Pytanie 21

Reguła przekory; przykłady jej działania w chemii i technologii materiałów budowlanych.

Stan równowagi trwa tak długo, jak długo nie ulegają zmianie zewnętrzne czynniki oddziałujące na układ. Wpływ zmiany czynników zewnętrznych zastał uogólniony przez Le Chatelier'a i nosi nazwę reguły przekory, która brzmi: Jeżeli układ pozostający w stanie równowagi zostanie poddany działaniu jakiegoś bodźca zewnętrznego, to w układzie zajdą takie zmiany, które zmniejszą działanie tego bodźca.

1. Zwiększenie ilości substratów prowadzi do nowego ST. Rów. W którym część z tego substratu zoatanie zużyta do zwiększania ilości produktów.

2. Zwiększenie ilości produktu zwiększenie ilości substratu.

3. Zmniejszenie ilości substratu (produktu) daje nowy stan równowagi w którym część z produktów (substratów) przereaguje ze sobą częściowo odtwarzając usunięty substrat

4. Podwyższenie ciśnienia w układzie powoduje taką reakcję, która prowadzi do zmniejszenia liczby moli gazu(objętość).

5. Obniżenie ciśnienia zwiększenie liczby moli gazu

6. Podwyższenie temp. Przesuwa stan równowagi w takim kierunku, w którym ciepło jest absorbowane.

7. Obniżenie temp. Przesuwa stan równowagi w kierunku, w którym ciepło jest wydzielane.

Przykład: W reakcjach rozkładu, z utworzeniem produktu gazowego (dekarbonizacja węgla, dehydratacja, dehydroksylacja) wzrost ciśnienia da cofnięcie się reakcji, a zmniejszenie ciśnienia da przesunięcie równowagi w kierunku utworzenia produktu botnego. Gdy dodamy rozpuszczalnik do roztworu nastąpi przesunięcie. Reguła przekory umożliwia oszacowanie wpływu zmian parametrów procesów technologicznych i wpływ na szybkość tych procesów i ich wydajność.

Pytanie 22

Parametry wyznaczające szybkość reakcji

Szybkośc reakcji (postęp reakcji) zależy od:

1. Stężenia substratów - wzrost stężenia jednego lub większej liczy substratów powoduje zwiększenie szyb. rak. Ponieważ zmniejsza się średnia odległość między drobinami i w konsekwencji zwiększa się liczba zderzeń aktywnych w jednostce czasu

2. Temperatura - Szybkość rośnie wraz ze wzrostem temp. I ponieważ zwiększa się energia kinetyczna drobin, w związku z czym zwiększa liczba zderzeń zachodzących w jednostce czasu może być zderzeniami aktywnymi. Najczęściej ok. 2-3 razy na 10stop.C

3. Obecność katalizatorów.—katalizator jest to subst. Dodana do substratów, powoduje zwiększenie szybkości reakcji i nie zużywa się katalizy. Oprócz substancji przyśpieszających reakcje istnieją także substancje zwane inhibitorami, które ją spowalniają. Wyróżnia się 2 typy katalizatorów: homofazowe, feterofazowe.

4. Powierzchnia międzyfazowa ( dotyczy reakcji feterofazowych). Zwiekszenie powierzchni kontrolitu substratów (np. w wyniku rozdrobnienia substratów stałych) powoduję zwiększenie szybkości reakcji. Dla fozy ciekłej: -ciśnienie cieczy, -stężenie substratów, -intensywność mieszania. Dla ciał stałych: stopień rozdrobnienia.Vreak.=(-dc substr.)/dt lub V rak. =(dc prod.)/dt. V=kc(do n).: k- stała szybkości, c- stężenie zastępcze subst., n- ngd reakcji.

Pytanie 33

Prawo Archeniwa, energia aktywacji

k=ke-eA/RT

RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK

Reakcja egzotermiczna rak. endotermiczna

Energia którą muszą mieć cząsteczki, aby nastąpiło zdeżenie aktywne, nosi nazwę energi aktywacji. Wartość energi aktywacji jest związana konkretną reakcją i może zmieniać się w szerokich granicach. Np. energia tlenu z wodorem chartka. Się b. wysoką energią aktywacji, a rak. tl. azotu (2) z tlenem ma niską energię i zachodzi w temp. pokojowej. Względna ilość energii wewnętrznej i energii kinetycznej produktów reakcji w porównaniu z energiami

substratów zależy od tego, czy reakcja jest procesem egzotermicznym czy endotermicznym. Zależność tą przedstawiają powyższe wykresy.

Pytanie 24

Działanie reguły faz na przykładzie diagramu fazowego wody, objaśnić symbole i punkty i pola na diagramie.

Faza jest to jednolita fizycznie część układu, oddzielona od pozostałych części wyrażną granicą. (powierzchnią rozdziału, .a której następuje skokowa zmiana właściwości. Zależność pomiędzy liczą faz podaje reguła fuz Gibbssa. S+f=n+z (s- liczba skład., f- liczba faz, n- liczba stopni swobody).

DIAGRAM WODY. Stan układu jednoskładnikowego zależy od temp. i ciśnienia. Stężenia wyrażone w ułamkach molowych mają w tym układzie wartość 1. Diagram wody możemy przedstawić w ukł. współ. Oś rzędnych- ciśnienie, oś odciętych -temper..

RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK

To=0,0057C, Po=4058 mmHg

OA -krzywa współistnienia fazy ciekłej i fazowej, OB.- krzywa współistnienia fazy stałej i fazowej, OC- krzywa współistnienia fazy ciekłej i stałej, OB.- ciecz przechłodzona (stan równowagi i meta trwałej) Krzywa OA odpow. Prężności pory nasyconej nad cieczą. Podaje ono warunki współistnienia pary wodnej z wodą przy różnych temper.. W myśl reguły faz na krzywej układ będzie miał jeden stopień swobody: s=n+2-f=1+2-2=1. Oznacza to, że dowolnie wybranej temp. odpowiada tylko 1 ciśnienie i odwrotnie. Analogicznie podsumowujemy : na krzywych OA, OB., OC s=1+2-2=1, w obrazach lodu, wody, paty:s=1+2-1=2. Krzywe OA, OB., OC przecinają się w jednym punkcie 0, w którym współistnieją 3 fazy: lód, woda i para. Z reguły faz wynika, że w przypadku współistnienia 3 faz układ jest niezmienny. S=n+2-f=1+2-3=0.

Pytanie 25

Narysować i objaśnić prosty układ eutektyczny, znaczenie eutektytów w praktyce.

RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK

Obydwa składniki prostego układu eutektycznego substancje A i B w stanie ciekłym mieszają się ze sobą w dowolnych temperaturach, natomiast w stanie stałym nie tworzą roztworów ani związków. Punkty TA i TB odpowiadają temperaturom topnienia czystych substancji A i B. Dodanie do cieczy A substancji B powoduje obniżenie temperatury kopnięcia stopu. TBQ, TAQ- krzywe likwidusu (przedstawiają warunki równowagicieczy o określonym składzie kryształami A lub B).

Q- punkt eutektyczny (stop A, B) (zerozmienny)

d- wydzielanie eutektyku

I, IV- krzywe krzepnięcia ciał A i B

II- krzywa krzepnięcia eutektytu od b do d

III- krzywa krzepnięcia składu pośredniego

Krzywe likwidusu pokazują zależność między temperaturą początku krzepnięcia a składem stopu. Wzdłuż krzywych układu jest jednoimienny tzn. mamy układ dwufazowy. Poniżej to nie ma fazy ciekłej jest wynikiem oddziaływań międzycząsteczkowych, którym odpowiada pewne minimum energi.

Ilość kryształów do ilości stopu wyniesie: mc/cn.

Na podst. tego układu możemy przedstawić przebieg krzywych stygnięcia różnych stopów.

Pytanie 26

Sposoby i warunki krystalizacji nowych faz stałych.

Proces krystalizacji może przebiegać w różnych warunkach i środowiskach. Gdy środowisko jest jednoskładnikowe, wówczas mogą zajść następujące przypadki krystalizacji:

-kondensacja pary,

-krzepnięcie cieczy,

-wzrost kryształów w fazie stałej.

W okładach wieloskładnikowych mogą zachodzić następujące przypadki:

-synteza w fazie gazowej np. NH3 + HCl NH4Cl,

-dysocjacja pary WCl6 W + 3Cl2,

-odparowanie roztworów nasyconych,

-ochładzanie roztworów nasyconych,

-strącanie chemiczne.

Aby zainicjować powstanie nowej fazy musi zajść przechłodzenie lub przegrzanie, a w roztworze stan przesycenia.

Pytanie 27

Opis i uwarunkowania termodynamiczne procesu zarodkowania.

Proces krystalizacji zawsze rozpoczyna się poprzez zarodkowanie. Zarodkowanie może mieć charakter homogeniczny albo heterogeniczny (obie fazy). W praktyce mamy do czynienia z heterogeniczną. Aby zainicjować krystalizację nowej fazy stop albo pore muszą zostać przechłodzone. Natomiast roztwór, aby rozpoczęła się w nim krystalizacja musi osiągnąć stanprzesycenia.

RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK

Pytanie 28

Co to są układy rozproszone; rodzaje, przykłady.

Jeżeli cząstki substancji zostają rozprowadzone równomiernie (rozproszone) w innej substancji, to mieszanina taka jest nazwana układem rozproszonym. Substancja, która, występuje w postaci cząstek, jest nazwana substancją rozproszoną a substancja, w której cząstki są rozproszone ośrodkiem rozpraszającym nazywa się fazą rozpraszającą. Układy rozproszone różnią się stopniem rozdrobnienia, czyli rozmiarami cząstek rozproszonych. Im mniejsze są cząstki,tym większy jest stopień rozdrobnienia i odwrotnie. Jeżeli rozmiary cząstek są większe od 1mm, a więc widoczne gołym okiem, to układ nazywa się ziarnistym. Gdy rozmiary są mniejsze od 1mm do 1 nm to jest to rozproszenie makroskopowe koloidowe.

RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK RYSUNEK

---