Pytanie 1: Wiązania chemiczne
1.WIĄZANIE JONOWE
Wiązanie jonowe powstaje między dwoma atomami, których wzajemna różnica elektroujemności jest bardzo duża (Δeu≥1,7). Elektrony "przeskakują" na stałe do jednego z atomów. W wyniku tego jeden z atomów ma nadmiar ładunku ujemnego i staje się ujemnie naładowanym jonem (anionem) a drugi ma nadmiar ładunku dodatniego i staje się kationem. Oba atomy tworzą parę jonową (+)(-),
2.WIĄZANE KOWALENCYJNE
WIĄZANIE KOWALENCYJNE (atomowe) - polega na utworzeniu wspólnej pary elektronów (wiązanie pojedyncze), dwóch wspólnych par elektronów (wiązanie podwójne) lub trzech wspólnych par elektronów (wiązanie potrójne), przez dwa atomy, z których każdy dostarcza do wytworzenia wspólnego dubletu (lub dubletów) taką samą liczbę niesparowanych elektronów.
Wiązania kowalencyjne występują pomiędzy pierwiastkami, w których różnica elektroujemności jest równa 0.
3.WIĄZANIE KOORDYNACYJNE
WIĄZANIE KOORDYNACYJNE (semipolarne) - Polega na utworzeniu wspólnej pary elektronowej z elektronów dostarczonych przez jeden atom (tzw. donor). drugi atom (tzw. akceptor) uzupełnia własną powłokę walencyjną elektronami donora.
4.KOWALENCYJNE SPOLARYZOWANE
KOWALENCYJNE SPOLARYZOWANE - polega na uwspólnieniu pary elektronów, ale wspólna para nie należy w jednakowym stopniu do obu atomów, lecz jest przesunięta w kierunku atomu bardziej elektroujemnego.
Zjawisko przesunięcia uwspólnionej pary elektronów w kierunku jednego z atomów, nosi nazwę polaryzacji wiązania. Ma to miejsce w przypadku, kiedy atomy pierwiastków różnią się elektroujemnością, ale różnica nie przekracza 1,7 w skali Paulinga.
Polarność wiązania rośnie w miarę jak zwiększa się różnica miedzy elektroujemnościami pierwiastków.
5.WIĄZANIE METALICZNE
WIĄZANIE METALICZNE - powstanie wiązania metalicznego polega na przekształceniu atomów tego samego metalu lub atomów różnych metali w zbiór kationów i swobodnie poruszających się między nimi elektronów.
WIĄZANIE WODOROWE - jest to oddziaływanie (zwykle słabe) między kowalencyjnie związanym atomem wodoru i należącym do innej cząsteczki atomem silnie elektroujemnym, dysponującym wolną parą elektronową.
Atom wodoru (proton) może byś związany równocześnie z dwoma atomami, jeśli mają one małe wymiary i dużą elektroujemność. Wiązanie wodorowe występuje najczęściej w związkach wodoru z fluorem, chlorem, tlenem, azotem.
2.Pytanie 2: KWASY I ZASADY-DEFINICJE
Kwas Brønsteda-Lowry’ego
kwas to każdy związek chemiczny, który w warunkach danej reakcji jest donorem, czyli inaczej dostarczycielem jonu wodorowego H+.
Zasada Bronsteda
Zasada według definicji Brønsteda-Lowry'ego to każdy związek chemiczny, który w warunkach danej reakcji jest akceptorem (czyli inaczej przyjmującym) kationu wodorowego (H+) czyli protonu.
Kwas Lewisa
kwas to związek chemiczny, który jest akceptorem (przyjmującym) w warunkach danej reakcji parę elektronową (więc zasada jest donorem pary elektronowej).
Zasada Lewisa
Zasada to związek, który jest donorem (dostarczycielem) w warunkach danej reakcji pary elektronowej (więc kwas jest akceptorem pary elektronowej).
Kwas Archeniusa
Każdy związek, który w roztworze wodnym zwiększa stężenie jonów hydroniowych H3OH+
Zasada Arrheniusa
Według klasycznej, jonowej teorii Arrheniusa, zasada to związek chemiczny, który po wprowadzeniu do roztworu wodnego, na skutek dysocjacji z wydzieleniem anionów wodorotlenowych, zwiększa stężenie jonów OH- i zmniejsza stężenie jonów oksoniowych H3O+
Pytanie 3: Dysocjacja elektrolityczna, PH
Dysocjacja elektrolityczna – proces rozpadu cząsteczek związków chemicznych na jony pod wpływem rozpuszczalnika, np.
NaHCO3 → Na+ + HCO−3
Do dysocjacji są zdolne związki, w których występują wiązania jonowe lub bardzo
silnie spolaryzowane kowalencyjne. Zdysocjowany roztwór związku chemicznego nazywa się elektrolitem. Dysocjacji elektrolitycznej w wodzie ulegają prawie wszystkie rozpuszczalne sole, wszystkie kwasy i zasady. Ujemny logarytm stałej dysocjacji jest miarą ich mocy chemicznej.
W roztworach dysocjacja jest zawsze procesem odwracalnym.
Dysocjacja: termiczna,fotochemiczna,elektrolityczna,
PH
Skala pH – ilościowa skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta jest oparta naaktywności jonów hydroniowych [H3O+] w roztworach wodnych.
Tradycyjnie pH definiuje się jako:
pH = -log10[H3O+]
pH<7 – odczyn kwasny
pH=7 – odczyn obojenty
Ph>7 – odczyn zasadowy
Pytanie 4: Hydroliza Soli
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.
Jony powstające w wyniku dysocjacji soli, są z punktu widzenia teorii Lewisa kwasami (kationy) lub zasadami (aniony), mogą więc one reagować z wodą tak, jakby były kwasami i zasadami w tradycyjnym rozumieniu (zgodnie z teorią Arrheniusa). To właśnie ta reakcja jest zwana hydrolizą elektrolityczną soli. Przebiega podobnie do reakcji innych słabych elektrolitów, a więc w przybliżeniu zgodnie z prawem rozcieńczeń Ostwalda.
Warto pamiętać, iż w przypadku soli mocnego kwasu i mocnej zasady hydroliza nie zachodzi. Nie zachodzi także w przypadku soli, które są nierozpuszczalne w wodzie.
Pytanie 5: Woda-dysocjacja, iloczyn jonowy
Dysocjacja elektrolityczna wody – rozpad cząsteczki wody na kilka części prostych.
Cząsteczki wody, ze względu na znaczny udział wiązania atomowego pomiędzy atomami tlenu i wodoru, tylko w niewielkim stopniu ulegają dysocjacji. Cząsteczka wody ulega dysocjacji zgodnie ze schematem:
H2O ↔ H+ + OH-
iloczyn jonowy wody, iloczyn stężenia protonów (H+) i jonów wodorotlenkowych (OH–) powstających w wyniku autodysocjacji wody;
Pytanie 6: Hydroliza, Hydratacja (jony,sole)
Hydratacja – uwodnienie – jest to proces, w wyniku którego woda zostaje chemicznie związana. Wyróżnia się hydratację soli i hydratację jonów. Procesy hydratacji odgrywają ważną rolę podczas wiązania mineralnych spoiw budowlanych, a niekiedy są utożsamiane z wiązaniem spoiwa, np. hydratacja cementu.
Podczas hydratacji soli cząsteczki wody – jako woda krystalizacyjna mogą zostać wbudowane w strukturę kryształu: - - bezpośrednio – jako woda sieciowa
- jako woda konstytucyjna – po rozbiciu cząsteczki wody w postaci grup wodorotlenowych
HYDRATACJA JONÓW
Proces ten polega na otaczaniu się jonów cząsteczkami wody w taki sposób, że na jonach dodatnich (kationach) dipole wody ukierunkowują się swoim biegunem ujemnym w kierunku jonu dodatniego a na jonach ujemnych biegunem dodatnim.
Hydroliza- reakcja podwójnej wymiany, która przebiega miedzy wodą i substancją w niej rozpuszczoną. W jej wyniku powstają co najmniej 2 inne czasteczki.
Pytanie 7: Spoiwa powietrzne
Wapno – spoiwo mineralne powietrzne (suchowiążące).
W budownictwie używane jest pod różnymi postaciami, choć postacią końcową jest mleko wapienne.
Występuje pod następującymi postaciami:
wapno palone (niegaszone) – CaO, czyli tlenek wapnia. Otrzymywane przez wypalanie (prażenie) kamienia wapiennego w temperaturze 900 – 1300 °C, w wapienniku.
wapno gaszone (lasowane) – Ca(OH)2 – wodorotlenek wapnia. Gaszenie (lasowanie), to reakcja chemiczna tlenku wapnia z wodą i powstanie wodorotlenku wapnia: CaO + H2O → Ca(OH)2.
Proces gaszenia może być przeprowadzony metodą:
na mokro – dawniej metoda ta była często stosowana bezpośrednio na budowie, w wyniku daje ciasto wapienne i mleko wapienne
na sucho – przy użyciu minimalnej ilości wody, niezbędnej dla prawidłowej reakcji chemicznej, proces przeprowadzany w warunkach przemysłowych. W wyniku otrzymywane jest wapno hydratyzowane.
ciasto wapienne – plastyczna masa otrzymywana z wapna gaszonego. Powinna mieć kolor biały z odcieniem szarego, aż do szarego. Jeśli ma kolor brązowy, to znak, że proces gaszenia przebiegał przy użyciu za małej ilości wody.
wapno hydratyzowane (suchogaszone) – wapno hydratyzowane to suchy proszek, gotowy do użycia przy przygotowywaniu zapraw wapiennych i cementowo-wapiennych. Zaleca się gaszenie wapna hydratyzowanego na 24 godziny przed użyciem do murowania i tynkowania.
mleko wapienne – zawiesina powstała przez rozcieńczenie ciasta wapiennego wodą, łatwo osiada, dlatego jest wytwarzana bezpośrednio przed użyciem.
Proces wiązania i twardnienia wapna zachodzi w wyniku następujących procesów:
przez krystalizację zaprawy tracącej wodę. Utrata wody następuje poprzez parowanie wody lub wsiąkanie wody do murowanych, tynkowanych lub malowanych ścian
przez karbonatyzację, czyli łączenie się z dwutlenkiem węgla, woda w reakcji odgrywa rolę katalizatora, po wyschnięciu zaprawy proces ten zachodzi znacznie wolniej. Proces jest reakcją chemiczną
Ca(OH)2 + nH2O + CO2 = CaCO3 + (n+1)H2O
przez tworzenie się krzemianów wapnia. Wapno wiąże w wyniku reakcji chemicznej z dwutlenkiem krzemu SiO2, który jest głównym składnikiem piasku. Wodorotlenek wapniowy łączy się z kwarcem: 2Ca(OH)2 + SiO2 = 2CaO·SiO2·2H2O. Ten ostatni sposób twardnienia zachodzi przy produkcji cegły wapienno-paskowej i betonów komórkowych.
GIPS
. Nazwa ta obejmuje dwa pokrewne pojęcia:
minerał z grupy siarczanów – uwodniony siarczan wapnia
monomineralna skała osadowa (siarczanowa), zbudowana niemal wyłącznie z minerału o tej samej nazwie, z domieszkami anhydrytu, kalcytu i halitu.
Kamień gipsowy stosowany w budownictwie przed użyciem należy wypalić w temperaturze 150−190 °C. Otrzymany produkt to przede wszystkim tzw. gips półwodny (CaSO4·0,5 H2O), resztę tworzy gips bezwodny – anhydryt (CaSO4) i zanieczyszczenia ze złoża. Produkt wypalania w zmielonej postaci to gips budowlany. Podczas wypalania następują reakcje zbliżone do poniższej, a podczas późniejszego wiązania wody reakcje odwrotne:
2(CaSO4·2H2O) → 2CaSO4·H2O + 2H2O↑
W zależności od zawartości składu i sposobu produkcji otrzymuje się różniące właściwościami odmiany gipsu, z których najczęściej spotyka się: gips budowlany (zwykły), gips szpachlowy (gips wolniej wiążący) i gips tynkarski.
W praktyce różnią się między sobą przede wszystkim czasem wiązania i stopniem zmielenia.
SPOIWO MAGNEZOWE
Spoiwo magnezjowe – materiał budowlany należący do spoiw mineralnych powietrznych. Otrzymywane jest z wapieni dolomitowych poddanych wypalaniu w temperaturze od 800 °C do 900 °C z dodatkiem chlorku lub siarczku magnezowego. W wyniku wypalania otrzymywany jest tlenek magnezu MgO. Tlenek magnezu w połączeniu z rozpuszczonym w wodzie chlorkiem magnezu MgCl2 nazywany jest cementem Sorela.
Wada: korozja stali
Zastosowanie: posadzki (z trocinami) i tynkiSPOIWO KRZEMIANOWE
spoiwo krzemianowe ze szkłem wodnym, uzyskiwane przez zmieszanie szkła wodnego (roztwór krzemianów sodowych lub potasowych otrzymywany przez stopienie piasku z węglanem sodowym lub potasowym i rozpuszczenie stopu w wodzie pod ciśnieniem) z wypełniaczem mineralnym o uziarnieniu do 0,2 mm. Jako wypełniacza używa się np. mączki kwarcowej.
Pytanie 8: Cement + NORMA PN-EN 197-2012
Cement – to hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym a następnie zmielenie otrzymanego spieku z gipsem, spełniającym rolę regulatora czasu wiązania.
W zależności od składu klinkieru, sposobu produkcji, cementy dzielą się na:
cement portlandzki,(CEM I)
cement portlandzki wieloskładnikowy, (CEM II)
cement hutniczy, (CEM III)
cement pucolanowy, (CEM IV)
cement wieloskładnikowy, (CEM V)
oraz cementy specjalne, np. cement kwasoodporny (otrzymywany z piasku kwarcowego z aktywną domieszką krzemionkową) – obecnie nie stosowany, cement wiertniczy, ekspansywny.
Ze względu na sposób i szybkość wiązania i twardnienia wyróżnia się:
Są także inne spoiwa, które w swojej nazwie mają słowo cement:
cement anhydrytowy (nazywany cementem Keena), spoiwo powietrzne,
spoiwo magnezjowe nazywane cementem Sorela, spoiwo powietrzne,
cement romański, będący spoiwem hydraulicznym, opatentowany w 1796 roku przez Josepha Parkera, wytwarzany poprzez wypalenie margla zawierającego składniki ilaste, podobny do wapna hydraulicznego (które powstaje poprzez wypalenie mieszaniny kredy i gliny).
Produkcja klinkieru portlandzkiego: Zeszyt !!!!!!!
Dehydratacja
Kalcynacja
Klinkieryzacja
Chłodzenie
Pytanie 10 Korozja materiałów budowlanych
Korozja –mechanizm
•Procesy fizyczne -rozpuszczania i wymywania rozpuszczonych składników,
•Reakcje chemiczne
–powstają łatwo rozpuszczalne związkiniemające właściwości adhezyjnych
-powstają trudno rozpuszczalne sole, które podczas krystalizacji zwiększają swoją objętość
Korozja betonu i żelbetu
Ze względu na rodzaj środowiska agresywnego rozróżnia się korozję:
•ługowania-rozpuszczanie i wymywanie z betonu jego rozpuszczalnych składników
•kwasową -kwaśne środowisko
•węglanową -reakcja z CO2
•magnezową -środowisko zawiera jony Mg2+
•amonową -spowodowaną jonami NH4+
•siarczanową -jonami SO42-
•zasadową-zasadowe środowisko
•korozja wewnętrzna (reakcja alkalicznego spoiwa cementowego z niewłaściwie dobranym kruszywem) -szczególny przypadek
•zwykle występuje korozja złożona, spowodowana różnymi składnikami środowiska agresywnego.
WYKWITY
Powstaja,gdy woda wynosi na powierzchnię rozpuszczone sole, które się krystalizują. Najczęstsze wykwity to: CACO3, CASO4 i ettryngit
KOROZJA ŻELBETU
Trwałość zbrojenia zależy od szczelności betonu, a także od grubości otuliny wokół zbrojenia. Korozja betonu prowadzi do zwiększenia porowatości i pęknięć. Rysy skurczowe także prowadzą do korozji zbrojenia.
Korozja drewna
Czynniki:
czynniki klimatyczne,biologiczne, wilgotność 5-40stopni Celsjusza,
Drewno suche i całkowicie zalane wodą nie ulega korozji biologicznej
Drewno jest odporne na wiele czynników chemicznych
Wyjątki: silne kwasy i zasady, silne utleniacze
Najodporniejsza jest celuloza
Korozja tworzyw sztucznych
1.Polimery = są odporne na większość czynników chemicznych, Żywice epoksydowe są nieodporne na silne kwasy
2.czynniki starzeniowe to światło słoneczne, tlen,ozon,spaliny, opady atmosferyczne. Starzenie polega na rozerwaniu łancucha polimeru pod promieniowania UV, utleniania i hydrolizy.
3.Woda wymywa antyutleniacze i przyśpiesza starzenie niektórych tworzyw.
4.na wodę i wodne roztwory SA odporne zwłaszcza termoplasty
5.styropian jest nieodporny na wiele rozpuszczalników organicznych
6.Odporność na światło słoneczne UV zależy od stosowanych stabilizatorów i przezroczystości tworzywa
Korozja metali
Korozja chemiczna- zachodzi bez przepływu elektronów
Fe+2HCl = FeCl2 + H2
Al.+3NaOH + 3H2O=Na3[Al(OH)6] + 1,5H2
Reakcja metali z tlenem
Korozja elektrochemiczna. Miedzy dwoma metalami tworzy się ogniwo galwaryczne, następuje przepływ elektronów. Metal o niższym potencjale jest anodą i ulega korozji.
Korozja Asfaltów
1. Są odporne na większość wodnych środowisk agresywnych z wyjątkiem bardzo silnych utleniaczy
2. rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych,olejach, tłuszczach
3.tlen w powietrza i światło powodują starzenie-utlenianie z utworzeniem rozpuszczalnych i nierozpuszczalnych produktów
4.produkty rozpuszczalne mają często odczyn kwaśny i powodują korozję metali
5.cykliczne zamarzanie w obecności wody prowadzi do degradacji mechanicznej,
6.smoły,paki i podobne produkty reagują podobnie, lecz szybcież niż asfalty
7. bitumiczne pokrycia dachów narażone są przez światło uv, uszkodzenia mechaniczne
Pytanie 11: Koloidy, roztwory
KOLOIDY
Właściwości układów koloidalnych:
ruchy Browna,dyfuzja,sedymentacja,
Metody oczyszczania koloidów
Dializa,filtracja,wymiana jonowa
Metoda zmiany rozpuszczalnika,
Metody oparte na reakcjach chemicznych
Metody kondensacyjne
Koloidy (zole) są to układy o dużym stopniu rozdrobnienia. Są stanem pośrednim pomiędzy roztworami rzeczywistymi, które są układami fizycznie jednorodnymi o rozdrobnieniu cząsteczkowym a zawiesinami i mieszaninami niejednorodnymi.
Do koloidów należą zarówno :
¬ układy fizycznie jednorodne
¬ roztwory substancji wielkocząsteczkowych
¬ układy fizycznie niejednorodne o dużym stopniu rozdrobnienia - koloidy fazowe.
Podział koloidów:
koloidy czasteczkowe
Koloidy fazowe
Gaz aerozole
GAZ Ciecz mgła , chmury aerozole ciekłe
Ciało stałe dym, kurz aerozole stałe
Gaz zole piana piany
CIECZ Ciecz mleko , białko lizole , emulsje
Ciało stałe zawiesiny koloidalne
Gaz dirozole pumeks piany stałe
CIAŁO STAŁE Ciecz kwarc mleczny piany stałe
Ciało stałe szkło rubinowe zole stałe
ROZTWÓR
Jest mieszaniną, ponieważ zawsze z tego roztworu jesteśmy w stanie wydobyć substancję z których został sporządzony. Np. Sól kuchenna po odparowaniu wody
Mieszaniny dzielimy na:
Jednorodne i niejednorodne
a)niejednorodne = są to układy, w których fazy poszczególnych składników zachowują swoje cechy makroskopowe:,
b)jednorodne = są to układy, w których małe czastki jednej substancji – fazy rozproszonej – są równomiernie rozmieszczone w innej substancji – fazie rozpraszającej
W zależności od stopnia rozdrobnienia rozróżniamy: zawiesiny,koloidy i roztwory właściwe.
ZAWIESINY
Czastki o rozmiarach 10-6m – 10-7m, drobiny fazy rozpraszanej mają wymiary powyżej 200 nm widocznych pod mikroskopem.
KOLOIDY
Czastki o rozmiarach czyli od 10-7 do 10-5 cm. Drobiny o wymiarach od 1nm do 200nm.
ROZTWORY WŁAŚCIWE
Czatki lub jony o rozmiarach mniejszych niż 10-9m, drobiny o wymiarach poniżej 1nm.
Powstają one w wyniku:
1) rozproszenia subst., która dązy do osiągnięcia stany o maksymalnym uporządkowaniu,
2)w wyniku reakcji chemicznej danej subst. Z rozpuszczalnikiem
Roztwór jest jednorodną mieszaniną składającą się z rozpuszczalnika i jednej lub większej ilości substancji rozpuszczonej.
Rozpuszczalność zależy od temperatury, ciesnienia
ZE WZGLĘDU NA STĘŻENIE SUBST. ROZPUSZCZONEJ MAMY 3 TYPY ROZTWORÓW:
NASYCONY,NIENASYCONY,PRZESYCONY