1.Wiązania między atomami, czyli wiązania chemiczne. Atomy wszystkich pierwiastków poza atomami gazów szlachetnych mogą łączyć się ze sobą tworząc molekuły. ē walencyjne (wartościowości) decydują o łączeniach podpowłok S i P. Pierwiastki, których atomy mają mniej niż 4 ē walencyjne nazywamy elektrododatnimi – łatwo tracą ē walencyjne, stając się jonami dodatnimi (głównie metale). Pierwiastki, których atomy mają powyżej 4 ē walencyjne nazywamy elektroujemnymi – łatwo przyłączają ē walencyjne, stając się jonami ujemnymi (głównie dielektryki). Gazy szlachetne mają całkowicie zapełnione podpowłoki zewn. S i P – mają 8 ē (2 + 6) – oktet elektronowy. Typy wiązań chem.: jonowe, kowalencyjne, niezlokalizowane, metaliczne. Siły międzycząsteczkowe: Van der Waalsa, wodorowe. Wiązania jonowe – elektrowalencyjne, heteropolarne(dwubiegunowe, różnobiegunowe) – jest wynikiem działania sił Coulomba między jonami: np. sole metali alkaicznych, tlenki metali (sód, potas – mają najniższy potencjał jonizacyjny – najłatwiej jest je zjonizować, oderwać ē – elektrododatnie); chlorowce (chlor, jod, brom (halogeny)) mają największe powinowactwo elektronowe – łatwo wychwytują i przyłączają ē. Energia wiązania jonowego KCl wynika z: e(4,34V – 3,82V) = 0,52eV, gdzie: e – ładunek elektronu; 4,34 – potencjał jonizacyjny potasu K; 3,82 – powinowactwo elektronowe chloru Cl. Powinowactwo elektronowe – en. uwalniająca się przy powstawaniu jonu ujemnego (anionu) Atomy, które mają więcej niż 18 ē walencyjnych mogą łatwo utracić więcej niż 1 ē. Wiązanie kowalencyjne – w. atomowe, w. homeopolarne – powstaje na skutek oddziaływania ē-ów walencyjnych tzw. niesprzężonych o przeciwnych spinowych liczbach kwantowych + ½ lub – ½. Sprzężone ē-y – w jednym atomie występują dwa ē o + ½ i – ½; niesprzężone np. + ½ – ½ – ½. Jeżeli spiny są różne – ē-y przyciągają się i odwrotnie. Istnienie cząsteczek jak H2, O2, Cl2, N2 nie można wyjaśnić za pomocą modelu jonowego – wprowadzono model wspólnych ē-ów; następuje wiązanie pomiędzy jednakowymi atomami o podobnych własnościach. To wiązanie powstaje za pomocą 1, 2 lub 3 par ē-ów należących jednocześnie do każdego zakątku, warunkiem są jednakowe spiny. Gdy łączą się dwa jednakowe ē-y to orbita wspólna jest symetryczna Gdy łączą się atomy różnych pierw. to chmura elektronowa jest przesunięta w kierunku jednego z tych jąder atomowych. Wiązania kowalencyjne występują w wielu związkach węgla, krzemu, germanu, cyny i ołowiu. Powstaje wówczas konfiguracja oktetowa, czyli 8 ē-ów wspólnych (jak w gazie szlachetnym). Dzięki temu wiązania kowalencyjne są bardzo trwałe. Takie związki nie ulegają dysocjacji elektrolitycznej (jak np. sól kuchenna), nie przewodzą prądu elektrycznego i ciepła. Związki te rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych, np. benzdenie, toluenie. Wiązanie niezlokalizowane – ē-y w cząsteczce nie są związane z poszczególnymi atomami sąsiednimi, lecz należą do wielu atomów benzen C6H6 Wiązanie metaliczne – występuje wówczas, gdy odległości międzyatomowe są mniejsze od wymiarów zewnętrznych powłok elektronowych. Ma to miejsce w metalach, gdzie atomy są tak ściśnięte, że dane jądro atomowe danego atomu znajduje się wewnątrz obszaru, gdzie występuje chmura elektronowa. ē-y wewnętrzne każdego atomu rozprzestrzeniają się na cały kryształ (są wspólne) i stają się „swobodne” wewnątrz metalu. Każdy atom w metalu dostarcza przynajmniej jednego ē swobodnego. Taki stan ē walencyjnych w metalach występuje w dużym zakresie temperatur, tzn. dopóki metal jest w stanie stałym albo ciekłym. W fazie gazowej ē swobodnych nie ma. Charakterystyczną cechą kryształów metalicznych jest plastyczność, nieprzezroczystość, połysk metaliczny, trudno rozpuszczalne, przewodzą prąd Ele. i ciepło, mają ujemny współczynnik temperaturowy przewodności. Siły Van der Waalsa to siły pomiędzy atomami lub cząsteczkami, w wyniku których łączą się one w agregaty (wiązania wtórne). Siły VdW są stosunkowo słabe i oddziaływują tylko między cząstkami znajdującymi się bardzo blisko siebie. Energia wiązania 0,1eV. Siły VdW mogą mieć naturę elektrostatyczną lub magnetyczną. Siły VdW są najsłabsze. Materiały o takich wiązaniach są stosunkowo miękkie i maja niską temp. topnienia np. parafina. Siły VdW odgrywają jednak bardzo ważną rolę w procesach skraplania gazów i krzepnięcia, a także w absorbcji gazów i cieczy do ciał stałych. STOPY ALUMINIUM: czyste aluminium ma dość słaba wytrzymałoś mechaniczną, jest kruche ale niektóre stopy aluminium mają większą wytrzymałość i są plastyczne. Główne składniki stopu aluminium to: miedź, krzem, mangan, magnez, cynk, nikiel, żelazo, chrom, kobalt Znane stopy np.: Aldrey ( Al., Mg, Si ) – posiada dobrą przewodność elektryczną, Dural (Al., Cu, Mg ) - ma dużą wytrzymałość mechaniczną. W elektrotechnice stosuje się na przewody, do budowy przyrządów pomiarowych, ze względu na lekkość w lotnictwie, do budowy okrętów, w przemyśle samochodowym. MATERIAŁY OPOROWE: stosowane na tzw. elementy grzejne np. spirale, stosuje się materiały o dużej rezystywności, stosuje się elementy grzejne do grzejników, w przyrządach pomiarowych, rozrusznikach elektrycznych. Materiały oporowe to stopy w skład których wchodzą: N i, Cr, Fe, Cu, Mn, Al. Materiały na spirale grzejną powinny mieć wysoką temp. Topnienia, odporność na zendrowanie ( pod wpływem wysokiej temperatury materiał łuszczy się ), wytrzymałość mechaniczną i łatwą obrabialność, duża rezystywność. Do tych celów stosuje się dwa rodzaje stopów: Nichromy ( Ni, Cr ), Kanthale ( Fe, Cr, Al. ), Temp. Topnienia stopów Cr – Ni jest w granicach 1350 – 1450^0C. -OŁÓW „ Pb ’’: WYSTĘPOWANIE: Występuje w przyrodzie jako siarczan ołowiu PbS – galena. ZASTOSOWANIE: Stosowany na powłoki kabli elektrycznych, na druty topikowe w bezpiecznikach, akumulatory płyty pochłaniające promieniowanie rentgena, na anody do elektrolizy na armaturę kwasoodporną oraz na podkładki i uszczelki. Ołów nie ma dużej wytrzymałości mechanicznej, jest kruchy i plastyczny.Wadami ołowiu są duża gęstość, mała trwałość, mała wytrzymałość na rozciąganie, duża wrażliwość na drgania mechaniczne, szybkie uleganie korozji. -CYNK „ Zn”: WYSTEPOWANIE: Występuje w postaci siarczku, blenda ZnS. WŁASNOŚCI: Ma duże skłonności do korozji krystalicznej, jeżeli jest zanieczyszczony innymi metalami. Dlatego nawet nieznaczne dodatki powodują kruchość i łamliwość. Cynk jest odporny na działanie czynników atmosferycznych. ZASTOSOWANIE: Stosuje się go do cynkowania w galwanizacji blach i drutów, do wytwarzania stopów z miedzią. 6.Metale szlachetne: -ZŁOTO „ Au ’’: WYSTĘPOWANIE: Występuje w postaci bryłek i w minerałach jako kalaneryt oraz cilwanit, zawierają oprócz złota, srebro, telmut. WŁASNOŚCI: Dobry przewodnik elektryczny, metal bardzo kowalny, ciągliwy, odporny na korozję, na większość kwasów i zasad. Złoto rozpuszcza się tylko w wodzie królewskiej – kwas solny, azotowy, temperatura topnienia 1063^0C. ZASTOSOWANIE: W elektrotechnice stosuje się na druty połączeniowe, w mikroelektronice do pokrywania styków, jako składnik past przewodzących,. Stopy złota z miedzią, srebrem, platyną – biżuteria, monety zegarki, sprzęty laboratoryjne, dentystyczne. Najczyszcze złoto posiada 24 karaty. -SREBRO „ Ag ’’: WYSTĘPOWANIE: W przyrodzie występuje w postaci rudy jako Argentyn Ag2S jako produkt uboczny przy produkcji miedzi, ołowiu lub cynku. WŁĄSNOŚCI: Posiada największa przewodność elektryczną, poza tym bardzo dobrze obrabia się na zimno, możemy wytworzyć cienkie druty i folie ze srebra, jest odporny na wpływy atmosferyczne, chociaż ma niezbyt wysoka temperaturę topnienia 963^0. ZASTOSOWANIE: Srebro stosuje się na różne przewody, do srebrzenia przewodów, tez na druty topikowe i także do produkcji stopów, taki stop srebra z miedzią tzw. lut twardy: w przemyśle fotograficznym, do produkcji kondensatorów ceramicznych( elektrody ). -PLATYNA „ Pt. ’’: WYSTĘPOWANIE: Występuje w przyrodzie w postaci ziarna, bryłki, listki platyny. WŁAŚCIWOŚCI: Posiada doskonałą odporność chemiczną, , temperatura topnienia wynosi 1773^0C. ZASTOSOWANIE: W chemii stosowana jako katalizator. Stop platyny z rodem stosuje się do wyrobu termoelementów, również na styki. 7.Metale kolorowe: -NIKIEL „ Ni ”: Jest metalem ferromagnetycznym jak Fe . OTRZYMYWANIE: Otrzymuje się go metoda hutniczą i metodę elektrolizy ( poddaje się rafinacji czyli oczyszczaniu ). ZASTOSOWANIE: Do produkcji stopów, stosuje się też do galwanizacji (niklowanie), stopy niklu stosowane jako druty oporowe, do produkcji akumulatorów żelazo – niklowych i kadmowo – niklowych. -RTĘĆ „ Hg”: WYSTĘPOWANIE: Rtęć występuje w przyrodzie głównie jako siarczek – rtęci KGS – cynober. WŁASNOŚCI: Material płynny w temperaturze topnienia, jako jedyny. ZASTOSOWANIE: W elektrotechnice stosuje się na styki, w lampach rtęciowych i kwarcowych, w barometrach, prasownikach zasilające duże trakcje elektryczne termometrach. 8.Metale trudnotopliwe: -WOLFRAM „ W”: Największa temperatura topnienia 3380^0C Własności: utlenia się, dobra przewodność elektryczna i cieplna. Zastosowanie: do produkcji żarówek, jako katody lamp radiowych, na styki. -MOLIBDEN „ Mo”: Temperatura topnienia 2622^0C Własności: utlenia się w kilkuset ^0C. Zastosowanie: w żarówkach, na styki w wyłącznikach.	Wiązania wodorowe. Atom wodoru może reagować z innymi atomami albo przez przyłączenie jednego ē do siebie albo przez uwspólnienie ē z sąsiadem. Wodór może tworzyć tzw. pomost pomiędzy dwoma molekułami, np. H2O. W. wodorowe odgrywaja ważną rolę w procesach biochemicznych. Wiązania wodorowe powstają łatwo między molekułami zawierającymi atomy pierwiastków o stosunkowo małej masie atomowej, jak C12, O16, F19. W materiałach mamy często rózne rodzaje wiązań, ale może przeważać jeden typ wiązań. 2.Stany skupienia materii: Są trzy stany skupienia materii: ciekły,gazowy i stały ale przy takim podziale nie uwzględniamy wewnętrznej struktury substancji. Podział za wzg na strukturę substancji: a) stan krystaliczny, b) stan amorficzny, c) quasi krystaliczny, d) stan plazmowy: - plazma wysokotemperaturowa, - plazma niskotemperaturowa. -Materiały krystaliczne: Gdyby jakiś pozostał bardzo długo bez dopływu energii z zewnątrz, ale mógł tracić energie wewnątrz to w końcu nastąpi uporządkowanie tych molekuł lub atomów, nastąpi zrównoważenie sił pomiędzy tymi molekułami. Na skutek tego wytworzy się stan krystaliczny, czyli uporządkowanie molekuł będących wynikiem zrównoważenia sił odpychania i przyciągania. Gdy będziemy doprowadzać energie z zewnątrz to będzie następowało zrywanie wiązań miedzy molekułami i będzie miało stopień uporządkowania. KRYSZTAŁ: Każdy kryształ charakteryzuje się pewnymi elementami objętościowymi, które powtarzają się cyklicznie. Mówimy, że jest to komórka elementowa w krysztale, która zawiera minimalną liczbę atomów danej substancji. Rozróżnia się 7 klas kryształów: 1)Regularny, 2) Heksagonalny, 3) Rombowy, 4) Romboedryczny, 5) Jednoskośny, 6) Trójskośny, 7) Tetragonalny. Kryształy regularne oraz heksagonalne są charakterystyczne dla metali i są one gęsto upakowane. Kryształy rzeczywiste posiadają pewne defekty: a) punktowe, b) liniowe (dyslokacjami), c) przestrzenne. DEFEKTEM PUNKTOWYM: Nazywa się zaburzenia struktury sieci w jednym punkcie kryształu. Rozróżnia się 3 rodzaje tych defektów: a) defekt zanieczyszczenia lub zmiany, gdy jakiś atom w sieci krystalicznej zostanie zastąpiony przez inny atom, b) defekt Schottky’ego gdy brak jest jakiegoś atomu, c) defekt Frankl’a zwany defektem implantacji międzywęzłowej, gdy obecny jest jakiś obcy atom. DEFEKT LINIOWY-DYSLOKACYJNY: To defekt dwuwymiarowy, defekt płaszczyzny kryształu: a) dyslokacja brzegowa, występuje wtedy gdy brzeg płaszczyzny jest przesunięty, b) dyslokacja śrubowa. Kryształy z dyslokacjami mogą być łatwo formowane plastycznie, czyli odkształcone mogą też być rozłupywanie przy użyciu znacznie mniejszej siły kryształy idealne. Dyslokacje osłabiają kryształ jak również wpływają na właściwości optyczne i magnetyczne kryształu, rezystywność. DEFEKTY PRZESTRZENNE: W kryształach rzeczywistych występują tzw. powierzchnie swobodne ograniczające ich rozmiary. W materii mogą tez występować obszary o różnych strukturach, między którymi występują powierzchnie graniczne. Naturalny kryształ może być zbiorem małych kryształów i wtedy mówimy o strukturze polikrystalicznej, w której powierzchnie graniczne tworzą tzw. granice ziaren. -Materiały amorficzne: Różnią się od kryształów zupełnym nieuporządkowaniem atomów i cząstek. Modelem substancji amorficznej jest idealny gaz. W rzeczywistości istnieją bardzo często ciała o strukturze pośredniej tzn. nie stwierdzamy struktur periodycznie powtarzających się, chociaż obserwuje się w nich pewne składy atomów zlokalizowane w pobliżu pewnych atomów lub jonów. Mówimy, że w tym przypadku występuje uporządkowanie bliskiego zasięgu. Gdy jest ich brak występuje uporządkowanie dalekiego zasięgu. Substancje amorficzne dzieli się na dwie klasy: ciecze i szkła. CIECZE: Ciecze wykazują pewną pośrednia strukturę w odróżnieniu od gazu, który jest całkowicie nie uporządkowany. W związku z tym przyjmuje się dwa modele cieczy: a) model quasi gazowy, b) quasi krystaliczny. MODEL QUASI GAZOWY: zakłada się w nim przypadkowy rozkład atomów jednak z możliwością tworzenia się lokalnych powiązań atomów lub cząstek. MODEL QUASI KRYSTALICZNY: ciecz uważa się za zdegenerowany kryształ. Lokalne struktury( podstruktury krótkiego zasięgu ). Przykładem takiej cieczy jest woda w niskiej temperaturze. SZKŁA: Szkła mają podobną strukturę do cieczy. Otrzymuje się przez nagłe ochładzanie niektórych cieczy np. tlenki metali, krzemionki, topniki. Struktura szkła charakteryzuje się uporządkowaniem krótkiego zasięgu, odpowiadającej strukturze tej cieczy przy danej temperaturze., przy której zostaje gwałtownie ochłodzona. Szkła można przedstawić jako zamrożona ciecz, po długim czasie szkła przyjmują strukturę krystaliczną. -Materiały quasi krystaliczne: Są to takie materiały, w których pewne grupy atomów mają układ krystaliczny, a inne amorficzny. Przykładem mogą być: a) polimery, b) ciekłe kryształy. POLIMERY: To wielka grupa materii o bardzo różnorodnych własnościach. Przykładem polimeru mogą być: celuloza, guma, tworzywa sztuczne. Makromolekuły zbudowane są z pewnych powtarzających się regularnie elementów, tworzących zwykle strukturę łańcuchową. Łańcuch makromolekuł jest kryształem liniowym. Układ w przestrzeni tym makromolekuł może być różny. Pomiędzy sąsiednimi łańcuchami występują słabe siły Van der Valsa. Natomiast wewnątrz łańcucha występują zwykle silne wiązania kowalencyjne. Krótkie łańcuchy przyciągają się słabiej. CIEKŁE KRYSZTAŁY: Są specjalnym rodzajem cieczy, charakteryzujących się anizotropią( różne własności w różnych kierunkach ) własności elektrycznych, magnetycznych lub optycznych. ANIZOTROPIA– zróżnicowane własności, jest typową cechą ciał krystalicznych. W zwykłej cieczy nie obserwuje się tego zjawiska, ponieważ są one izotropowe. Dlatego powstała nazwa ciekłe kryształy. Powstają one przez stopienie pewnych substancji krystalicznych. Są tzw. kryształy termotropowe, które po stopieniu tworzą ciekły kryształ. Gdy tą ciecz będziemy bardziej ogrzewać to będzie miała własności izotropowe. Wyróżnia się trzy klasy ciekłych kryształów: 9.Materiały stykowe. Własności: odporność na łuk elektryczny, zła spawalność, odporność na ścieranie, dobra przewodność elektryczna i cieplna, odporność na korozję. Stosowane materiały: srebro, platyna, złoto, iryd, pallad, miedź, nikiel, wolfram, molibden. Te materiały zwykle stosuje się w postaci stopów lub materiałów spiekanych. Bimetale. Stosuje się dwa rodzaje bimetali: stykowe i termobimetale. B. stykowe są wykonane ze stopów o dobrej przewodności i obrabialności. Na pow. roboczej znajduje się warstwa szlachetnego metalu stykowego, np. Au+Ag, Ni+Pt. Termobimetale stosowane są do regulacji temperatury, w termostatach, wyłącznikach samoczynnych. Na część o większej rozszerzalności (warstwa czynna) stosuje się miedź, mosiądz, konstantan lub stal niklową o dużym współczynniku rozszerzalności. Część dolna (w. bierna) – stanowi ją inwar (stop) lub ferronikiel – o małej rozszerzalności cieplnej. 10.Węgiel. Największą zawartość węgla wykazuje Antracen 95% C. W elektrotechnice węgiel ma szerokie zastosowanie np. szczotki w maszynach elektrycznych, elektrody węglowe, w lampach łukowych, do produkcji rezystorów i mikrofonów. Występuje w kilku postaciach alotropowych, np. diament, grafit, węgiel bezpostaciowy (sadza, węgiel retortowy), fulleren. -Diament – jest ciałem krystalicznym, najtwardszy znany materiał, stos. na tzw. przeciągadła do wykonywania najtwardszych metali, jest izolatorem prądu i ciepła. -Grafit - Jest to odmiana krystaliczna węgla, ale dobrze przewodzi prąd elektryczny oraz ciepło, ma budowę metaliczną zbliżoną do metali. Ma bardzo wysoką temp. topnienia – ponad 3500^oC. Stos. na tzw. tygle (w piecach do utrzymywania wysokiej temp.) -Węgiel bezpostaciowy (węgiel retortowy): W. retortowy otrzymuje się podczas suchej destylacji węgla kamiennego, zawiera ok. 0,2 % siarki – półprzewodnik. Zastosowanie węgla. Rezystory (radiowe, teletechniczne) węglowe są to pręciki lub warstwy (tzw. oporniki warstwowe). Mają one ujemny współczynnik temperaturowy, tzn. im temp. wyższa tym opór mniejszy. Węgiel nie pokrywa się tlenkiem, nie ulega korozji, a jego opór stykowy zależy od docisku. -Fullereny Odkryte w 1996r., są wielkocząsteczkową postacią węgla złożoną z co najmniej 32 do ponad 1000 atomów. Jako pierwsze odkryto molekuły C60- 60 atomów węgla. Póżniej C70 – te cząsteczki są bardzo trwałe i mogą tworzyć formy krystaliczne. Nanorurki – mikroskopijne rurki, tworzą się na powierzchni węgla i mają Ø 2÷20 nm. Nanorurki są bardziej wytrzymałe mechanicznie i odporne chemicznie od wszystkich innych znanych włókien. Prowadzi się badania nad możliwościami zastosowań fullerenów i nanorurek. Wyniki badań wskazują, że mogą być one zastosowane jako mat. półprzew., nadprzewodniki i powłoki wysokotemp. (odporne na wysokie temp.) 11.Kriorezystywność i nadprzewodnictwo. -Kriorezystywność. Przy obniżaniu temp. słabną drgania sieci krystalicznej metali, które powodują rezystywność, ze zmniejszeniem temp. rezystywność maleje. Nawet w b. niskich temp. pozostają w metalu defekty struktury i domieszki, czyli zanieczyszczenia, które utrudniają przew. Elektryczne. Mówimy wtedy, że pozostaje tzw. rezystywność resztkowa, wynikająca z zanieczyszczeń i defektów struktury. ς(T) = ςr + ςi(T) ςr – rezystancja resztkowa, ςi(T) – rosnąca z temp. część rezyst. wewnętrznej. Zastosowanie: transformatory i maszyny elektryzcne dużej mocy, cewki elektromagnesów, kable elektromagnetyczne. -Nadprzewodnictwo. Nadprzew. wykazuje wiele pierw., głównie metali, także stopów i związków chem. Niektóre z nich staja się nadprzew. dopiero pod b. wysokim ciśnieniem, kiedy następują zmiany struktury, a inne gdy są w postaci cienkich warstw. Nie są nadprzew. metale ferromagnetyczne oraz metale I grupy ukł. okr. pierw. W warunkach normalnych najwyższą temp. krytyczną wykazuje niob (Nb), natomiast pod ciśnieniem lantan (La), a cienkich warstw beryl (Be). Temp. krytyczne nadprzewodników są uzależnione od pola elektrycznego i wartości prądu Przekroczenie kryt. indukcji magnetycznej lub kryt. gęstości prądu powoduje zanik nadprzew. Czyste metale jak ołów (Pb), cyna (Sn), charakteryzują się niskimi wartościami indukcji magnetycznej i nazwano je miękkimi nadprzewodnikami (nadprzew. I rodzaju). Pewne stopy np. ołowiu z bizmutem i niektóre związki mają dużo wyższe wartości indukcji magnetycznej – są to nadprzew. twarde (II rodzaju). W nadprzew. I rodzaju prąd płynie tylko w bardzo cienkiej warstwie powierzchniowej. W nadprzew. II rodzaju pole wnika na głębokość zależną od ind. magn. B. W tych nadprzew. istnieją bardzo cienkie włókna nadprzewodzące, których objętość jest mała w stosunku do objętości całego materiału i dzięki temu pole magnetyczne wnika głębiej w materiał i ind. kryt. jest dużo większa niż w nadprzew. I rodzaju. Charakterystyka dobrych materiałów nadprzewodzących: Wysoka tem. krytyczna, duża indukcja krytyczna, możliwie duża gęstość krytyczna prądu, tania i możliwie prosta technologia. Wymagania te maja tylko nadprzewodniki II rodzaju, a zwłaszcza stopy niobu np. . stopy niobu z cyrkonem(Zr) lub z tytanem(Ti) są ciągliwe i stosunkowo łatwe w obróbce, czyli dość łatwo można z nich wykonać druty, ale nie maja najwyższych temp. i ind. kryt. lepsze są związki międzymetaliczne, np. trójniobek cyny Nb3­Sn albo trójniobek germanu Nb3­Ge, jednak Nb3­Sn jest bardzo kruchy i wymaga drogich, specjalnych metod wytwarzania. Nadprzew. wysokotemperaturowe: tlenek lantanowo – barowo - miedziowy, tlenek itrowo – barowo - miedziowy, tlenek talowo – barowo – wapniowo - miedziowy. Zastosowanie nadprzew.: w aparaturze badawczej (cewki nadprzewodowe elektromagnesów) – synchrotrony, generatory MHD. Zastosowanie nadprzewodników pozwala zwiększyć prąd o kilka rzędów, dzięki temu wymiary urządzenia mogą być mniejsze.	1) Neumatyczne (łańcuch układają się równolegle) 2) Smektyczne (łańcuch układają się równolegle, ale warstwami), 3) cholesterolowe. Grupa równoległych molekuł ma inne własności wzdłuż osi tych molekuł niż własności w poprzek prostopadłych. Te wydłużone molekuły mają trwałe momenty dipolowe i w polu elektrycznym ustawiają się zgodnie z jego kierunkiem. W praktyce wykorzystuje się przede wszystkim anizotropię własności optycznych ciekłych kryształów np. współczynnik załamania światła zależy od kierunku ułożenia molekuł w stosunku do kierunku fali świetlnej. Ustawieniem molekuł można sterować przez przepływ prądu. Efektem jest zmiana współczynnika załamania światła. Niektóre ciała krystaliczne mają różną barwę, co jest wywołane selektywnym odbiciem światła. Może tak komponować mieszaniny ciepło krystaliczne, żeby dana barwa występowała przy ściśle określonej temperaturze. Takie warstwy czułych termicznie materiałów stosuje się do budowy noktowizorów i kamer termo graficznych. Zmiany strukturalne i przejścia fazowe: W przypadku dopływu i odpływu energii struktura materiału ulega zmianie. Rozróżniamy fazę krystaliczną, amorficzną, ciekłą i gazową. Przy zmianach temperatur lub ciśnień zachodzą przejścia fazowe, które wymagają dostarczenia lub odbierania energii. - Skraplanie i krzepnięcie nazywamy przemianami I rodzaju ( przemiany alotropowe ), - II rodzaju: zmiany struktury krystalicznej w wyniku zmiany temperatury, - III rodzaju: dotyczą zmian własności magnetycznych w wyniku zmiany temperatury. (Temperatury punktu Curie to 770^0C). 3.TEORIA KLASYCZNA PRZEWODNICTWA METALI: Klasyczna Teoria przewodnictwa metali, stwierdza że przewodnictwo elektryczne metali i stopów jest ściśle związana z obecnością swobodnych elektronów niezwiązanych z atomem. Według tej teorii elektrony swobodne traktuje się w metalu jako gaz elektronowy. Po przyłożeniu pola elektrycznego powstaje siła działająca na pole , Prędkość elektronów będzie rosła w czasie, aż do zderzenia się z atomem metalu sieci krystalicznej. Podczas zderzenia prędkość V spadnie do O. Tj. prędkość początkowa po zderzeniu, - czas przyspania między dwoma zderzeniami to prędkość elektronów wynikająca z temperatury, a L - to średnia droga swobodna, jaką elektron przebywa na skutek ruchu cieplnego pomiędzy kolejnymi zderzeniami. . Jeżeli w jednostce metalu znajduje się n elektronów, to gęstość prądu przepływającego przez przekrój metalu wyraża się wzorem gdzie j to gęstość prądu, gdzie δ to rezystywność materiału, , gdzie γ to konduktywność. Podwyższenie temperatury powoduje wzrost prędkości średniej ruchów bezwładnych, chaotycznych cieplnych, , gdzie k to stała Boltzmana, a T to temperatura bezwzględna, Metale nie tylko mają dobre przewodnictwo elektryczne, ale także mają dobra przewodność cieplną. Opór cieplny metali jest także związany z ruchem elektronów swobodnych-przewodność cieplna, Stosunek lambda do gama nie zależy od rodzaju metalu, jest stały i zależy tylko od temperatury. Klasyczna teoria metali jest prosta, ale oparta na zbyt uproszczonych założeniach. 12. Materiały izolacyjne: Podział materiałów izolacyjnych: a) lotne: gazy naturalne, gazy syntetyczne, powietrze (próżnia), b) ciekłe: oleje mineralne, oleje syntetyczne, oleje roślinne, c) stałe: nieorganiczne (naturalne, sztuczne), organiczne (naturalne, syntetyczne). Podział dielektryków ze względu na budowę cząsteczki: dielektryki obojętne (niepolarne), d. dipolowe (polarne), d. jonowe. Dielektryki niepolarne – mają cząsteczki obojętne i elektrycznie zrównoważone tzn. środki mas ładunków (+) i (–) pokrywają się, np. atom helu, cząsteczka benzenu i metanu. Przykłady tworzyw sztucznych: polietylen, polipropylen, teflon, pleksiglas, polistyren. D. niepolarne charakteryzują się stosunkowo małą przenikalnością elektryczną imałymi stratami energii. Dielektryki polarne – środki ładunków (+) i (–) nie pokrywają się. Różnią się od diel. niepol. większymi przenikalnością magnetyczna. Diel. ciekłe: chlorek benzenu, woda, alkohol etylowy, aceton. Diel. stałe: celuloza, polichlorek winylu, polietyleno-fereftalan, żywica epoksydowa. Dielektryki jonowe – cząsteczki składają się z jonów (występują wiązania jonowe) Przykłady: NaCl, KCl i inne sole, różne minerały, kwarc, mika, szkło, porcelana, inne materiały ceramiczne. Rodzaje polaryzacji: elektronowa, atomowa (jonowa), dipolowa, makroskopowa, spontaniczna. Ze zjawiskami polaryzacji są ściśle związane własności materiałów: przenikalność elektryczna i straty energii.	4.PASMOWA TEORIA CIAŁA STAŁEGO: Teoria klasyczna metali jest dość prosta, ale oparta na zbyt uproszczonych założeniach. Na skutek tych niedostatków została opracowana kwantowa teoria elektronów swobodnych w metalu. Rozróżniamy dwa pasma które są rozpatrywane: 1)pasmo przewodnictwa – najbardziej zewnętrzne, o największych energiach, 2)pasmo podstawowe (walencyjne) – elektrony są związane z poszczególnymi atomami, nie przewodzą prądu. Pasma przewodnictwa i walencyjne podzielone są energetyczną strefa zabronioną. Pasma w metalach przewodników zachodzą na siebie w przewodnikach. Rezystywność metali w temperaturze normalnej: A – stała, c – ciepło właściwe metalu, T – temperatura bezwzględna. W praktyce dla metali i stopów: t- dowolna wyższa tem., t0 –tem. odniesienia, α - współczynnik temperaturowy. Domieszki i zanieczyszczenia powodują deformacje siatki krystalicznej metali i prowadzi do wzrostu rezystywności. Stop jednorodny mamy wtedy gdy metale rozpuszczają się w sobie. Atomy drugiego metalu znajdują się w węzłach lub pomiędzy węzłami. 5.Materiały przewodowe: Wymagania: 1) wysoka przewodność(konduktywność) 2) odpowiednia wytrzymałoś na rozciąganie 3) odporność chemiczna, szczególnie na korozje 4) odpowiednio wysoka dopuszczalna temp. pracy 5) odpowiednio niska cena -MIEDŹ „ Cu ’’: WYSTĘPOWANIE: USA, Kanada, Kongo, Rosja( Ural, Kaukaz ), Polska( G. Świętokszydzkie, Zagłębie Lubusko-Legnickie ). Rudy miedzi występuj w kilku postaciach: - r. tlenkowa {malachit, azuryt}, - r. siarkowe {chalkopiryt, chalkozyn, bornit}, CuCO3(OH)2 – malachit, Cu2FeS4 – chalkopiryt, OTRZYMYWANIE: Rudy miedzi zwykle występuje w stanie zanieczyszczonym, wymagają tzw. wzbogacenie przez flotacje. Flotacja polega na rozdrabnianiu rudy i zalaniu ją dużą ilością wody z dodatkiem oleju, następnie podczas silnego mieszania na powierzchni tworzy się piana w której unoszą się substancje lżejsze, natomiast te cięższe opadają na dno. Następnie oczyszczona ruda podlega procesowi hutniczemu. W przypadku rud siarkowych proces hutniczy polega na spalaniu siarki, natomiast w przypadku rud tlenkowych ten proces polega na odtlenianiu (redukcji), za pomocą węgla. Miedź hutnicza nie jest jeszcze miedzią czystą, gdyż zawiera około 1,5% zanieczyszczeń. Dla celów elektrotechnicznych miedź poddaje się rafinacji (oczyszczeniu), przez elektrolizę. WŁASNOŚCI: a) rezystywność drutu z miedzi elektrolitycznej , b) Przewodność gama: , c) wytrzymałość mechaniczna na rozciąganie: - miedź miękka ( 280 MPa ), - miedź twarda ( 450 MPa ), d) przewodność cieplna e) miedź jest diamagnetykiem, f) stosunkowa wysoka odporność na korozję, g) można ją łatwo spawać, zgrzewać, lutować. ZASTOSOWANIE: Używana na przewody miedziane, kable przewodzące, druty nawojowe stosowane w maszynach elektrycznych, blachy i taśmy miedziane. Miedź stosuje się także w postaci stopu do otrzymywania stopu. Są dwie grupy stopów miedzi stosowanych w elektrotechnice: mosiądze i brązy. Głównym składnikiem do mosiądzu jest: cynk, może być też nikiel, a głównym składnikiem do brązu jest: cyna, ołów, krzem, fosfor, kadm, beryl, mangan. Stopy przewodzące: BRĄZ FOSFOROWY: ma dobre własności mechaniczne i elektryczne, stosowany na przewody telefoniczne i telegraficzne. BRĄZ KADMOWY: ma dużą odporność na ślizganie, stosowany na druty ślizgowe i trakcyjne. BRĄZ MANGAMOWY: stosowany na różnego rodzaju szczotki i sprężyny. BRĄZ BERYLOWY: stosowany na płytki kolektorowe, materiał o dużej twardości i jest odporny na korozje. BRĄZ KRZEMOWY stosowany na styki sprężynujące. Miedź też tworzy stopy oporowe które zawierają więcej niż 10% Mn lub Ni. Konstantan – stop Cu, Ni i Mn stosowany do budowy termo ogniw. -ALUMINIUM ( Glin ) „ Al. ’’: WYSTĘPOWANIE: Występuje w postaci trzech rud: tlenek glinu, boksyt, glina. OTRZYMYWANIE: Aluminium otrzymuje się przez elektrolizę stopionego boksytu z domieszką tzw. topników. Dodatek tych topników powoduje obniżenie temperatury boksytu od ok. 2000 – 1000^0C. Metal się wpuszcza, przetapia i odlewa w tzw. gąski i kęsy które są surowcem do produkcji odlewów aluminiowych, stopów, różnych prętów, kształtowników. Cienki druty i folie aluminiowe otrzymuje się przez walcowanie na zimno. WŁASNOŚCI: a) duża przewodność elektryczna – około 60% przewodności miedzi, b) dobra przewodność cieplna, c) duża odporność na d) mała masa właściwa 2,7g /cm^3, e) łatwa obróbka plastyczna, f) tworzenie stopów o dobrych własnościach mechanicznych lepszych niż czyste aluminium. ZASTOSOWANIE: Stosuje się je na przewody linii napowietrznych (wzmacnia się stosując linki stalowo – aluminiowe AFl ), w dużych generatorach i silnikach ( zwarte uzwojenia wirników ), na okładki kondensatorów energetycznych jak i energolitycznych, powłoki kabli.