PYTANIA I TERMIN 2013/14:

Zestaw II
1. opisać wiązania metaliczne. Jakie cechy metali wynikają w związku tym rodzajem wiązania
2. Napięcie powierzchniowe co to jest i jakie inne zjawiska są z nim związane
3. Napisz 3 konkretne rodzaje reakcji, określ czy reakcja jest endo czy egzo energetyczna, z ilu faz składa
się reakcja
4. Wyprowadź PDM, Jaki wpływ będzie miał wzrost temperatury na szybkość i równowagę w reakcji
egzotermicznej
5. Przedstaw mechanizm korozji betonu I rodzaju

Zestaw IV
1. jakie znasz rodzaje wiązań międzycząsteczkowych, podaj mechanizm ich działania
2. Co to jest adsorbcja jakie znasz jej rodzaje. omów adsorpcję jonowymienną/jonitową.
3.Zdefiniuj regułę przekory i podaj jej znaczenie dla równowagi reakcji wg schematu: A+2B=C, deltaH >0
(zdefiniować + coś o tym układzie
4. od czego i w jaki sposób zalezy szybkość reakcji chemicznych
5. Przedstaw mechanizm korozji betonu III rodzaju. Opisac na czym polega i mechanizm jej dzialania.

Grupa V
1. Porownanie ciał krystalicznych i amorficznych
2. Zwilzalnosc
3. Reguła przekory
4. Emulsje (rodzaje, trwałość)
5. Korozja betonu II rzędu

ZESTAW I:
1. MECHANIZM WIĄZANIA JONOWEGO, WŁAŚCIWOŚCI
Wiązanie jonowe polega na elektrostatycznym przyciąganiu się jonow odmiennego znaku. Powstaje ono w
wyniku przekazania elektronów atomów jednego pierwiastka atomom drugiego, w wyniku czego oba
atomy stają się jonami: pierwszy kationem, a drugi anionem. Wytworzenie wiązania jonowego jest
możliwe tylko wtedy, gdy zbliżające się do siebie atomy różnią się znacznie elektroujemnością. Przykładem
kryształu jonowego jest NaCl, KBr, MgO.
Wiązania jonowe charakteryzują się dużą mocą są dość silne, w związku z czym kryształy jonowe są
twarde, wytrzymałe mechaniczne i mają wysokie temperatury topnienia i wrzenia. Ze względu na brak
elektronow swobodnych należą do złych przewodnikow prądu elektrycznego i ciepła, natomiast
przewodzą prąd elektryczny w stanie ciekłym.

2. ZDEFINIUJ ZJAWISKA POWIERZCHNIOWE
Jest to

ogół zjawisk fizykochemicznych zachodzących na styku dwóch ciał, np.:

napięcie

powierzchniowe

,

adsorpcja

,

kohezja

,

adhezja

,

kapilarność

.

3. PRZEDSTAW 2 RODZAJE HYDRATACJI, TYP RYEAKCJI, EFEKT ENERGETYCZNY
Postacie hydratacji:
- reakcja chemiczna syntezy,
Gaszenie wapna palonego następuje w wyniku reakcji hydratacji (egzotermiczna), zgodnie z równaniem:
CaO + H20 + ∆H —> Ca(OH)

2

(∆H = -67,0 kJ/mol)

- powstanie wiązania koordynacyjnego w sieci krystalicznej niektórych związków, w wyniku czego z soli
bezwodnej powstaje sól uwodniona:
W reakcji hydratacji anhydrytu rownież wydziela się ciepło — reakcja egzotermiczna:
CaS0

4

+ 2H

2

0

CaS0

4

• 2H

2

0 + Q

****

Zmiany entalpii podczas rozpuszczania substancji w wodzie opisa

ć

mo

ż

na równaniem:

∆

H

r

= E -

∆

H

h

gdzie E – energia sieci krystalicznej;

∆

H

h

– zmiana entalpii w wyniku hydratacji

Je

ś

li wynikowa warto

ść

∆

H

r

> 0, to układ pobiera ciepło w trakcie procesu rozpuszczania (sytuacja typowa

dla substancji krystalicznych), a je

ś

li

∆

H

r

< 0, to układ wydziela ciepło (np. podczas rozpuszczania wielu

substancji niekrystalicznych, takich jak ciecze i gazy).

4. ZAPISZ PDM REAKCJI SYNTEZY JODOWODORU. JAK ZMIENI SIĘ STAN RÓWNOWAGI ZE WZROSTEM
CIŚNIENIA?

Ciśnienie nie ma wpływu na stan równowagi procesu, gdy reakcja przebiega bez zmiany objętości
(DOTYCZY SYNTEZY JODOWODORU).
Ciśnienie ma wpływ na stan równowagi reakcji, w której przynajmniej jeden z reagentów jest gazem i gdy
przebiega ona ze zmiana objętości reagentów. Tak jest na przykład w reakcji syntezy amoniaku:
3

H

2

+ N

2

↔ 2NH

3

(3 objętości 1objętość 2objętości).

Z czterech objętości substratów powstają dwie objętości produktu, czyli następuje zmniejszenie objętości.
Podwyższenie ciśnienia zewnętrznego przesunie równowagę reakcji w prawo, bo osłabi to skutek
działania zewnętrznego. Zatem wzrost ciśnienia zwiększy wydajność syntezy amoniaku.
W przypadku reakcji przebiegających ze wzrostem objętości/ np.:
N

2

O

4

↔ 2NO

2

(1objętość 2objętości)

wzrost ciśnienia powoduje przesunięcie równowagi reakcji w lewo, bo to zmniejsza skutek działania
zewnętrznego.

5. MECHANIZM KOROZJI KWASOWEJ.
Korodujące działanie środowiska zależy od rodzaju i stężenia kwasu. Kwasy nieorganiczne silnie
zdysocjowane, jak kwas chlorowodorowy, azotowy(V), siarkowy(VI), reagują praktycznie ze wszystkimi
składnikami cementu, tworząc sole wapnia, glinu i żelaza oraz żel krzemionkowy. Przy wyższym stężeniu
powodują one całkowity rozpad betonu. Słabe kwasy nieorganiczne, np. kwas węglowy, reagują tylko z
wodorotlenkiem wapnia. Uszkodzenia spowodowane przez środowiska o charakterze kwasowym
uzależnione są od rodzaju powstających produktow i warunkow ich oddziaływania na beton (woda stojąca
czy w ruchu, omywanie czy przeciekanie wody przez beton,
uszkodzenie powierzchni betonu przez erozję itp.). Jeżeli w wyniku reakcji powstają sole rozpuszczalne, to
są one wypłukiwane z betonu.
Szkodliwe działanie kwasow rozpoczyna się zawsze od powierzchni betonu. W ten sposob tworzy się
strefa korozji, ktora stopniowo przesuwa się w głąb betonu.
Najczęściej spotykanym rodzajem korozji kwasowej jest tzw. korozja kwasowęglowa,
często zwana węglanową. Jest ona spowodowana działaniem agresywnego
C0

2

zawartego w wodzie. Przebieg korozji można przedstawić następująco:

Ca(OH)

2

+CO

2

CaC0

3

+ H

2

0

CaC0

3

+ C0

2

+ H

2

0 Ca(HC0

3

)

2

Zestaw II
Zad1

Wiązanie metaliczne

-

są charakterystyczne dla metali.

Wielkość sił wiązania metalicznego zależy

od energii przyciągania między jonami i elektronami (250-500kJ/mol). W obrębie kryształu
metalicznego elektrony mogą się swobodnie poruszać(chmura elektronowa), co jest przyczyną
dobrej przewodności elektrycznej i cieplnej metali.

Cechy wynikające z tego typu wiązana to -wytrzymałości na rościaganie, dobra ciągliwość(
obróbka plastyczna ), przewodzenie prądu, ciepła, duży wspołczynnik rozszerzalności cieplnej
materiały nie przezroczyste ( połysk metaliczny), są podatne na korozje elektrochemiczną.

Zad2
Napięcie powierzchniowe -określa się jako pracę potrzebną do zwiększenia powierzchni o
jednostkę lub siłę styczną do powierzchni przypadającą na jednostkę
długości. Napięcie powierzchniowe liczone jest w jednostkach pracy na powierzchnię [J/m2] lub
w jednostkach siły na jednostkę długości [N/m].
Napięcie powierzchniowe czystych cieczy zależy od temperatury i rodzaju cieczy,
a w przypadku roztworow także od rodzaju i stężenia substancji rozpuszczonej.
Napięcie powierzchniowe występuje zawsze na granicy dwóch faz. Dąży do zajęcia najmniejszej
powierzchni międzyfazowej.

zjawisk związane z napieciem powierzchniowym :

adsorpcja

,

kohezja

,

adhezja

,

Zad3Reakcje Chemiczne
Reakcja syntezy : CaO +H

2

O-> Ca(OH)

2

jest to reakcja egzoenergetyczna. Polega na łączeniu się

dwóch lub większej liczby substratów i powstaniu jednego produktu
Reakcja analizy CaCO

3

-temp900-> CaO + CO

2

jest to reakcja endoenergetyczna

Polega na

powstaniu dwóch lub większej liczby produktów z jednego substratu

Reakcja wymiany – Fe +H

2

SO

4

FeSO

4

+ H

2

Zad4 PDM- w stałych warunkach cisnienia i temperatury w stanie równowagi chemicznej iloczyn
stężeń molowych produktów do iloczynu stężeń molowych substratów jest wartością stałą

Przy wzroście temp w reakcji egzotermicznej szybkość reakcji wzrośnie a wydajność zmaleje
równowaga skieruje się do substratów (w lewą strone
Zad5

Korozja rodzaju I – Ługowanie polega na wymywaniu rozpuszczalnych składników betonu, głównie
Ca(OH)

2

, bądź składników wtórnych betonu tj. składników powstałych w wyniku wcześniejszego

oddziaływania środowiska z betonem np. CaCl

2

powstającego wg reakcji Ca(OH)

2

+2Cl-=CaCl

2

+2(OH)

-

.

Wymywanie składników pierwotnych lub wtórnych wywołuje w betonie procesy fizyko-chemiczne
prowadzące do jego niszczenia.

Zestaw III
Zad 1

wiązania atomowe (kowalencyjne)

,

ktore powstają

w wyniku uwspolnienia (sparowania) elektronow atomow o zbliżonej

bądź

identycznej elektroujemności. Uwspolnienie elektronow zachodzi wskutek

nakładania się

orbitali, co prowadzi do obniżenia energii układu. W powstałej w ten

sposob cząsteczce oba atomy są

rownorzędne. Powstaje wspolna para elektronowa.

W przypadku uwspolnienia dwoch elektronow powstaje wiązanie pojedyncze,
a w przypadku uwspolnienia większej liczby elektronow -wiązanie podwojne, potroj -
ne itp. Wiązania kowalencyjne są

charakterystyczne dla cząsteczek homojądrowych,

tzn. zbudowanych z dwoch atomow tego samego pierwiastka, np. H

2

, Clr Wiązania

te występują

także m.in. w diamencie, węgliku krzemu i krzemie pierwiastkowym.

Są

to wiązania bardzo mocne i trwałe. Charakter wiązań

powoduje, że kryształy

należące do tej grupy charakteryzują

się

dużą

wytrzymałością

i twardością, bardzo

wysoką

temperaturą

topnienia i sąnierozpuszczalne. Kryształy, w ktorych występują

wyłącznie wiązania atomowe, z reguły są

dobrymi izolatorami i w przeciwieństwie

do kryształow jonowych nie przewodzą

prądu rownież

w stanie ciekłym, ponieważ

nie tworzą

jonow. Mają

niski wspołczynnik rozszerzalności cieplnej. Szczegolną

grupę

wśrod kryształow kowalencyjnych stanowią

półprzewodniki

Zad2

Powierzchniowe zjawiska- ogoł zjawisk fizykochemicznych zachodzących na styku dwoch ciał,
np.:

napięcie powierzchniowe

,

adsorpcja

,

kohezja

,

adhezja

,

elektrokapilarność

.

Zad3

Hydroliza

–

reakcja podwójnej wymiany

(często

odwracalna

), która przebiega między

wodą

i

rozpuszczoną w niej substancją. W jej wyniku powstają nowe

związki chemiczne

.

Reakcje hydrolizy soli

polegają

na reakcji jonów tych soli z wodą. Reakcja ta powoduje, że roztwory

niektórych soli wykazują

odczyn kwasowy, zasadowy, obojętny.

Ponieważ

są

to reakcje jonowe, więc hydrolizie ulegają

tylko te sole, które po przereagowaniu z wodą

utworzą

słaby elektrolit:

- sól słabego kwasu i mocnej zasady, np.

Jest to hydroliza anionowa. Odczyn wodnego roztworu takiej soli jest zasadowy.
- sól mocnego kwasu i słabej zasady, np.

Jest to hydroliza kationowa. Odczyn wodnego roztworu takiej soli jest kwasowy.
- sól słabego kwasu i słabej zasady, np.

Jest to hydroliza kationowo-anionowa. Odczyn wodnego roztworu takiej soli jest obojętny
Zad4
N

2

+ 3H

2

2NH

3

+92,3kJ

delH= -46,15 reakcja egzotermiczna wraz ze wzrostem temperatury zwiększy się szybkość reakcji ale
wydajność maleje reakcja równowagi przesuwa się w lewą stronę
zad5
W wyniku korozji węglanowej w zewnętrznych warstwach betonu lub szczelinach tworzy się węglan
wapnia. W pierwszym etapie wypełnia on istniejące pory w betonie, uszczelniając warstwę zewnętrzną.
Powstawaniu węglanu wapnia towarzyszy wzrost objętości. Dalszy przebieg karbonatyzacji prowadzi do
zmian fizykochemicznych i fizykomechanicznych betonu. Powstały weglan wapnia charakteryzuje się
mniejszym iloczynem rozpuszczalności niż wodorotlenek wapnia co prowadzi do jego wytrącania . W ten
sposób zostaje wypłukany węglan wapnia z betonu. Beton traci właściwości alkaliczne i nie stanowi już
ochrony dla stali zbrojeniowej ph betonu spada do około 8,3 i Zaczyna się proces korozji stali
zbrojeniowej. Na zewnętrznej części betonu pojawiają się białe wykwity co świadczy o korozji węglanowej.

Zestaw IV
Zad 1
** Siły van der walsa (siły bliskiego zasiegu )
Orientacji – czasteczki musza być bardzo blisko siebie siła maleje wraz ze wzrostem odległośći moc < 20 …
np. jon + dipol trwały ……. Dipol(trwały) + dipol trwały
Indukcji- działanie pomiedzy jonem o silnym ładunku a cząsteczka o symetrycznym rozkładzie ładunku
moc około 2-4 kJ/mol maleje wraz ze 4 potęga odległości
Jon + dipol indukowany przez ten jon ….. dipol trwały + dipol indukowany
Siły dyspersji – w fazie stałej nie wystepują. W cieczach łatwopalnych (np. rozpuszczalnik) efekt Londona
** mostki wodorowe – wiazania mocne ok. 20 kJ/mol. Czasteczki które zawierają wodór który jest
związany wiazaniem atomowym spolaryzowanym wewnątrz czasteczki. Wyzsza wytrzymałość na
rościaganie w przypadku wody większa temp wrzenia. Gdyby nie była wiązań wodorowych woda by była
gazem w temp pokojowej.
Zad2

Adsorpcja

- gromadzenie się

czasteczek jednej fazy o większej Eenergi kinetycznej i mniej upakowanej na

powierzchni drugiej fazy o mniejszej energi kinetycznej i bardziej upakowanej.
Adsorbat[gaz,ciecz] zalezy od (cisnienie,stężenie,temp)- ulega zagęszczeniu . Adsorbent [ciecz,ciało
Stałe], im wieksza powierzchnia przy danej obietości tym wieksza adsorpcja)- faza w której zageszczenie
się

odbywa.

Rodzaje adsorpcji:
fizyczna – zjawisko adsorpcji zachodzi przy pomocy sił van der walsa. Moc adsorpcji jest stosunkowo
niewielka 10-15kJ/mol
chemiczna – zjawisko adsorpcji zachodzi przy pomocy reakcji chemicznych . Moc adsorpcji 80-400kJ/mol
w wiazaniach jonowych lub atomowych spolaryzowanych łatwiej zachodzi

zad3

REGUŁA PRZEKORY LE CHATELIERA – BRAUNA. Szczegolny przypadek prawa
działania mas: Na każdy układ ktory będzie w stanie rownowagi, podziałamy czynnikiem ktory
zburzy ten stan, to równowaga reakcji przesunie się w tym kierunku, by przeciwdziałać temu
czynnikowi.
Czynniki zew: stężenie reagentow(C), tem(T), ciśn reag(p). Wpływ C: ^Dodanie substratu lub
usunięcie produktu z układu w stanie rownowagi powoduje przesunięcie rownowagi w prawo:
+S,-
P→P, ^Usunięcie substratu lub dodanie produktu do układu w stanie rownowagi powoduje
przesunięcie rownowagi w lewo: -S,+P→S, Wpływ T: ^ T układu↑, w reakcja endotermiczna
powoduje przesunięcie rownowagi w prawo (P), ^ egzotermiczna w lewo (S), ^Zmiana T
powoduje
przesunięcie rownowagi i wpływa na wartość stałych rownowagi, ktore ze ↑ T układu wzrastają
dla
reakcji endotermicznych, a ↓ dla reakcji egzotermicznych, ^Podwyższenie T zawsze wywiera
korzystny wpływ na szybkość reakcji i szybkość ustalania się rownowagi.
Zmiany ciśnienia (p) wpływają na położenie stanu rownowagi dla r chem przebiegających w
fazie
gazowej, gdzie następuje zmiana objętości: ^Vsubstratu > Vproduktu ; wzrost ciśnienia powoduje
przesunięcie reakcji w prawo: Vs > Vp ; p↑→P, ^Vs < Vp ; przesunięcie reakcji w lewo: Vs < Vp
; p↑→S,
^Vs = Vp ; nie wpływa na rownowagę reakcji.

deltaH > 0 reakcja endotermiczna temp wzrasta szybkość i wydajnośc tez temp maleje szybkość i
wydajność tez maleje

zad4
Bodźcem (siłą napędową) reakcji chemicznych jest rożnica potencjałow chemicznych
pomiędzy:
– substratami reakcji (ktore mają wyższy potencjał)
– produktami reakcji (ktore mają niższy potencjał)
Potencjał chemiczny zależy od: rodzaju substancji chemicznej i stanu jej skupienia, ilości
substancji,
temperatury, ciśnienia.
Na szybkość reakcji chemicznych wpływa wiele czynnikow, min.:
- rodzaj reagentow użytych do reakcji,
- stężenie tych reagentow (im większe stężenie reagentow, tym szybciej przebiegnie reakcja),
- wielkość (rozdrobnienie) reagentow (im bardziej rozdrobnione substancje użyjemy do reakcji,
tym reakcja szybciej zajdzie),
- temperatura reagentow (badania naukowcow pokazują, że najczęściej po ogrzaniu o 10 stopni
celsjusza szybkosć reakcji wzrasta od 2 do 3 razy),
- użycie katalizatora (katalizator - substancja zwiększająca szybkość reakcji).
Zad 5

Korozja rodzaju III – polega na reakcjach w wyniku, których powstają nierozpuszczalne związki, które
krystalizując zwiększają objętość powodują pęcznienie i rozkruszanie betonu. Wyróżniamy agresywność
chlorkową i siarczanowa.

Zestaw V
Zad1

Ciało krystaliczne charakter uporządkowana budowa wew, elementy (atomy, jony i cząsteczki) rozmieszczone w
prawidłowy sposób w przestrzeni, tworząc sieć krystaliczna. Jest ciałem anizotropowym tzn. posiada różne
właściwości fiz w zależności od kierunku. Typowe cechy fiz zależne od kierunku to wytrzym mechaniczna,
łupliwośc, przewodnictwo cieplne i elek, rozszerzalnośc cieplna, współczynnik załamania światłą. Ciała stałe topniją
w stałej tem przechodząc w ciecz i a nastepnie w gaz.
Ciało amorficzne (bezpostaciowe), powstają w wyniku oziębiania cieczy, w których nie zachodzi proces
krystalizacji ( szło) w miare obnizania temp ruchliwość cząsteczek maleje a lepkość się zwieksza. Elementy
ciała(atomy, jony, cząst) rozmieszczone są chaotycznie brak w nich uporzatkowania dalszego zasięgu , ciała te są
izotropowe tzn. nie wykazują zależności swych własności od kierunku. Cała bezpostaciowe zmieniają stanu
skupienia płynnie bez żadnych skoków Przykłady: szkło, emalie, tworzywa sztuczne, stopy polimerów,

Zad2

Zwilżalność -zdolnosć

cieczy do pokrywania powierzchni ciałastałego. Kąt zwilżalnośći- kąt jaki

tworzy się

na brzegach kropli na powierzchni ciała stałego. 0 – zwilżalność

doskonała (metal szklo)

im mniejszy kąt tym zwilżenia tym dana ciecz lepiej zwilza cialo stałe. Od 0-90 stopni ciecz ma zdolność
zwilżania. Powyżej 90 stopni nie ma zdolności zwilzania
zad3
odp w zestawie 4
zad4

Emulsja,- układ koloidalny składający się z dwoch nierozpuszczalnych wzajemnie cieczy, z
których jedna jest rozproszona w drugiej w postaci kropelek. Dwie ciecze mogą tworzyć rożne
emulsje w zależności od stosunku ilościowego fazy rozproszonej i rozpraszającej. Emulsja może
być trwała wskutek obecności utrwalających ją emulgatorow.

W procesie otrzymywania emulsji

ważną

rolę odgrywa rożnica napięć powierzchniowych – im jest ona mniejsza tym łatwiej

powstaje emulsja.

Typy emulsji, w ktorym jednym ze składnikow jest woda:
Jonowe - O/W (olej w wodzie) – substancją rozproszoną jest olej, ośrodkiem dyspersyjnym jest
woda. Np.: mleko, masło.
Nie jonowe-W/O (woda w oleju) – woda jest substancją rozproszoną, a olej ośrodkiem
dyspersyjnym.
Np.: margaryna.
Trwałośc zalezy od – róznicy gęstości faz gęstość mniejsza to trwałość wieksza, - średnica
czasteczek fazy rozpuszczanej mniejsza to trwałość wieksza ,-lepkosc fazy ciągłej mniejsza to
trwałość wieksza – rodzaj emulgatora który ma za zadanie zmniejszyc napicie powierzchniowe im
mniejsze tym wieksza trwałość – stabilizator emulsji i obecność koloidu ochronnego przedłuza
trwałośc emulsji przykłady emulsji masło zele towot smary farby kremy majonez emulsje
bitumiczne
Zad 5
Korozja II rodzaju –reakcja chemiczna powstawanie produktów rozpuszczalnych