|
ROZTWORY I KOLOIDY Koloidy- to układ między zawiesiną i wodą np. woda z sokiem. Cechy koloidu : 1. Układ pomiędzy wszystkimi stanami skupienia, wyjątek: gaz- gaz : roztwór rzeczywisty. 2. Rozproszone nadcząsteczkowe. 3. Chemiczna niejednorodnośc. 4. Pozorna fizyczna niejednorodnośc. Otrzymywanie : Z roztworów - kondensacją cząsteczek: 1. Zmniejszenie rozpuszczalności fazy wewnętrznej. 2. Reakcje chemiczne : redoks, wymiana, hydroliza. 3. Polimeryzacja 4. Zarodnikowanie 5. Rozpuszczanie np. koloidalny roztwór mydła. Z zawiesin - dyspersja cząstek : 1. Metoda mechaniczna 2. Metoda termiczna 3. Metoda elektryczna 4. Metoda ultradźwiękowa 5. Przez zastosowanie peptyzatorów Koloidy - zjawiska charakterystyczne: 1. Efekt Browna 2. Efekt Tyndala- zjawisko fizyczne polegające na rozproszeniu światła przez koloid z wytworzenie charakterystycznego stożka świetlnego 3. Solwatacja- proces otaczania cząstek fazy wewnetrznej koloidu przez cząstki fazy zewnętrznej. Podstawowe układy koloidalne: zole, żel, emulsja, piana Żel- układ będący koagulacją zolu. Konsystencja galaretowata lub żel sztywny. Powstawanie- tworzenie w całej objętości struktury. Czynniki wywołujące koagulację: 1. Ogrzewanie 2. Zmiana pH 3. dodawanie elektrolitu lub wprowadzenie zolu o odmiennym znaku ładunku elektrycznego 4. Działanie mechaniczne (mieszanie, wstrząsanie, działanie ultradźwiękowe) 5. Zachodząca reakcja chemiczna prowadząca do łączenia się cząstek rozproszonych 6. Naświetlanie radiochemiczne 7. Dehydratacja lub desolwatacja 8. Odparowanie lub wymrażanie ośrodka dyspersyjnego Flokulacja- proces w którym ziarna zdyspersjowane w wodzie lub innej cieczy ulegają agregacji pod wpływem związku bieżącego Metody otrzymywania koloidów: 1. Dializa 2. Filtracja 3. Elektrodekontacja 4. Apsorcja- wymiana na jonitach Emulsja- zdyspergowana mieszanina dwóch wzajemnie nierozpuszczalnych w sobie substancji. Trwałość emulsji zapewnia : napięcie międzyfazowe, róznica gęstości fazy, lepkośc fazy ciągłej, średnica cząstek fazy wewnętrznej, obecnośc emulgatora, obecność stabilizatora, obecnośc koloidu ochronnego, stosunku objetościowego cieczy : do 20 % o trwałości decyduje ciecz której jest mniej, 30-50 % o trwałości decyduje emulgator. Przykłady emulsji: emulsja spożywcza (mleko, śmietana) emulsja farmaceutyczna i kosmetyczna ( mleczka i kremy) emulsja budowlana (farby emulsyjne, emulsje bitumiczne itp.) Koloidy- powinowactwo faz : 1. Zole liofobowe- brak powinowactwa międzyfazowego cząstki koloidalne ( agregaty cząstek) utrzymują się w stanie wielkiego rozdrobnienia Właściwości : otrzymywanie - dyspersja lub kondensacja, struktura- agregaty cząstek, stężenie fazy rozproszonej - małe, solwatacja - nie wykazuje, granica faz- wyraźna, ruchy Browna - wyraźne, efekt Tyndala - wyraźny, barwa układu - często barwne (opalescencja) lepkośc - nieznaczna, napięcie - powierzchniowe - niewielka różnica miedzy napięciem powierzchniowym faz, pęcznienie- nie pęcznieją, tworzenie piany- nie tworzą , tworzenie galaret- nie tworzą, ładunek elektryczny- cząstki zawsze naładowane, wrażliwośc na działanie elektrolitu- duża, charakter koagulacji - nieodwracalny, warunek trwałości- zachodzi ładunek elektryczny na powierzchni fazy wewnętrznej Zole liofilowe- wyraźne powinowatctwo międzyfazowe cząstek : koloidalne (makrocząstki) maja na swojej powierzchni zaadsorbowane cząstki fazy rozpraszającej tzw. Otoczkę solbatacyjną. Właściwości: odwrotne do zoli liofobowych . Kondensacja- zbijanie. Dyspersja- rozbijanie. Zawiesina- np. piasek z wodą Widac cząstki fazy wewnętrznej Zawiesina: 1. Układ między cieczą lub gazem a ciałem stałym. 2. Rozproszenie makroskopowe 3. Chemiczna niejednorodnośc 4. Fizyczna niejednorodnośc WŁAŚCIWOŚCI SUBSTANCJI W WIĄZANIACH NIEMETALICZNYCH : w stanie stałym - posiadaja budowę krystaliczną, przechodzą w prąd elektryczny, przechodzą w ciepło, są połyskliwe, są ciągliwe, są kowalne, nie występują w nich kruche pękania (gdyż jest bufor w postaci chmury elektronowej) WŁAŚCIWOŚCI SUBSTANCJI W WIĄZANIACH ATOMOWYCH : w stanie stałym posiadają budowę kryształy, w stanie stałym i ciekłym nie przewodzą prądu- wyjątek grafit, kryształy cząsteczkowe maja stosunkowo niską temp. Topnienia i wrzenia, kryształy kowalencyjne są trwałe odporne mechanicznie mają wysoką temp. wrzenia, rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych, w roztworach wodnych nie dysocjują na jony, reagują zwykle wolno. stopionym przewodzą prąd elektryczny, w stanie stałym są praktycznie nie przewodzące, topią się w wysokich WŁAŚCIWOŚCI SUBSTANCJI W WIĄZANIACH JONOWYCH : posiadają budowę krystaliczną , w stanie temp, są bardzo twarde, są bardzo kruche, rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych, a powstałe roztwory dobrze przewodza prąd elektryczny, w roztworach wodnych dysocjuja na jony PIANA- uklad w którym faza gazowa jest rozproszona w cieczy lub ciele stalym TIKSOTROPIA-pamiec cieczy, właściwość niektorych rodzajow płynów w których wystepuje zol w zel-bodzce mechaniczne REOPEKSJA(antytiksotropia)- właściwość niektórych płynów nienewtonowskich do tworzenia struktury molekularnej w wyniku oddziaływania ścinającego ZJAWISKA MIEDZYFAZOWE -faza termodynamiczna-jednolita czesc układu fizycznego, energia powierzchniowa, napiecie powierzchniowe efekty; 1)przyjmowanie przez ciala stale i ciecze kształtów o min. Powierzchni min. Energi swobodnej 2) sily rownolegle do granicy faz-napiecie powierzchniowe 3) sily prostopadle do granicy faz-adhezja,adsorpcja MECHANIZMY ZJAWISK POWIESZCHNIOWYCH-1.elektryczny-rodzaj zjawiska;ladowanie się czastek pylow i czastek koloidalnych przykład; trwałość koloidow liofobowych dektrostatyczne odpylanie gazow w elektrofiltrach 2. elektrochemiczny-rodzaj zjawisk; ogniwa galwaniczne Mechanizm zjawisk powierzchniowych- 1. fizyczny(sily van der Valsa) 2. fizyczny(krystalizacja) 3. chemiczny RODZAJE ZJAWISK POWIERZCHNIOWYCH; 1.energia powierzchniowa-jest rowna liczbowo pracy jaka jest potrzebna do utworzenia nowej jednostki powierzchni podczas rozdzialu dwoch znajdujących się w równowadze faz w odwracalnym procesie izotermicznym Energia powierzchniowa zalezy od sil spójności i rodzaju ciala stalego (energia powierzchniowa cieczy sztywnych-napiecie powierzchniowe cieczy, energia powierzchniowa tworzyw sztucznych-mniejsza niż napiecie powierzchniowe wody)NAPIECIE POWIERZCHNIOWE CIECZY- zwiekszenie swobodnej powierzchni cieczy wiaze się z wykonaniem pracy niezbędnej do pokonania napiecia powierzniowego miedzy ciecza i jej para nasycona Napiecie powierzchniowe zalezy od; rodzaju cieczy, temperatury,wielkości powierzchni stykających się faz,rodzaju granicy faz,rodzaju stykających się cieczy Metody wyznaczania napiecia; wznoszenie się cieczy w kapilarze, metoda pecherzykowa, metoda tensometryczna Obniżenie napiecia powierzchniowego;przez rozpuszczenie w cieczy substancji,przez zmiane temp.SRODKI POWIERZCHNIOWO CZYNNE-sa to związki których czasteczki zawieraja jedna polarna hydrofilowa grupe koncowa i dluga hydrofobowa SILY VAN DER VALSA;slabe oddziaływania chwilowych dipoli elektrycznych w sąsiednich czasteczkach,występują w wszystkich 3 stanach skupienia i na pograniczu tych stanow, sa addytywne, mogą decydowac o właściwościach mechanicznych materiałów budowlanych jesli ich sumaryczna wartość przekracza moc wiazania wewnatrzczasteczkowego,np. przyczepność powloki lakierniczej do metalu, jest to wiazanie slabe, wiazanie bezkierunkowe, występują miedzy atomami i pierwiastkami chetnie oddającymi lub przyłączającymi elektrony czyli pierwiastkami grupy 1a i 2a oraz 6a z reguly metalami i niemetalami, przykłady NaCL,CaO,MgO, zniszczenie wiazania polega na zniszczeniu sily miedzy jonami, jest to wiazanie z grupy mocnych, tworza materialy o strukturze krysztalu jonowego, material jest silnie upakowany ze względu na silne oddziaływania elektrostatyczne miedzy jonami przy czym jony tego samego znaku nie stykaja się ze soba, krysztaly jonowe charakteryzuja się tzw. Liczba koordynacyjna rowna ilości jonow otaczających w najbliższym sąsiedztwie kation lub anion zalezy od promieni sąsiadujących jonow WIAZANIA WODOROWA( mostki wodorowe)-specyficzne oddzialywanie miedzy czast tego samego rodzaju lub jego dodatkowe wiazania wewnatrzczasteczkowe , slabe oddziaływania polegające na przyciąganiu elektrostatycznym miedzy atomami wodoru a atomami nukleofilowym zawierającymi wolne pory elektonow, wystepuje wtedy gdy wodor jest polaczony wiazaniem atomowym spolaryzowanym z pierwiastkiem o dużej elektryczności, przy powstaniu wiazania wodorowego istniejące wiazania kowalencyjne ulega czesciowemu osłabieniu, chmura elektronowa wodoru zostaje podzielona miedzy 2 komorki , akceptorami mogą być atomy tlenu azotu siarki chloru fluoru oraz innych niemetali, w zależności od długości wiazania rozroznia się wiazania słabsze i silniejsze, związki zawierające wiazania wodorowe występują we wszystkich stanach skupienia mineralow ; cyrkon, 3.weksagonalny; 2 rowne boki wysokość ma dwa katy po 90 stopni a 3 120 stopni , kształt; graniastosłup, ostrosłup o podstawie szesciakonta siec; prymitywna np. ok. 8% mineralow kwarc grafit 4. trygonalny; rowne krawędzie katy rowne rozne od 90 stopni kształt; graniastosłup ostrosłup o podstawie trójkąta równobocznego siec; prymitywna np. ok. 9% mineralow dolomit kalcyt 5. rombowy; krawędzie rozne katy rowne 90 stopni kształt; graniastosłup o podstawie prostokąta siec; prymitywna PODSAWOWE UKLADY KRYSTALOGRAFICZNE; 1. regularny-wszystkie krawędzie sa sobie rowne i katy tez,kształt geometryczny; czworościan,sześcian,ośmiościan,sieci; prymitywne , przestrzenne, centrowny np. ok12% mineralow NaCL, CaO diament 2.tetragondny; 2 krawedzie sa rowne a wysokość nie jest im rowna wszystkie katy sa kontami prostymi kształt; graniastosłup ostrosłup o podstawie czworakata sieci; prymitywna przestrzennie centrowana np. ok. 10% przestrzenie centrowana np. ok. 22% mineralow anhydryt aragonit 6. jednoskośny; rozne krawędzie 2 katy rowne 90 stopni jeden różny od 90 stopni kształt; równoległościan siec; prymitywna centrowana w podstawie np. 32% mineralow gips ortoplast 7. trójskośny; wszystkie krawędzie rozne kształt; równoległościan siec; prymitywna np. ok. 7% mineralow albit turkus ALOTROPIA- zjawisko wystepowania roznych odmian krystalograficznych tego samego pierwiastka 1. diament- układ regularny 2. grafit- układ heksagonalny POLIMORFIZM- zjawisko wystepowania roznych odmian krystalograficznych tej samej substancji wystepuje ono wtedy gdy ta sama substancja może występować w dwoch lub nawet kilku formach krystalicznych 1, kalcyt- układ regularny 2. aragonit- układ rombowy IZOMORFIZM- zdolność do przejmowania takich samych form krystalograficznych przez substancje o odmiennym bądź tylko czesciowo podobnym skladzie chemicznym CIALA AMORFICZNE- stan skupienia materi charakteryzujący się własnościami zbliżonymi do ciala krystalicznego w ktorym nie wystepuje uporządkowanie zasiegu calo bedace w stanie amorficznym jest cialem stalym ale tworzące je czasteczki sa uzywane w sposób dosc charakterystyczny np. niektóre metale jeśli ulegly gwałtownemu schlodzeniu, szklo (oprocz szkla kwarcowego) stopy polimerow, niektóre mineraly; bursztyn, szkliwa wulkaniczne UKLADY WIELOFAZOWE 1. materialy niejednorodne;a) układ zwarty-fazy zwarte b) układ rozproszony- fazy rozproszone c) kompozyty- układ niejednorodny=heterogeniczny=wielofazowy 1 faza- zwarta ciagla zewnetrzna 2 faza- rozproszona nieciagla wewnetrzna 3 granica fazy SILY WEWNATRZCZASTECZKOWE=SILY 1 RZEDU (międzyatomowe, wiazania chemiczne)- jonowe(heteropolarne, elektrowalencyjne)- atomowe( homeopolarne, kowalencyjne)- koordynacyjne( semipolarne) metaliczne SILY 2 RZEDU - sily Van der Valsa - mostki wodorowe SILY WEWNATRZCZASTECZKOWE ( jonowe, heteropolarne, biegunowe, elektrowalencyjne)- tworzenie wiazania jest wywolane dazeniem układu do zmniejszenia posiadanej energii całkowitej - wg bezwymiarowej skali Powlinga - wiazania chemiczne polegające na elektrostatycznym oddziaływaniu pomiedzy jonami wytworzonymi w wyniku całkowitego przejscia elektronow walencyjnych od atomu mniej elektroujemnym METALE- stal, zeliwo, metale nieżelazne sily 1 rzedu; metaliczne sily 2 rzedu; brak cechy; wysoki plysk, brak przezroczystosci, wysokie przewodnictwo ciepla i elektryczności SOLE METALI- w spoiwach budowlanych wapniowe sole materialy kamienne; związki ilaste - sily 1 rodzaju; jonowe i atomowe sily 2 rodzaju; w spoiwach; mat. Ilastych-wodorowa cechy; wysoka temp wrzenia, po porzekraczeniu sil niszczących rozsypuje się, zwilzenie i rozpad w wodzie, w srod. Wodnym mogą podlegac korozji, po rozpuszczeniu przewodza prad elektryczny TLENKI METALI- w spoiwach bud. CaO, MgO sily 1 rodz-atomowe silnie spolaryzowane, sily 2 rodz.- wodorowe cechy; wzrasta temp topnienia, wzrost twardości, nizsza rozpuszczalność w wodzie, spadekreaktywnosci chemicznej, w stanie rozpuszczonym znikoma przewodnictwo pradu elektrycznego MATERIALY ORGANICZNE- drewno, bitumy, tworzywa sztuczne sily 1 rodzaju; atomowe,uzupełniające atomowe spolaryzowane sily 2 rodzaju; sily von der valsa dodatkowo w drewnie i tworzywach sztucznych- mostki wodorowe cechy; całkowity brak rozpuszczalności w wodzie, brak reaktywności chem z woda, odporność korozyjna, wytrzymałość mechaniczna zalezy od rodz. I ilości sil 1 rzedu, slaba odporność na dzialanie temp, właściwości termomechaniczne zalezne od temp. powodowane jest wzrostem energi wewnętrznej na poziomie atomow, jonow, czastek, odzialywania von der valsa maleje proporcjonalnie do odległości miedzy jadrami poszczególnych czastek wedlug zależności EFEKT LONDONA- odzialywanie von der valsa wzrasta proporcjonalnie do zdolności atomu do polaryzacji , odzialywanie von der valsa wzrasta wraz ze wzrostem cisnienia a maleje ze wzrostem temp. co F=1/Rn (F- sila odzialywania R-odleglosc pomiedzy jadrami n= odzialywanie) LEPKOSC- jest to odwrotność płynności wyznaczana jest dla cieczy, płynów newtonowskich Miara lepkości jest sila F która jest potrzebna aby utrzymac w ruchu jednostajnym o prędkości 1m/s warstwy cieczy o pow 1m2 w stosunku do jej drugiej równoległej pow oddalonej o 1m Lepkość zalezy od rodzaju cieczy temperatury wyznaczenia lepkości spełniający następujące warunki; czasteczki gazu, brak GAZ DOSKONALY- zwany gazem idealnym jest to gaz oddziaływań międzycząsteczkowych z wyjątkiem odpychania w momencie zderzen czastek, doskonale sprężyste zderzenia czasteczek CIECZE POLARNE-woda, stopiona leizna bazaltowa, sily 1 rodzaju; atomowe spolaryzowane zasadniczy typ sil spójności; sily orientacji i indukcji mostki wodorotlenkowe CIECZE NIEPOLARNE- benzyna sily 1 rodzaju; atomowe zasadniczy typ spójności sily dyspersji von der valsa UKLAD KRYSTALOGRAFICZNY- system klasyfikacji kryształów uwzględniający wewnętrzny układ czastek w siec krystaliczna system wyroznia 7 ukladow a w nich 32 klasy kazda o innym rodzaju symetri czastek , formy wielościanu Elementy symetri bud. Krysztalu; plaszczyzna symetri, os symetri, srodek symetri typ sieci; prymitywna, sciennie centrowna, przestrzennie centrowna ELEKTRYCZNY MOMENT DIPOLOWY- wektorowa wielkość fizyczna charakteryzujaca dipol elektryczny powstaje w wyniku rozkładu elektrycznego SILY WEWNATRZCZASTECZKOWE(wiazania koordynacyjne) odmiana wiazania koordynacyjnego utworzona miedzy honorem(dawca elektronow) a akceptorem ( biorca elektronow tzw ze wspolna para elektronow pochodzi tylko od 1 z atomow , w danym jonie miedzy atomami tego samego typu mogą występować wiazania koordynacyjne obok wiązań innego typu, wiazania ukierunkowane symetryczne rownolegle do lini łączącej srodki atomow , występują miedzy atomami pierwiastkow o dużej ale zbliżonej elektryczności z reguly niemetali, jest to wiazanie z grupy mocnych ,najczęściej powstaja w wyniku przesuniecia wspolnej pary elektronow w kierunku atomu bardziej elektroujemnego,w wyniku utworzenia się wiazania atomowego spolaryzowanego powstaja czastki o budowie dipolowej SILY WEWNATRZCZASTECZKOWE(wiazania atomowe)powstanie wiazania jest wynikiem tworzenia się wspolnych par elektronow miedzy atomami, liczba wiązań kowalencyjnych które możne utworzyc atom jest rowna liczbie nie spolaryzowanych elektronow walencyjnych wspolne pary elektronow tworza się z elektronow o przeciwnej magnetycznej, występują jako wiazania atomowe czaste lub spolaryzowane, najczęściej powstaja w wyniku laczenia się atomow tych samych pierwiastkow, sila wiazania pochodzi od wspolnej pary elektronow pochodzących od obydwu pierwiastkow tworzących cząstkę SILY WEWNATRZCZASTECZKOWE(wiazania metaliczne)sa charakterystyczne dla metali, tworza je dodatnio naladowane rdzenia atomowe rozmieszczone w wezlach sieci krystalicznych , wiazania bezkierunkowe zdelokalizowane, występują miedzy atomami metali, posiadaja duze liczby koordynacyjne, jest to wiazanie z grupy srednio mocnych WIAZANIA WODOROWE ZJAWISKO ASOCJACJI ASOCJACJA-laczenie się czastek w wieksze aglomeraty Mechanizm-wewnatrz czast atom wodoru oddaje e- tworząc wiazanie atomowe Proton wodoru ma zdolność do wnikania w powloki elektronowe pierwiastkow silnie elektroujemnych Asocjacja wody-wewnatrz czast wody wystepuje wiazanie atomowe spolaryzowane w kierunku tlenu wtedy wodor staje się protonem mającym możliwość wnikania w powloki elektronowe tlenu należące do sąsiedniej czastki
|