*KOLOID - niejednorodny układ złożony z fazy rozpraszającej i fazy rozproszonej. Cząsteczki fazy rozproszonej są wielkości od 1-100 nm. Koloidy są roztworami przejściowymi między roztworami rzeczywistymi i zawiesinami. W układach biologicznych fazą rozpraszającą jest woda. Innym przykładem jest mleko. Najbardziej znanym koloidem jest cytoplazma. Koloid w zależności od stopnia uwodnienia może być w postaci żelu (mniej uwodniony) lub zolu (bardziej uwodniony).
Układ koloidalny (koloidy fazowe) jest układem składającym się z dwu faz: faza ciągła - czyli substancja rozpraszająca, zwana też ośrodkiem dyspersyjnym albo dyspergującym;;; faza rozproszona - czyli substancja rozproszona (zdyspergowana), nierozpuszczalna w ośrodku dyspersyjnym (liofobowa, hydrofobowa)
Wyróżnia się następujące rodzaje układów koloidalnych:
gaz, w którym rozproszona jest ciecz - emulsja, aerozol, np. mgła
gaz, w którym rozproszone jest ciało stałe - aerozol, np. dym
ciecz, w której rozproszony jest gaz - piana
ciecz, w której rozproszona jest ciecz - emulsja, np. majonez
ciecz, w której rozproszone jest ciało stałe - zol, zawiesina koloidalna (suspensja), roztwór koloidalny
ciało stałe, w którym rozproszony jest gaz - piana stała - np. pumeks, styropian
ciało stałe, w którym rozproszona jest ciecz - emulsja stała, np. opal
ciało stałe, w którym rozproszone jest ciało stałe - zol stały
ciało stałe i ciecz przenikające się wzajemnie - żel
Koloidy można także podzielić ze względu na oddziaływanie pomiędzy cząstkami fazy rozproszonej, a cząstkami fazy rozpraszającej:
- koloidy liofilowe - występuje powinowactwo międzyfazowe a cząstki koloidalne mają na swojej powierzchni zaadsorbowane cząstki fazy rozpraszającej, tzw. otoczkę solwatacyjną
- koloidy liofobowe - nie występuje powinowactwo międzyfazowe a cząstki koloidalne utrzymują się w stanie wieliego rozdrobnienia dzięki elektrostatycznemu odpychaniu się jednoimiennych ładunków elektrycznych znajdujących się na ich powierzchni
cecha |
Koloidy liofobowe |
Koloidy liofilowe |
budowa cząsteczki |
zespoły cząsteczek |
makrocząsteczki |
Efekt Tyndalla |
zazwyczaj barwny i wyraźny |
zazwyczaj bezbarwny |
epkość roztworu |
nieznaczna |
znaczna |
koagulacja |
nieodwracalna |
odwracalna |
solwatacja |
brak |
znaczna |
dodanie elektrolitu |
nawet małe ilości powodują koagulację |
dopiero znaczne ilości powodują koagulację |
Npięcie powierzch |
podobne do napięcia czystej cieczy |
mniejsze od napięcia czystej cieczy |
otrzymywanie |
dyspersja lub kondensacja |
rozpuszczanie danej substancji |
*Piany igalarne, żele i zole występują w koloidach a nie występują w układach rzeczywistych i zawiesinach
*Anizotropia - wykazywanie odmiennych właściwości (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła, szybkość wzrostu i rozpuszczania kryształu) w zależności od kierunku. Ciała (substancje, przedmioty, cząstki) anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana.
*Kapilarność materiałów jest to zdolność podciągania wody ku górze przez kapilary. Ze względu na kapilarność materiałów ściennych, układa się podczas wznoszenia budynków poziomą warstwę izolacji przeciwwilgociowej.
*Elektroforeza - technika analityczna stosowana w chemii i biologii molekularnej, zwłaszcza w genetyce. Jej istotą jest rozdzielenie mieszaniny związków chemicznych na możliwie jednorodne frakcje przez wymuszanie wędrówki ich cząsteczek w polu elektrycznym. Istnieje wiele wariantów tej techniki. W zależności od ośrodka, w którym następuje rozdział wyróżnić można elektroforezę bibułową (dziś już przestarzałą i praktycznie nie używaną), żelową i kapilarną. W elektroforezie żelowej ośrodkiem w którym przemieszczają się badane substancje jest żel elektroforetyczny. Elektroforeza kapilarna Technika ta umożliwia rozdzielanie anionów i kationów soli organicznych i nieorganicznych. Elektroforeza w polu pulsacyjnym.
*Roztwór to nierozdzielająca się w długich okresach czasu mieszanina dwóch lub więcej związków chemicznych. Skład roztworów określa się przez podanie stężenia składników. W roztworach zwykle jeden ze związków chemicznych jest nazywany rozpuszczalnikiem, a drugi substancją rozpuszczaną.
Roztwór rzeczywisty (właściwy)- to układ, w którym cząstki substancji rozproszonej mają rozmiary mniejsze od 1 nm (nanometr- 10-9 m). Całkiem jednorodne.
Roztwory niewłaściwe nie są całkowicie jednorodne. Są to np. trwałe emulsje, skrajnie rozproszone zawiesiny, zole i żele.
*Emulsja - w znaczeniu stosowanym w chemii fizycznej jest to niejednorodna mieszanina dwóch substancji, z których przynajmniej jedna jest cieczą i w której występują micele. Micele są niewielkimi drobinami wewnątrz których znajdują się cząsteczki tworzące fazę rozproszoną, na powierzchni których znajduje się otoczka solwatacyjna. W mniej ścisłym sensie, stosowanym zwłaszcza w inżynierii chemicznej za emulsję uważa się każdą zawiesinę jednej cieczy w drugiej, niezależnie od tego czy występują w niej micele. Zazwyczaj zawiesiny, w których nie występują micele są bardzo nietrwałe i ulegają łatwej sedymentacji
*Emulsja to układ koloidalny dwóch wzajemnie nierozpuszczalnych pomiędzy sobą
*Środek powierzchniowo czynny - to każde związki chemiczne, które posiadają zdolność do obniżania napięcia powierzchniowego cieczy, ułatwiając tym samym zdolność zwilżania powierzchni ciał stałych przez te ciecze, a także umożliwiające zmieszanie dwóch cieczy, które naturalnie tworzą dwie niemieszalne fazy (np: woda i olej).
*KOMPOZYT - materiał o strukturze niejednorodnej, złożony z dwóch lub więcej komponentów (faz) o różnych właściwościach. Właściwości kompozytów nigdy nie są sumą, czy średnią właściwości jego składników. Najczęściej jeden z komponentów stanowi lepiszcze, które gwarantuje jego spójność, twardość, elastyczność i odporność na ściskanie, a drugi, tzw. komponent konstrukcyjny zapewnia większość pozostałych własności mechanicznych kompozytu.
*Napięcie powierzchniowe - zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą. Polega na powstawaniu dodatkowych sił działających na powierzchnię cieczy w sposób kurczący ją. Występuje ono zawsze na granicy faz termodynamicznych, dlatego zwane jest też napięciem międzyfazowym. Wysokie napięcie powierzchniowe na granicy faz A i B oznacza, że siły spójności (kohezji) wewnątrz faz A-A i B-B są większe niż siły przylegania (adhezji) na granicy faz A-B. Substancjami zmniejszającymi napięcie powierzchniowe są tzw. surfaktanty czyli związki powierzchniowo czynne np. emulgatory oraz mydła i detergenty. Miarą napięcia powierzchniowego jest praca, jaką trzeba wykonać, by utworzyć jednostkową powierzchnię cieczy, co można wyrazić wzorem:
(jednostką w SI J/m2).
gdzie:γ (używa się też oznaczenia σ) - napięcie powierzchniowe,
ΔW - praca potrzebna do utworzenia powierzchni ΔS,
ΔS - pole powierzchni.
Gazozol - układ koloidalny, w którym ośrodkiem rozpraszającym jest substancja w gazowym stanie skupienia materii, a cząstkami koloidalnymi są substancje ciekłe lub stałe. Jest to zawiesina, której cząstki nie opadają pod wpływem grawitacji, gdyż odpychają się wzajemnie w wyniku jednoimiennych ładunków elektrycznych nagromadzonych na ich powierzchni. Jeżeli rozproszonymi cząstkami są cząstki ciekłe, to gazozol jest mgłą. Jeśli są to cząstki stałe, to gazozol jest dymem. W wyniku koagulacji gazozolu, jego cząstki ciekłe zbijają się w kropelki, a cząstki stałe w grudki. Najpopularniejszym rodzajem gazozoli są aerozole.
*Gazozol to układy koloidalne występujące pomiędzy gazem a ciałem stałym(dym), gazem a cieczą(mgła)
*Wiązanie jonowe (inaczej elektrowalencyjne, heteropolarne lub biegunowe) jest to rodzaj wiązania chemicznego. Istotą tego wiązania jest elektrostatyczne oddziaływanie między jonami o różnoimiennych ładunkach. Wiązanie to powstaje najczęściej między metalem a niemetalem. Związki, w których ono występuje, są zdolne do dysocjacji elektrolitycznej
*Asocjacja cząsteczek to wiązanie się pojedynczych cząsteczek związków chemicznych w zespoły cząsteczkowe (asocjaty). Asocjacja występuje przede wszystkim w czystych cieczach i ich mieszaninach, (np. w wodzie, alkoholu). Na asocjację podatne są szczególnie cząsteczki polarne o budowie pozwalającej na wytworzenie wiązania wodorowego (np. cząsteczki wody)
*Temperatura wrzenia - temperatura przy której ciśnienie powstającej pary jest równe ciśnieniu otoczenia, skutkiem czego parowanie następuje w całej objętości cieczy (dana substancja wrze).
*Ciepło parowania - ilość energii potrzebnej do odparowania jednostki masy danej substancji, przy stałym ciśnieniu i temperaturze. W układzie SI jednostką ciepła parowania jest J/kg. Stosuje się też jednostkę J/mol. Ciepło parowania zależy silnie od ciśnienia i temperatury.
*Wiązania wewnątrzcząsteczkowe w materiałach mineralnych - materiały mineralne, w których dominuje wiązanie jonowe bądź jonowo-atomowe; w materiałach zbudowanych z cząsteczek wieloatomowych może występować równocześnie kilka rodzajów wiązań, np. w gipsie
CaSO4 ∙ 2H2O można wyróżnić wiązanie jonowe między jonami Ca2+ i SO42-, oraz wiązania atomowe spolaryzowane i koordynacyjne w jonie SO42-, a także wiązania koordynacyjne i mostki wodorowe związane z obecnością wody.
*Przykłady soli o odczynie kwaśnym i zasadowym - Solami nazywa się elektrolity, które podczas dysocjacji tworzą kationy metali oraz aniony reszt kwasowych. W zależności od składu rozróżnia się sole obojętne, kwaśne, zasadowe i podwójne. Każdą sól można przedstawić jako produkt reakcji zasady i kwasu.
Jeżeli zasady weźmie się mniej niż wymaga się tego do całkowitego zobojętnienia kwasu siarkowego, to podczas odparowania zaczną wypadać kryształy soli kwaśnej (NaHSO4):
NaOH+H2SO4=NaHSO4+H,O
W cząsteczkach soli kwaśnych, oprócz jonów metalu i reszty kwasowej, zawarte są jony wodoru. Na przykład NaHSO4, Na2HPO4, NaH2PO4. Aniony soli kwaśnych ulegają dalszej dysocjacji jak słabe elektrolity. Sole kwaśne powstają z kwasów wielozasadowych. Kwasy jednozasadowe nie tworzą soli kwaśnych.
Sole zasadowe to sole, których cząsteczki oprócz jonów metalu i reszty kwasowej zawierają jony hydroksylowe. Można je przedstawić jako produkt niezupełnego podstawienia grup hydroksylowych zasady resztami kwasowymi. Sole zasadowe powstają z zasad wielokwasowych, natomiast zasady jednokwasowe nie tworzą soli zasadowych.
Sole kwaśne i zasadowe nazywają się podobnie jak sole obojętne z dodatkiem określenia kwaśny w przypadku soli kwaśnej lub zasadowy — w przypadku soli zasadowej. Na przykład KHSO4 — kwaśny siarczan potasowy;;; NaHS — kwaśny siarczek sodowy;;;
Al(OH)SO4 — zasadowy siarczan glinowy.
Dla przykładu roztwór octanu sodowego CH3COONa wykazujący odczyn zasadowy.
CaCO3 → CaO + CO2 zasadowy
odczyn kwaśny, jak to ma miejsce w roztworze chlorku amonowego NH4Cl.
Analogicznie tłumaczy się zasadowy odczyn roztworu węglanu sodu: Na2CO3 → 2Na+ + CO32-
*Hydratacja, uwodnienie - ogół procesów chemicznych lub fizycznych, w których związkiem chemicznym przyłączanym do innej substancji jest woda, przy czym woda ta jest przyłączana w całości. Przykładem uwodnienia jest przemiana hematytu w limonit, skrobi w dekstrynę oraz anhydrytu w gips. Proces zachodzi bardzo często łącznie z uwęglanowieniem i hydrolizą.
Podstawowe składniki klinkieru cementu portlandzkiego:
Krzemian trójwapniowy 3 CaO SiO2(C3S) -alit (60%)
Krzemian dwuwapniowy C2S -belit
Glinian dwuwapniowy C3A
Podstawowe reakcje hydratacji:
2 C3S + 6H = C3S2H3+ 3CH
2 C2S + 5H = C2S2H4 + CH
Dobrym przykładem hydratacji jest przekształcanie hematytu w limonit:
2Fe2O3 + 3H2O ® 2Fe2O3 . 3H2O
*Hydroliza soli - reakcja chemiczna zachodząca zaraz po dysocjacji elektrolitycznej soli w trakcie rozpuszczania ich w wodzie. Reakcja ta powoduje, że roztwory wielu soli nie mają obojętnego pH lecz są bardziej lub mniej kwaśne lub zasadowe.
Sól mocnego kwasu i słabej zasady:
W przypadku soli mocnego kwasu i słabej zasady, jak np. chlorku amonowowego, (NH4Cl), kation NH4+ wchodząc w reakcję z wodą pełni rolę kwasu odtwarzając w roztworze słabą zasadę, amoniak, NH3 (czyli NH3*H2O) oraz wytwarzając jony hydroniowe H3O+:
Sól słabego kwasu i mocnej zasady:
Dla soli słabego kwasu i mocnej zasady (np. octanu sodu, CH3COONa), anion octanowy CH3COO- wchodzi w reakcję z cząsteczką wody z wytworzeniem cząsteczki kwasu octowego CH3COOH i anionu wodorotlenowego:
*Rodzaje energii wydzielanych w reakcjach egzoenergetycznych: Reakcja egzoenergetyczna, reakcja chemiczna przebiegająca z wydzieleniem energii z układu reakcyjnego do otoczenia (ΔU<0). Jeśli energia jest wymieniana w postaci ciepła, reakcja egzoenergetyczna nosi nazwę reakcji egzotermicznej. Energia w postaci ciepła lub światła
*MATRYCA - rząd matrycy dotyczy poziomu obserwowanej niejednorodności kompozytu. Np. beton jako kompozyt dwuskładnikowy:
I. matryca: zaprawa; inkluzja: kruszywo grube
II. Matryca: Zaczyn cementowy; inkluzja: kruszywo drobne
III. Matryca: uwodnione spoiwo cementowe; inkluzja: woda, pustki, mikrokruszywo
*Rodzaje agresji w korozji betonu:
1.Korozja ługująca
Wody miękkie o niskiej zawartości soli mają tendencje do uzupełniania ich niedoboru przez wyługowanie składników betonu, głównie wodorotlenku wapniowego. Do takich wód należą wody kondensacyjne, opadowe, powierzchniowe, wgłębne. Wody te oprócz ługowanie CaO ze spoiwa mogą powodować procesy rozkładu krzemianów i glinokrzemianów wapniowych.
2. Korozja spowodowana działaniem kwasów:
Wody kwaśne zawierające mocne kwasy mineralne : HCl, H2SO4, HNO3, słaby kwas H2S są groźne gdyż reagują nie tylko z wapnem Ca(OH)2 lecz także z glinianami i krzemianami.
Ca(OH)2+2HClCaCl2+2H2O
Zachodzi reakcja w wyniku której powstaje łatwo rozpuszczalny chlorek wapniowy. Proces ten powoduje stopniowe zwiększanie porowatości co osłabia beton.
Wody zawierające większa ilość wolnego CO2 działąją korodująco na beton gdyż wchodzą w reakcje z Ca(OH)2:
Ca(OH)2+2CO2Ca(HCO3)2 (korozja węglanowa)
3. Korozja spowodowana wymianą jonów Ca2+
Korozja tego typu spowodowana jest głównie przez wody morskie, zawierające rozpuszczone sole magnezowe np. MgCl2. Zachodzi wtedy reakcja wymiany jonowej pomiędzy Ca2+ i Mg2+:
Ca(OH)2+MgCl2Mg(OH)2+CaCl2
powstały galaretowaty wodorotlenek magnezowy wypełnia pory po wypartym Ca(OH)2
4. Korozja siarczanowa:
Wywołana jest poprzez procesy powodujące powstawanie w betonie soli krystalizujących z dużą ilością wody . Wody siarczanowe zawierają najczęściej siarczan wapniowy, magnezowy lub sodowy. Ich korodujące działanie polega na tworzeniu ze składnikami betonu związków uwodnionych, które krystalizując z wodą zwiększają znacznie swą objętość, co powoduje zniszczenie struktury betonu. W pierwszej fazie reakcji wodorotlenek wapniowy przechodziw CaSO4*2H2O następnie w reakcji składników cementu z siarczanem wapniowym powstaje tzw bakcyl cementowy:
3CaO*Al2O3*3CaSO4*32H2O
*Wodorowęglan sodu -(soda oczyszczona)- NaHCO3 , dodatek do żywności regulujący pH, wodorowęglanu sodu ma odczyn słabo alkaliczny i zachowuje się w wielu reakcjach jak słaba zasada.
W laboratorium najłatwiej jest go otrzymać przez wprowadzenie dwutlenku węgla do nasyconego wodnego roztworu węglanu sodu:
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2 NaHCO3
pH= nie więcej niż 8,6
*Reakcja syntezy w układzie homogenicznym: czyli jednofazowe, zachodzące w jednej tylko fazie,
np. w fazie gazowej: H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g)
*SIŁY WEWNĄTRZCZĄSTECZKOWE: to siły pierwszego rodzaju (międzyatomowe, wiązania chemiczne), zalicza się do nich:
Jonowe (elektrowalencyjne, heteropolarne lub biegunowe)
Atomowe (homeopolarne, kowalencyjne)
Koordynacyjne (semipolarne, donorowo-akceptorowe)
Metaliczne
Wiązanie jonowe (inaczej elektrowalencyjne, heteropolarne lub biegunowe) jest to rodzaj wiązania chemicznego. Istotą tego wiązania jest elektrostatyczne oddziaływanie między jonami o różnoimiennych ładunkach. Wiązanie to powstaje najczęściej między metalem a niemetalem. Różnica elektroujemności w skali Paulinga jest większa lub równa 1,7. Największy udział tego rodzaju wiązania można zaobserwować w związkach litowców z fluorowcami.
Związki, w których ono występuje, są zdolne do dysocjacji elektrolitycznej, tzn. do rozpadu na wolne jony. Stopy i roztwory związków chemicznych, w których występuje wiązanie jonowe są elektrolitami, tzn. są zdolne do przewodzenia prądu elektrycznego.
Przykłady: NaCl, MgCL2, CuCl2, CaO, MgO, Al2O3, AlCl3
Na-Cl, Ca-O, Al-O.
WŁ: posiadają budowe krystalicz, w stanie stopionym przewodzą prąd, w stanie stałym są praktycznie nieprzewodzące, topią się w wysokiej temp, bardzo twarde i kruche, rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnycha powstałe roztwory dobrze przewodzą prąd elektryczny, w roztworach wodnych dysocjują
Wiązanie kowalencyjne to rodzaj wiązania chemicznego. Istotą wiązania kowalencyjnego jest istnienie pary elektronów, które są współdzielone w porównywalnym stopniu przez oba atomy tworzące to wiązanie. Za wiązania kowalencyjne uważa się zwykle wiązania między dwoma atomami, w których współdzielone elektrony pochodzą od obu tworzących wiązanie atomów.
Wiązania kowalencyjne dzielimy na niespolaryzowane i spolaryzowane. Para elektronowa wiązania niespolaryzowanego należy w równym stopniu do obu atomów, natomiast w wiązaniu spolaryzowanym elektrony przesunięte są w kierunku jednego z atomów.
W klasyfikacji wiązań chemicznych wyróżnia czasem się wiązania atomowe, występujące między dwoma atomami tego samego pierwiastka, nie ma jednak powodu uważać je za istotnie różne od wiązań kowalencyjnych tworzonych przez atomy różnych pierwiastków. Wiązania atomowe są (w cząsteczkach dwuatomowych w energetycznych stanach podstawowych) zawsze niespolaryzowane
Przykłady występowania wiązania kowalencyjnego: O2, CO2, N2, H2
WŁ: W stanie stałym posiadają budowe krystaliczną, w stanie stałym i ciekłym nie przewodzą prądu, niska temp topnienia i wrzenia kryształów cząsteczkowych, rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych, dysocjują na jony w roztworach wodnych
Wiązanie koordynacyjne (donorowo-akceptorowe), to rodzaj kowalencyjnego wiązania chemicznego. Istotą tego wiązania jest uwspólnienie pary elektronowej między dwoma atomami, przy czym oba te elektrony formalnie pochodzą od jednego atomu. W wiązaniach koordynacyjnych wyróżnia się atom donora (dostarczyciela) i akceptora (przyjmującego) elektronów. W większości przypadków donorem elektronów jest atom bardziej elektrododatni, a akceptorem bardziej elektroujemny
*SIŁY MIĘDZYCZĄSTECZKOWE: siły drugiego rzędu (adytywne)
Siły Van der Waalsa (orientacji, dyspersji, indukcji)
Mostki wodorowe (protonowe)
Siły Van der Waalsa Oddziaływania międzycząsteczkowe
Siły orientacji występują miedzy jonami a dipolami trwałymii; dipolami trwałymi dipolami trwałymi
Siły indukcji występują między: jonami a dipolami indukowalnymi; dipolami trwałymi a dipolami indukowalnymi
Siły dyspersji występują między trwałym dipolem i wzbudzonym dipolem; lub między dwoma wzbudzonymi dipolami
Wiązanie wodorowe (mostki wodorowe) Występuje ono pomiędzy związanym atomem wodoru, a elektroujemnymi atomami sąsiedniej cząsteczki
*Warunki dobrego zwilżania: rozpływanie się cieczy na powierzchni ciała stałego; zachodzi wówczas, gdy oddziaływanie między cząst. ciała stałego i cieczy jest większe od siły napięcia powierzchniowego cieczy.
Alfa>90st brak zwilż.
Alfa=90stsłaba zwilż.
Alfa<90stdobra zwilż.
1>cosa>0 ciecz zwilza pow.
0>cosa>-1 brak zwilż.
*Ogniwo galwaniczne - ogniwo, w którym źródłem prądu są reakcje chemiczne zachodzące między elektrodą, a elektrolitem. Dwie elektrody zanurzone w elektrolicie (półogniwa) tworzą ogniwo galwaniczne. Różnica potencjałów elektrod gdy przez ogniwo nie płynie prąd jest równa sile elektromotorycznej ogniwa (SEM).
przypadku konieczności łączenia metali czy stopów należy przestrzegać, żeby różnica potencjałów była jak najmniejsza i tak dobierać metale, żeby metal stanowiący katodę w ogniwie galwanicznym miał małą powierzchnię, a metal anody dużą. Dlatego śruby, nakrętki, spawy powinny być w takich przypadkach wykonane z bardziej szlachetnego materiału niż materiał blach czy konstrukcji
Anodowe rozpuszczanie np. w przypadku żelaza Fe = Fe2+ + 2e-
*Zgorzelina, zendra efekt korozji gazowej, warstwa tlenków metali powstająca na powierzchni nagrzanych przedmiotów metalowych w wyniku ich styczności z powietrzem. Występuje w postaci powłoki lub łusek. Podczas kucia lub walcowania odpada częściowo. Warstwa zgorzeliny to Fe3O4
*Zasadowość jest to zdolność wody do zobojętniania mocnych kwasów mineralnych wobec umownych wskaźników. Właściwość tą nadają wodzie węglany, wodorowęglany
Zasadowość mineralna jest ilościowym wskaźnikiem zawartości jonów wodorotlenkowych i węglanowych, oznaczanym przez miareczkowanie próbki mocnym kwasem do pH = 8,3 wobec fenoloftaleiny lub potencjometrycznie.
Zasadowość ogólna jest ilościowym wskaźnikiem zawartości jonów węglanowych, wodorowęglanowych, wodorotlenkowych i innych anionów pochodzących z dysocjacji soli słabych kwasów i mocnych zasad, oznaczanym przez miareczkowanie próbki mocnym kwasem do pH = 4,5, wobec oranżu metylowego
- zasadowość mineralną (Zm) - dla wód o pH>8,3 (obecność także mocnych zasad - NaOH, KOH)
- zasadowość ogólną (Zog) - dla wód o pH>4,5 (obecność tylko anionów: HCO3 1-, CO3 2-, H2PO4 1-, SO3 2-, które ulegają hydrolizie)
-pH>8.3 zanieczyszczenie ściekami
*Kwasowość wody to zdolność wody do zobojętniania dodawanych do niej mocnych zasad wobec umownych wskaźników.
Kwasowość wody może być wywołana obecnością: rozpuszczonego dwutlenku węgla, słabych kwasów organicznych (kwasów humusowych), soli, które ulegają w wodzie hydrolizie niektórych odczynem kwasowym (np. soli żelaza lub glinu), substancji dodawanych w procesie uzdatniania wody, a także zanieczyszczeń ściekowych.
- kwasowość mineralną (Km) - dla wód o pH<4,5 (obecność kwasów mineralnych); Przy jej występowaniu woda ma charakter sinie agresywny w stosunku do betonu i stali. W związku z tym kwasowość mineralna jest niedopuszczalna w wodach użytkowych.
- kwasowość ogólną (Kog) - dla wód o pH>4,5 (obecność CO2)
*Twardość wody - jest to cecha wody, będąca funkcją stężenia soli, wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.
- nietrwałą, zwaną też węglanową - która jest generowana przez sole kwasu węglowego
- trwałą (nieweglanowa) - która jest generowana przez sole innych kwasów, głównie chlorki, ale też siarczany, azotany i inne.
Ogólna twardość wody jest sumą twardości węglanowej i trwałej.
Należy zaznaczyć iż woda bardzo miękka i miękkama zdolność do wypłukiwania (wyługowywania) wapna z betonu. Również woda bardzo twarda nie jest obojętna dla betonu i metali (korozja magnezowa i korozja rozpuszczania metali)
Twardość wody wyznacza się metodami wagowymi i miareczkowymi. Metoda wagowa polega na wagowym oddzielnym oznaczeniu wapnia i magnezu. Po zsumowaniu tych wartości otrzymuje się tw całkowitą. Do metod miareczkowych można zaliczyc np.: metodę mydlaną, metode Warthy-Pfeifera, metodę warsenianową
*Zmiękczanie wody, usuwanie związków powodujących twardość wody. Polega na usunięciu z niej rozpuszczalnych związków wapnia i magnezu. Zmiękczanie wody może odbywać się metodami: destylacji, dekarbonizacji (strącenie soli wapnia i magnezu termicznie lub chemicznie, np. przy pomocy sody albo fosforanów), metodą jonitową, poprzez dodawanie związków chemicznych tworzących rozpuszczalne kompleksy z wapniem i magnezem.
Betony i zaprawy, jaka woda się nadaje a jaka nie - składniki które w sposób znaczący wpływają na jakość wody zarobowej: kwasy, siarczki, siarczany, chlorki, cukier, substancje humusowe i zanieczyszczenia organiczne.
*Punkt izoelektryczny - wartość pH, przy której cząsteczka chemiczna posiadająca grupy mogące przyjmować ładunek zarówno dodatni (np. aminowe) jak i ujemny (np. karboksylowe) zawiera średnio tyle samo ładunków dodatnich co ujemnych, przez co jej ładunek całkowity wynosi zero.
Wartość ta jest oznaczana najczęściej w odniesieniu do białek i aminokwasów, metodami polarymetrycznymi, chromatograficznymi (ogniskowanie chromatograficzne, ang. chromatofocusing, CF) i elektroforetycznymi (ogniskowanie izoelektryczne, ang. isoelectrofocusing, IEF). Ponadto istnieje możliwość wyznaczenia wartości teoretycznej dla białek na podstawie równania Hendersona-Hasselbacha.
*Wiązanie i twardnienie zaprawy:
Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O
Wiązanie i twardnienie gipsu półwodnego:
CaSO4*2H2OCaSO4*1/2H2O+3/2H20
CaSO4*1/2H20CaSO4*1/2H2O (rozp w wodzie)
2CaSO4*1/2H2O+3/2H2O2CaSO4*2H2O (przyłącz cząst wody)
CaSO4*2H2OCaSO4*2H2O (krystalizacja)
*Dodatki do gipsu - naturalny proces wiązania gipsu trwa około 6 min, a jego początek zaczyna się po 12 minutach. Dodatek NaCl oraz gipsu związanego powoduje skrócenie czasu wiązania, oraz przyspiesza znacznie początek wiązania. Dodatek kwasu cytrynowego powoduje znacznie wydłużenie czasu wiązania i wydłuża początek wiązania prawie o 5 razy.
*Minerały cementowe- ALIT i BELIT
Alit- mineralogiczna nazwa krzemianu trójwapniowego, 3CaO·SiO2 lub C3S. Stosowany jako składnik klinkieru (półproduktu cementu portlandzkiego) odpowiedzialny za wczesne wiązanie cementu. Alit wiąże się z wodą około sto razy szybciej niż belit, wydzielając przy tym trzy razy więcej wodorotlenku wapnia
Belit - mineralogiczna nazwa krzemianu dwuwapniowego, 2CaO·SiO2 lub C2S. Stosowany jako składnik klinkieru (półproduktu cementu portlandzkiego) odpowiedzialny za późne wiązanie cementu. W postaci naturalnej występuje jako larnit.
*REAKCJE CHEMICZNE:
1. Reakcje syntezy
A + B > C
H2 + Cl2 > 2HCl chlorowodór
2Mg + O2 > 2MgO tlenek magnezu
CaO + CO2 > CaCO3 węglan wapnia
2. Reakcje analizy
AB > A + B
gdzie; - AB substancja złożona
- A, B związki prostsze lub pierwiastki
np.:
CaCO3 > CaO + CO2
2HgO > 2Hg + O2
2KMnO4 > K2MnO4 + MnO2 + O2
3.Reakcje wymiany pojedynczej
A + BC > AB + C lub AC + B
np.: Zn + 2HCl > ZnCl2 + H2
Fe + CuSO4 > FeSO4 + Cu
podwójnej:
AB + CD > AD + CB
np.: BaCl2 + H2SO4> BaSO4 + 2HCl
AgNO3 + NaCl > AgCl + NaNO3
4.Reakcje redoks
Reakcje redoks są to reakcje jednoczesnego utleniania i redukcji, w których pierwiastki występujące
w tych przemianach zmieniają swoją wartościowość, a dokładniej mówiąc stopień utlenienia.
Stopnie utlenienia- O2 zawsze -2; H zawsze +1; z IIgrupy +2; z I grupy +1; OH zawsze -1
*RODZAJE ENERGII: (cieplna, elektryczna, biologiczna, jądrowa, świetlna)
*Tiksotropia (pamięć cieczy)- np.: definicja polegana odwracalnym przejsciu struktury żelowej w zolową pod wpływem bodźców mechanicznych.
*Reopleksja - jest to definicja polegająca na przejściu struktury zolowej w żelową pod wpływem bodźców mechanicznych (przykładem substancji ulegającej reopeksji są m.in. zawiesiny gipsu, tlenku wanadu V i bentonitu
* Prawo działania mas, zwane także prawem Guldberga i Waagego -w stanie równowagi chemicznej w stałych warunkach ciśnienia i temperatury iloraz stężeń substratów do produktów jest wielkością stałą. Szybkość reakcji chemicznej jest proporcjonalna do efektywnego stężenia wszystkich uczestniczących w niej reagentów
*Reguła von't Hoffa - wraz ze wzrostem temperatury szybkość reakcji zwiększa się o 2 do 4x (homogenicznie) i 1.2 do 2.4x (heterogenicznie)