbitale

d¹⁰ - pięd orbitali

f¹´ - siedem orbitali








background image

W jednej kratce mogą byd 2 elektrony

Elektrony różnią się liczbami kwantowymi:

 Główna
 Poboczna
 Magnetyczna
 Spinowa (spin- obrót wokół własnej osi)

Na jednym robitalu mogą się znajodwad maks dwa elektrony o przeciwnych spinach

Sparowanie elektronów - ↑↓

Reguła Hunda: liczba niesparowanych elektronów w danej powłoce powinna byd możliwie jak
największa, pary elektrnów tworzą się dopiero po zapełnieniu wszystkich poziomów orbitalnych danej
podpowłoki przez e- niesparowane

Zakaz Pauliego: na jednym orbitalu dwa elektrony musza mied pzreciwna orientacje spinu

₁₁Na

₁₁Na = [Ne]3s¹

każdy można tak zapisad posługując się gazem szlachetnym

₁₀Ne

₁₄E

p⁶

Elektrony niesparowane w poziomach orbitalnych danej podpowłoki maja jednakową orientację
spinu

orbital d

1s²

2s²

2p⁶

3s¹

1s²

2s²

2p⁶

3s² 3p²

może tak byd, bo
podpowłoka p ma wszędzie,
tę samą energię (poprz.
Wykres)

background image

1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s

Graficzny zapis orbitalu

Obrazem graficznym orbitalu jest fragment przestrzeni, w której prawdopodobieostwo
znalezienia e- jest duże. Każdy orbital ma inny kształt i orientację przestrzenną, a zajmujący
go e- charakteryzuje się inną energią.

o Orbital typu s mają kształt kuli (sfery)
o Kształt orbitali p przypomina sferyczne ósemki nabite na poszczególne osie

współrzędnych.

Orbital typu s

Orbital typu p

Prawdopodobieostwo zajęcia orbitalu px, py lub pz jest takie samo. Każda „ósemka” ma tę samą

charakterystyczną energię. Żadna z nich nie ejst uprzywilejowana, prawdopodobieostwo obsadzenia każdej
z nich przez e- jest dokładnie takie samo. Takie orbitale nazywa się zdegenerowanymi. Orbital p jest
trójkrotnie zdegenerowany ze względu na równocennośd energetyczną orbitali px, py i pz.

Zdegenerowany = równocenny (energetyczny)

background image

Orbital d jest pięciokrotnie zdegenerowany

tunelowanie – przechodzenie przez miejsca, w których nie

powinno się byd

Kolejne powłoki będą się różnid odległością od jądra i będą coraz bardziej symetrycznie podobne do kuli.

2. Układ okresowy, struktura grupy pierwiastków, izotopy, mieszaniny

Pierwsiatki uszeregowane wg wzrastających mas atomowych wykazuja cyklicznośc w wystepowaniu
podobnych właściwości chemicznych – prawo okresowości sformułowane przez Dymitra
Mendelejewa

Grupy wpisuje się w kolumnach a okresy w rzędach. Grupy dzieli się na grupy główne i grupy
poboczne. Pierwiastki pogrupowane sa wg ich cyklicznie pojawiających się podobieostw
właściwości.

W grupach głównych okresy wystepują co osiem kolejnych atomów.

Układ okresowy – bloki energetyczne : (s,p,d,f)

Nazwy grup: litowce, berylowce…

 W grupach głównych wszystkie elektrony z powłoki walencyjnej zajmują orbitale typu: s i p,

w grupach pobocznych orbitale: s i d, a w grupie lantanowców i aktynowców orbitale: s, d i f.

 Jest to podstawą do podzielenia układu okresowego na bloki: s i p (grupy główne), d

(grupy poboczne) oraz f (lantanowce i aktynowce). W większości współczesnych,
graficznych przedstawieo układu okresowego grupy główne są rozdzielone za drugą
grupą całym blokiem d, a blok f jest "wyciągnięty" pod połączone bloki s, p i d

Pierwsze dwie gr. główne (poza H) wykazuja bardzo silne właśd. metaliczne.

Wszystkie atomy grup pobocznych, a także lantanowce i aktynowce to typowe metale.

Grupy 15, 16 i 17 (grupy VA, VIA i VIIA) grupuja atomy o mniej lub bardziej wyraźnych własn.
niemetalicznych.

₇N: [He] 2s²2p³

Elektrony walencyjne

₁₉K: *Ar+ 4s¹

Gazy szlachetne

Charakter chemiczny:

 Metale
 półmetale
 Niemetale
 Gazy szlachetne

background image

Stan skupienia:

 Ciecze -> Hg, Br
 Gazy -> H, N, O. F, Cl + gazy szlachetne (He-Rn)
 Ciała stałe -> większośd pierwiastkó (pozostałe)

Pierwiastki danego okresu mają te samą liczbe powłok elektronowych

Pierwiastki należące do tej samej grupy char. się ta samą liczbą e- walencyjnych, a w konsekwencji
podobnymi właściwościami chemicznymi

Przykład: 4s²4p² - konfiguracja elektronowa e- walencyjnych

4. okres, 4. grupa główna

₁₅P -> zapełnione powłoki

K(2e-) + L(10e-) + M (5e- walencyjnych)

3 okres, 5. grupa główna

Izotopy – atomy tych samych pierwiastków różniące się liczbą neutronów; odmiany pierwiastków,
których jądra zawierają różne ilości neutronów.

Masa atomowa pierwiastka podaje masę atomu w jednostkach mas atomowych u = 1,660*10

-24

g

o Duża częśd pierwiastków charakteryzuje się masami atomowymi będącymi liczbami

niecałkowitymi.

o Niecałkowite wartości mas atomowych biorą się z faktu występowania w przyrodzie

izotopów

Przykład:

Chlor - w przyrodzie występują dwa izotopy o A= 35 i A = 37.

Jądro izotopu

35

Cl zawiera 17 protonów i 18 neutronów,

izotopu

37

Cl 17 protonów i 20 neutronów.

Obydwie odmiany izotopowe mają oczywiście tę samą ilośd 17 elektronów
krążących wokół jądra.

Masa atomowa jest średnia ważoną mas atomowych odmian izotopowych z uwzglednieniem ich
rozpowszechnienia w przyrodzie.

Zwykle wszystkie izotopy oznaczane są tym samym symbolem.

o Reguła ta nie dotyczy wodoru, którego izotopy noszą nazwy: prot, deuter i tryt i niekiedy

oznaczane są symbolami D i T

Prot:

1

H (ma jeden proton i nie ma neutronów) – trwały

Deuter:

2

H (D) (ma jeden proton i jeden neutron) – trwały

Tryt:

3

H (T) (ma jeden proton i dwa neutrony) – nietrwały

o D₂O – ciężka woda -> spowalnianie neutronów

Izotopy

o Nietrwale (promieniotwórcze) – jądra tych atomów są niestabilne i samorzutnie ulegają

przemianie promieniotwórczej, dając inne atomy oraz wydzielając energię w postaci
promieniowania gamma i energii kinetycznej produktów przemiany.

o Trwałe – nie ulegają samorzutnej pzremianie na izotopy innych pierwiastków


Czas połowicznego rozpadu – czas, w którum znika połowa jąder danego pierwiastka

Naturalne radionuklidy – syntezowane w gwiazdach, szczególnie podczas wybuchów supernowych

Sztuczne radionuklidy - są wytwarzane przez człowieka głównie w reaktorach jądrowych oraz
akceleratorach

o Zastosowanie izotopów

background image

 Czujniki pzreciwpożarowe
 Przemysł spożywczy
 Medycyna
 Energetyka jądrowa
 Geologia, archeologia
 Przemysł i technika

Związki chemiczne – jednorodne połączenia co najmniej 2 pierwiastków chemicznych za pomocą
dowolnego wiązania chemicznego posiadające zerowy sumaryczny ładunek elektryczny

Mieszanina – połączenie dwóch lub więcej pierwiastków albo związków chemicznych, które po
zmieszaniu nadal wykazuja swoje właściwości. Mieszaniny można zazwyczaj stosunkowo łatwo
rozdzielid różnymi metodami mechanicznymi lub fizycznymi; takimi jak filtracja, ekstrakcja,
sedymentacja, destylacja, krystalizacja, dekantacja itp.

Mieszanina

o Powstaje przez zwykłe zmieszanie dwu lub wiekszej liczby substancji
o Składniki zachowują swoje właściwości po zmieszaniu
o Można rozdzielid na składniki z wykorzystaniem różnic we właśd. fiz. poszczególnych

składników

Związek chemiczny

o Powstaje w wyniku połączenia się różnych substancji prostych
o Ma inne właściwości niż składniki, z których powstał
o Można rozłożyd z wykorzystaniem bodźca zewnętrznego (temperatura, prąd, światło itp.)

Mieszaniny niejednorodne – takie, których składniki można odróżnid gołym okiem lub z użyciem
mikroskopu

Mieszaniny jednorodne – takie, których składników nie można wyodrębnid nawet za pomocą
mikroskopu

o Mieszanina gazowa -> powietrze
o Mieszanina ciekła -> roztwór
o Mieszanina stała -> stop

Mieszaniny chemiczne

o Jednorodne = homogeniczne (roztwory)

 Sól i woda
 Alkool i woda
 Stopy metali
 Powietrze

o Niejednorodne = heterogeniczne

 Piasek i woda
 Sól i siarka
 Siarka i żelazo
 Granit

Podział mieszanin

background image

o Mieszaniny niejednorodne

 Koloidy
 Zawiesiny

o Mieszaniny jednorodne

 Roztwory właściwe

Koloidy – cząstki substancji rozproszonej maja rozmiary większe od cząstek rozpuszczalnika (>10nm)

Roztwory koloidalne – mieszaniny niejednorodne, a nie roztwory

Uklad koloidalny:

Faza ciągła – substancja rozpraszająca (ośrodek dyspersyjny)

Faza rozproszona – substancja zawieszona (zdyspergowana) w ośrodku dyspersyjnym i w
nim nierozpuszczona

Do właściwości optycznych układów koloidalnych zalicza się:

Rozpraszanie światła

Zmetnienie roztworu

Ruchy Browna, Efekt Tyndalla

Zjawisko polega na ciągłych chaotycznych ruchach postepowych, obrotowych i drgających,

fazy rozproszonej w ośrodku ciekłym lub gazowym.

Podział koloidów ze względu na stan skupienia:

Ośrodek rozpraszający Substancja rozproszona

Przykłady

Gaz
Gaz

Ciecz
Ciecz

Ciało stałe

Ciecz

Ciało stałe

Gaz

Ciecz

Gaz

Mgła, chmury

Dym, kurz

Piana

Mleko

Pumeks

Zawiesina – mieszanina (niejednorodna) ciało stałe – ciecz, w którym cząstki fazy rozporszonej mają
średnicę powyżej 1 mikrometra. W zależności od srednicy, cząstki te mogą byd widoczne pod
mikroskopem i ulegad sedymentacji w ziemskim polu grawitacyjnym. Składniki zawiesiny można
rozdzielid na sączku z bibuły filtracyjnej.

Koloid -> zawiesina

<- 1mikrometr ->

Roztwór – mieszanina jednorodna składająca się z co najmniej dwóch składników: rozpuszczalnika i
substancji rozpuszczonej

Rozpuszczanie – proces mieszania prowadzacy do powstanai roztowru. W procesie rozpuszczania
cząsteczki substacji rozpuszczanej są otaczane przez cząsteczki rozpuszczalnika. Proces ten nazywa
się solwatacją. Jeżeli rozpuszczalnikiem jest woda to proces ten nazywa się hydratacją.

background image

Roztwór właściwy – układ jendofazowy, w którym cząstki substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika
sa porównywalnych wielkości ( ok. 10⁻¹⁰ - 10⁻⁹ *m+), czyli są to mieszaniny o rozdrobnieniu
atomowym. Optycznie są jednorodne.

Roztwór nasycony – roztówr, w którym w danej temperaturze nie można już rozpuścid więcej danej
sybstancji

Roztwór nienasycony – roztwór, w którym w danej temperaturze można jeszcze rozpuścid pewną
ilośd substancji

Roztwór przesycony

Rozpuszczalnośd:

o Maksymalna ilośc gramów substancji, którą można rozpuścic w 100g rozpuszczalnika w

danej temperaturze aby otrzymad roztwór nasycony

o Zależy od rodzaju rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej, cisnienia i temperatury.

Niektóre substancje mieszają się ze sobą w nieograniczonym stopniu (np. alkohol etylowy i woda),
dla innych rozpuszczalnośd w danym rozpuszczalniku jest ograniczona

CH₃OH = 100% metanol

C₂H₅OH + H₂O = 96% spirytus,

40% wódka

1% benzen

99% alkohol etylowy, bezwodny

Rozpuszczalnośd gazów w cieczach

o Ze wzrostem temperatury rozpuszczalnośd gazów maleje i mogą one byd usunięte z

roztworu wodnego poprzez doprowadzenie go do wrzenia. Gazy na ogół rozpuszczają się w
cieczach w niewielkich ilościach (pod normlanym ciśnieniem), z wyjątkiem tych, które
wchodzą w reakcje chemiczne z cieczą, np. amoniak i chlorowodór w wodzie

Mieszanina do nurkowania: 75% N₂, 25% O₂

Prawo Henry’ego

o Podaje zależnośd rozpuszczalności gazu w cieczy od ciśnienia

m = k x p

masa gazu m rozpuszczonego w danej objętości jest wprost proporcjonalna

do

ciśnienia gazu p nad cieczą.

k jest współczynnikiem proporcjonalności, zależnym od

rodzaju gazu, temperatury i rozpuszczalnika).

Rozpuszczalnośd cieczy w cieczach:

a) Rozpuszczalnośc nieograniczona (alkohol etylowy + woda)
b) Bardzo słaba (praktycznie brak rozpuszczalności, benzen + woda)
c) Rozpuszczalnośc zachodząca w ograniczonym stopniu, zaleznym od temperatury (wodac+ eter)


W przypadkach b i c ciecze tworzą dwie odrębne fazy.
Rozpuszczalnośd wzajemna cieczy zależy od temperatury, na ogół wzrasta ze wzrostem temperatury.

background image

Rozpuszczalnośc ciał stałych w cieczach:

o Zależy od:

 Rodzaju rozpuszczalnika
 Temperatury

Rozpuszczalnośd ciał stałych w cieczach określa się liczbą gramów substancji rozpuszczonej w roztworze
nasyconym, sporządzonym ze 100 g rozpuszczalnika.

Skład roztworu określa się ilościowo za pomocą wielkości zwanej stężeniem.

a) Procentowe – liczba gram substancji rozpuszczonej zawartej w 100g roztworu, czyli procent wagowy

substancji w stosunku do masy roztworu (stal – maks do 2% węgla)

b) Molowe – liczba moli substancji rozpuszczonej w 1dm³ roztworu

3. Wiązania chemiczne
4. Stany skupienia materii, wielkości i prawa, teoria pasmowa

Stany skupienia materii: 3 – stały, ciekły i gazowy + inne (plazma, ciekłe kryształy)

o

Ciała stałe:

Bezpostaciowe: (amorficzne) – zwykłe szkło

Szkliste

Osady

Krystaliczne: - diament, szkło kwarcowe, metale ( nie wszystkie, np. rtęd to ciecz),
stopy

Molekularne

Jonowe

o

Plazma – była w kosmosie dopiero później na Ziemi

o

5. Krystalizacja, alotropia

Krystaliczne ciała są najbardziej uporządkowane

Kryształ - ciało posiadające trójwymiarowe periodyczne uporządkowanie atomów, jonów lub
molekuł, z których kryształ jest zbudowany

o Stany skupienia różnią się między sobą

 Uporządkowaniem
 Ruchem cząsteczek
 Wielkością sił między cząsteczkami

Kryształy naturalne:

o Monokryształ – materiał będący w całości jednym kryształem
o Polikryształ – ciało stałe będące zlepkiem wielu monokryształów, zwanym ziarnami

Bardzo często mamy do czynienia z substancjami polikrystalicznymi, rzadko monokryształami.

Komórka elementarna – najmniejsza jednostka, z której można zbudowad kryształ, poprzez
dodawanie jej (powielanie) w trzech prostopadłych kierunkach.

background image

Komórka elementarna powtarza się we wszystkich 3 kierunkach, tworząc zamkniętą sied
przestrzenną, której główna cechą jest symetria.

 Geometria komórki elementarnej

W krystalografii długośd, wysokośd i szerokośd są nazywane stałymi
sieciowymi lub parametrami sieciowymi.
Powtarzanie komórki elementarnej - ściana do ściany - w trzech
wymiarach tworzy całą strukturę krystaliczną. Podstawową cechą
komórki elementarnej jest to, że reprezentuje ona w pełni całą
strukturę krystaliczną.



Komórki elementarne charakteryzuje 6 parametrów sieci:

Okresy identyczności a, b, c

Kąty α, β, γ

Tworzą one równoległościan elementarny.

Układy krystalograficzne:

o Regularny
o Tetragonalny
o Heksagonalny
o Trygonalny
o Jednoskośny
o Trójskośny
o Rombowy

Oprócz a, b, c oraz α, β, γ strukturę krystaliczną charakteryzują:

 Liczba najbliższych sąsiadów => liczba koordynacyjna
 Odległośd między najblizszymi atomami w krystzale
 Liczba atomów w komórce elementarnej
 Współczynnik upakowania czyli stosunek objetości krystzału zajetej przez atomy do

całkowitej objętości krystzału


Rodzaje komórek elementarnych

o Prosta – jeden atom przypada na 1 komórke

elementarną. Atomy w narożach komórki

o Inne rodzaje to komórki centrowane –

przestrzennie i płasko

Ogólnie istnieje 14 rodzajów komórek odpowiadających 14 rodzajom sieci Bravais

background image

Translacja – izometria polegająca na równoległym przesunięciu figury, zbioru lub innego, zwykle
geometrycznego obiektu

Elementy symetrii

o Punkt, środek symetrii (inwersji)
o Płaszczyzna symetrii
o Oś obrotu symetrii

Przekształceniami symetrii są:

o translacje,
o obroty,
o inwersja,
o obroty inwersyjne
o płaszczyzny odbicia.

Krystzały są sklasyfikowane w 4 grupach

o Cząsteczkowej
o Jonowej
o Kowalencyjnej
o Metalicznej

Oznacza to, że w węzłach sieci znajdują się albo czasteczki, albo jony, albo atomy.

Kryształy cząsteczkowe:

o pojedyocze cząsteczki utrzymywane są w sieci krystalicznej w wyniku odziaływania:

 sił van der Waalsa
 dipolowego

o Ponieważ całkowite oddziaływanie międzycząsteczkowe w zasadzie jest słabe, kryształy

cząsteczkowe mają niskie temperatury topnienia

o Ponadto są one zwykle dośd miękkie, ponieważ cząsteczki mogą byd łatwo przemieszczane z

jednego położenia w inne.

o Są one złymi przewodnikami elektryczności, ponieważ elektron związany z jedną cząsteczką z

trudem przeskakuje do innej cząsteczki

o Ten typ kryształu występuje częściej w związkach organicznych.

Kryształy jonowe:

o jest utworzony z jonów dodatnich i ujemnych
o Kryształy jonowe tworzą pierwiastki z I i VII (np.KCl) oraz (w nieco mniejszym stopniu) II i VI

(np.MgO) grupy głównej układu okresowego

o kryształy jonowe są twarde, mają wysoką temperaturę topnienia (znaczne wartości energii

wiązania)

o nie ma wyróżnionego kierunku wiązania (zamknięte powłoki elektronowe o symetrii

sferycznej),

o kryształy są złymi przewodnikami ciepła i prądu (brak elektronów swobodnych),

kryształy kowalencyjne:

o W kryształach kowalencyjnych atomy są związane z sobą wiązaniami atomowymi
o Atomy przyjmują stabilną konfigurację elektronową odpowiedniego gazu szlachetnego

poprzez uwspólnienie elektronów

o Przykładem kowalencyjnej struktury krystalicznej może byd sied krystaliczna diamentu, w

której każdy atom jest otoczony czterema innymi atomami węgla rozmieszczonymi w
narożnikach czworościanu.

background image

Kryształy metaliczne

o Wiązanie metaliczne:

 nie ma charakteru wiązania skierowanego (metale są plastyczne),
 łatwośd zamiany atomów (występowanie stopów i łatwośd łączenia metali),
 metale nieprzezroczyste (promieniowanie zakresu widzialnego silnie absorbowane

przez swobodne elektrony).

↑ KLASYFIKACJA STRUKTUR ↑

defekty struktur:

o punktowe
o liniowe

defekty mają duzy wpływ na właściwości emchaniczne i izykochemiczne ciał krystalicznych

defekty punktowe

o wakans (luka) – brak atomu w węźle sieci przestzrennej
o obcy atom w sieci krystalicznej
o atom wtrącony międzywęzłowo
o defekt Frenkla – atom wtracony powoduje rozsunięcie sąsiednich atomów na odległośd

większą od normalnej

o defekt Schottky'ego – polega na powstaniu wakansu i wywędrowaniu atomu, który ten

wakans utworzył na powierznię krystzału (powszechny w krystzałach metali)

defekty liniowe

o zakłócenia budowy krystalicznej., które w jednym kierunku maja wymiar kilku odległości.

atomowych, a w drugim – całego ziarna lub znacznej jego części

 dyslokacja krawędziowa
 dyslokacja śrubowa

skąd wiemy jak wyglądają kryształy?

background image

Strukturę krystaliczną badamy za pomocą dyfrakcji fotonów, neutronów, elektronów lub innych

lekkich cząsteczek. Dyfrakcja - zjawisko polegające na zaburzeniu prostoliniowego rozchodzenia się
promieni świetlnych

Alotropia (inaczej polimorfizm) – występowanie tego samego pierwiastka lub związku w postaci 2
lub kilku odmian krystalicznych, a odmiany te nazywamy alotropowymi. Przemiany alotropowe
zachodzą przy stałych temperaturach i towarzyszy im wydzielanie lub pochłanianie ciepła
przemiany.

Odmiany alotropowe nie są różnymi stanami skupienia materii.
Pierwiastki tworzące odmiany alotropowe:

 Fosfor
 Siarka
 Żelazo

Węgiel:

 Diament
 Grafit
 Fuleren

Diament

o Struktura kubiczna przestrzennie centrowana
o Najtrwalszy naturalny materiał
o Izolator
o Wiązania o charakterze kowalencyjnym
o Każdy atom węgla otoczony jest 4 sąsiadami, z którymi tworzy wiązania kowalencyjne o tej

samej długości tworząc w przestrzeni czworościan foremny (tetraedr);

Grafit

o Układ płaskich pierścieni heksagonalnych połączonych wiązaniami kowalencyjnymi
o Słabe oddżiaływanie Van Der Waalsa -> kryształ typu „soft”
o Przewodnik elektryczny

Fuleren

o Każda cząsteczka zawiera parzystą liczbę atomów węgla i jego struktura składa się z 12

pierścieni pięciokątnych i m szesciokątnych m= (n-20)/2

Anizotropia – polega na uzależnieniu właściwości fizycznych od kierunku, w którym się je bada

W pewnych kierunkach elementy strukturalne mogą byd z sobą związane słabiej niż w innych

Izotropia – we wszystkich kierunkach ciało ma identyczne właściwości mechaniczne, optyczne i
elektryczne, podobnie jak w gazach i cieczach (ciała bezpostaciowe)






background image

6. Chemia organiczna, węglowodory, paliwa, izomeria, polimery

Węglowodory

 najprostsze związki organiczne, zawierające tylko atomy węgla i wodoru.
 Jest ich bardzo dużo ze względu na mnogośd sposobów łączenia się atomów węgla między

sobą

 Alifatyczne (łaocuchowe) – nie zawierają pierścieni benzenowych
 Aromatyczne – zawieraja pierścieo benzenowy

 Nasycone – alifatyczne bez wiązao wielokrotnych
 Nienasycone – zawierają jedno lub więcej wiązao podwójnych lub potrójnych

Alkany – węglowodory nasycone; C

n

H

2n+2

Cykloalkany – alkany o strukturze pierścieniowej

C

n

H

2n

cyklopropan (najmniejszy)

*metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, heptan, oktan, nonan, dekan

Alkeny – węglowodory z jednym wiązanie podwójnym węgiel – węgiel C

n

H

2n

eten(najmniejszy)

Alkiny – węglowodory zawierające potrójne wiązanie węgiel-węgiel C

n

H

2n-2

etyn (najmniejszy)

Areny – węglowodory aromatyczne C

n

H

n

background image

Węglowodory w przyrodzie

 Gaz ziemny
 Węgiel
 Ropa naftowa

Gaz ziemny

 Mieszanina lekkich alkanów
 Głownym składnikiem jest metan (50-98%)
 Pozostałe składniki to:

o Etan,
o Propan
o Butan
o Wyższe alkany
o Azot

 Paliwo kopalne pochodzenia organicznego
 Gaz zbierający się w skorupie ziemskiej
 Wystepuje samodzielnie lub towarzyszy zasobom ropy naftowej lub węgla kamiennego

Węgiel w przyrodzie:

 Torf – skała osadowa
 Węgiel brunatny
 Węgiel kamienny
 Antracyt – najgłebiej

Piroliza (destylacja rozkładowa) – proces rozkładu termicznego substancji prowadzony poprzez
poddawanie ich działaniu wysokiej temperatury, ale bez kontaktu z tlenem i innymi czynnikami
utleniającymi
Zwykle podczas pirolizy, bardziej złożone związki chemiczne wchodzące w skład pirolizowanej
substancjimulegają rozkładowi do prostych związków o mniejszej masie cząsteczkowej.


Zasoby ropy naftowej – 65% Zatoka Perska

Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów różniących się wielkością i strukturą. Pozostałośd (do
ok 20%) stanowią związki organiczne zawierające tlen, azot, siarkę, a także sole nieorganiczne i
wodę.

Parafiny

 do 5 atomów węgla (gazy)
 od 6 do 16 (ciecze)
 powyżej 17 (ciała stałe)

Ropa naftowa:

 Parafiny (alkany)
 Cykloparafiny (cykloalkany)
 Olefiny (alkeny)
 Węglowodory aromatyczne
 Związkki organiczne

background image

Rafinacja – procesy przekształacające ropę naftową w bardziej uzyteczne produkty

 Destylacja frakcyjna
 Kraking
 Reforming

Destylacja frakcyjna – rozdzielenie ropy na frakcje wg ich temperatury wrzenia (kondensacja wrzącej
ropy na odpowiednich półkach – skroplenie)

Frakcja – mieszanina cieczy o podobnych temperaturach wrzenia. Lekkie frakcje maja niskie
temperatury wrzenia i krótkie łancuchy weglowodorowe.\

Kraking – zerwanie wiązao między węglami; reakcja rozpadu dłuższych łaocuchów alkanów na
krótsze alkany i alkeny. Kraking nastepuje na skutek działania wysokiej temepratury lub katalizatora.

Reforming – proces otrzymywania benzyny z lżejszych frakcji przez rozbicie prostych łaocuchów
alkanów i przebudowanie ich w łaocuchy rozgałęzione.

C₃H₆ propen

C₅H₁₂ pentan

Benzyna – ciekła frakcja ropy naftowej

Nafta – ciekła frakcja ropy naftowej

Mazut, inne.., olej napędowy

Izomery - związki o tym samym wzorze cząsteczkowym, lecz różnym uporządkowaniu
atomów w przestrzeni

Izomery strukturalne – te same atomy, różni partnerzy
Izomery geometryczne – te same atomy, ci sami partnerzy, różne rozmieszczenie w

przestrzeni

Izomery optyczne – te same atomy, ci sami sąsiedzi, różne odbicie zwierciadlane

Izomery strukturalne - Cząsteczki zbudowane z tych
samych atomów, lecz połączonych w różny sposób

Stereoizomery - izomery, w których atomy połączone są z tymi samymi atomami sąsiadującymi, lecz
ich usytuowanie w przestrzeni jest różne.

background image

Rodzaje stereoizomerii:

 Geometryczna
 Optyczna

Izomery geometryczne -

Są to stereoizomery, z których żaden nie jest

odbiciem lustrzanym drugiego

Izomery optyczne -

Są to stereoizomery, z których jeden jest odbiciem

zwierciadlanym drugiego i nie można ich nałożyd na siebie.

Polimery – związki o budowie łaocuchowej, których cząsteczki zbudowane są z połączonych ze sobą
powtarzających się elementów.

Sposoby otrzymywania:

 Rekacja polimeryzacji
 Reakcja polikondensacji

Monomery łączą się ze sobą bez

powstawania produktów ubocznych. Polimer jest jedynym produktem tej

reakcji.

Przykłady polimerów otrzymywanych w reakcjach polimeryzacji

 polietylen
 poli(chlorek winylu)
 polistyren
 orlon, akrylan (anilana)
 polipropylen
 plexiglas, lucite
 teflon poli(tetrafluoroetylen)

background image

Teflon – zaczyna się rozkładad w temperaturze 327⁰C Posiada wysoką odpornośd chemiczną. Praktycznie
nie reaguje on ani nie rozpuszcza się w niczym oprócz stężonego HF.

Kwas solny, siarkowy – poparzenie

Kwas azotowy – poparzenie ale żółte

HF- jeśli ma dłoo to nic;

Reakcje polikondensacji – monomery tworząd polimer tracą małe cząsteczki (np. wode)

Sieciownaie polimerów – proces prowadzący do powstania trójwymiarowej sieci polimerów.

Wulkanizacja – chemiczny proces sieciowania cząsteczek polimeru prowadzący do otrzymania
gumy. Polega on na ogzrewaniu kauczuku z ok. 3% dodatkiem siarki

Polimery naturalne:

Kauczuk naturalny

Polisacharydy (wielocukry); skrobia, białka

Polipeptydy

Kauczuk naturalny – miękkie, białe ciało stałe; mięknie bardziej po podgrzaniu

Lateks – mleczko kauczukowe

W oponach węgiel jako wypełniacz

DNA – naturalny polimer

7. Zjawiska optyczne, światło, barwa


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Gospodarka odpadami - pytania + opracowanie (05), Ochrona Środowiska studia, 4 rok (2009-2010), Seme
Mechanika Techniczna I Opracowanie 05
Asnyk A., Polonistyka, 05. Pozytywizm, Asnyk Adam, opracowania
Konopnicka M., Polonistyka, 05. Pozytywizm, Konopnicka Maria, opracowania
05 Opracowywanie mapy sytuacyjn Nieznany
Motyw kobiety i dziecka w pozytywizmie, Polonistyka, 05. Pozytywizm, OPRACOWANIA
Bezdogmatowcy u Sienkiewicza i Orzeszkowej, Polonistyka, 05. Pozytywizm, OPRACOWANIA
Asnyk A., Polonistyka, 05. Pozytywizm, Asnyk Adam, opracowania
Forma i tematyka nowelistyki, Polonistyka, 05. Pozytywizm, OPRACOWANIA
Asnyk A., Polonistyka, 05. Pozytywizm, Asnyk Adam, opracowania
ĆWICZENIA T6 GRUPA 1 ZASADY GROMADZENIA I OPRACOWYWANIA MATERIAŁÓW ŹRÓDŁOWYCH 05
Asnyk A., Polonistyka, 05. Pozytywizm, Asnyk Adam, opracowania
Świętochowski A., Polonistyka, 05. Pozytywizm, Świętochowski Aleksander, opracowania
05 Opracowywanie mapy sytuacyjnej
Konopnicka M., Polonistyka, 05. Pozytywizm, Konopnicka Maria, opracowania
Konopnicka M., Polonistyka, 05. Pozytywizm, Konopnicka Maria, opracowania

więcej podobnych podstron