1. Jakie warunki spełnia gaz doskonały:

• gaz składa się z poruszających się cząsteczek;

• cząsteczki zderzają się ze sobą oraz ze ściankami naczynia w którym się znajdują;

• brak oddziaływań międzycząsteczkowych w gazie, z wyjątkiem odpychania w momencie zderzeń cząsteczek;

• objętość (rozmiary) cząsteczek jest pomijana;

• zderzenia cząsteczek są doskonale sprężyste;

2. Podaj równanie stanu gazu doskonałego (Clapeyrona):

Stan gazu doskonałego można opisać za pomocą 3 parametrów: temperatura, cieśninie i objętość w postaci równania stanu gazów doskonałych:

pv = nRT,

gdzie: R - oznacza uniwersalną stałą gazową, liczbowo równą pracy wykonanej przez 1 mol gazu

doskonałego ogrzanego izobarycznie o 1⁰,

p - ciśnienie,

v - objętość,

n - liczba moli gazu (będąca miarą liczby cząsteczek (ilości) rozważanego gazu),

T - temperatura bezwzględna T [K]  = t [°C] + 273,15.

3. Podaj równanie Boyle'a-Mariotte'a:

W stałej temperaturze T₁=T₂ i po uproszczeniu przez T otrzymujemy równanie Boylea-Mariotta:

p₁v₁ = p₂v₂

4. Podaj prawo Gay-Lussaca:

Przy stałym ciśnieniu objętość gazu jest wprost proporcjonalna do temperatury bezwzględnej:

v₁ = v₂

T₁ T₂

5. Podaj prawo Daltona:

Ciśnienie mieszaniny gazów równa się sumie ciśnień cząstkowych poszczególnych składników mieszaniny.

6. Podaj równanie van der Waalsa dla gazu rzeczywistego:

a

p + v_m² (v_m - b) = RT,

gdzie: a - stała charakterystyczna dla danego gazu, uwzględniająca oddziaływanie między cząsteczkami

gazu (cząsteczki gazu przyciągają się, w wyniku czego rzeczywiste ciśnienie gazu na ścianki naczynia jest mniejsze niż w przypadku, gdyby tego oddziaływania nie było),

b - stała charakterystyczna dla danego gazu, uwzględniająca skończone rozmiary cząsteczek, ma wymiar objętości, przez co uznawana jest za objętość mola cząsteczek gazu,

p - cieśninie,

v_m - objętość molowa,

v - objętość,

n - liczność (ilość gazu) w molach,

T - temperatura bezwzględna,

R - uniwersalna stała gazowa.

7. Scharakteryzuj układ jednoskładnikowy złożony z cieczy i jej pary:

W układzie jednoskładnikowym złożonym z dwóch faz: cieczy i jej pary, liczba stopni swobody wynosi:

S = n-f+2 = 1-2+2 = 1.

Oznacza to, że jeden z parametrów, np. temperaturę możemy dowolnie zmieniać od temperatury krzepnięcia do temperatury krytycznej (układ jednozmienny). Drugi parametr (prężność pary) będzie zmieniał się wzdłuż odpowiedniej krzywej, ale układ pozostanie nadal dwufazowy.

8. Podaj regułę faz Gibbsa:

Związek między liczbą faz f, liczbą składników n oraz liczbą stopni swobody S układu, określa reguła Gibbsa:

S = n-f+2

(substancja chemiczna może się znajdować w fazie stałej, ciekłej lub gazowej).

9. Podaj prawo Raoulta:

Między cząsteczkami cieczy i pary nad cieczą ustala się określony stan równowagi dynamicznej przy czym prężność pary wzrasta ze wzrostem temperatury bezwzględnej.

10. Co to jest szybkość reakcji:

Szybkość reakcji chemicznej określamy zmianą stężenia lub produktów w jednostce czasu, tzn. można ja wyrazić szybkością z jaką zużywają się substraty:

dc

v = - dt

lub jako szybkość powstawania produktów:

dc

v = dt

Szybkość reakcji wyrażamy w jednostkach wagowych na jednostką czasu, np. g/s, mol/s.

11. Jakie czynniki wpływają na szybkość reakcji:

• ciśnienie,

• stężenie,

• temperatura,

• rodzaj reakcji i substancji,

• katalizatory.

12. Podaj prawo Guldberga-Waagego:

Szybkość reakcji chemicznej jest wprost proporcjonalna do iloczynu stężeń substratów w odpowiednich potęgach.

13. Scharakteryzuj rzędowość reakcji:

Rzędowość reakcji chemicznej określamy jako sumę eksperymentalnie wyznaczonych składników potęg w równaniu określającym szybkość reakcji chemicznej.

14. Jak temperatura wpływa na szybkość reakcji:

Szybkość reakcji chemicznej zależy od temperatury. W normalnej temperaturze większość reakcji przebiega powoli. Wraz ze wzrostem temperatury szybkość reakcji wzrasta, a z jej obniżeniem - maleje. Tak więc ochładzając układ reagujący możemy reakcję zahamować. Ilościowy wpływ temperatury na szybkość reakcji jest różny i musi być doświadczalnie wyznaczony w odniesieniu do każdej reakcji.

15. Podaj równanie Arheniusa:

równanie to określa wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznej:

ξa

K = A*e RT

gdzie: K - stała szybkość,

A - stała,

ξa - energia aktywacji (minimalna energia niezbędna do efektywnego zderzenia cząstek),

R - stała gazowa,

T - temperatura w K.

16. Podaj regułę van't Hoffa:

Według tej reguły wzrost temperatury o 10 K powoduje 2-4-krotny wzrost szybkości reakcji. Reguła van`t Hoffa jest spełniona dla reakcji homogenicznych, w temperaturze do 500°C.

17. Jakie czynniki wpływają na stan równowagi chemicznej:

• rodzaj substratów,

• stężenie,

• temperatura,

• ciśnienie,

• objętość,

• katalizator,

• naświetlenie promieniami UV, X.

18. Podaj metody otrzymywania koloidów:

W celu uzyskania rozdrobnienia substancji wykorzystuje się dwie metody:

1. Metoda dyspersyjna - polega na rozdrobnieniu dużych cząstek aż do osiągnięcia wymiarów koloidu. Stosuje się tu metody mechaniczne (np. mielenie w młynach koloidalnych), elektryczne (np. łuk elektryczny), rozdrabnianie w polu ultradźwiękowym, częściową depolimeryzację itp.

2. Metoda kondensacyjna - polega na łączeniu w zespoły o wymiarach charakterystycznych dla układów koloidalnych. Układy koloidalne otrzymuje się w tym przypadku najczęściej na drodze chemicznej, to jest w wyniku przebiegu odpowiednio prowadzonych reakcji chemicznych, np. w reakcjach prowadzących do wytworzenia trudno rozpuszczalnych osadów w środowisku ciekłym, z zachowaniem warunków umożliwiających stabilizację utworzonych cząsteczek koloidalnych, przez polimeryzację, proces asocjacji itp.

19. Na czym polega efekt Tyndalla:

Zjawisko fizyczne polegające na rozpraszaniu światła przez koloid z wytworzeniem charakterystycznego stożka świetlnego.

Jeżeli przez roztwór koloidalny przepuści się wiązkę światła, to wskutek uginania się promieni na cząstkach fazy rozproszonej, światło staje się widoczne w postaci tzw. stożka Tyndalla. Intensywność tego zjawiska jest tym większa, im większa jest różnica między współczynnikiem załamania fazy rozproszonej i ośrodka dyspersyjnego.

20. Na czym polega dializa:

Dializa to zdolność przechodzenia niektórych cząsteczek i jonów przez błonę półprzepuszczalną, rozdzielającą dwa roztwory. Metoda badania składu niektórych roztworów i zawiesin, oparta na zdolności przechodzenia niektórych ich składników przez błonę półprzepuszczalną.

21. Omów proces elektroforezy:

Elektroforezą nazywamy ruch fazy rozproszonej (koloidów) pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego względem nieruchomego rozpuszczalnika. Pomimo, że masa cząstek koloidalnych jest ogromna (setki tysięcy razy większa) w porównaniu z masą pojedynczych jonów, to jednak w polu elektrycznym ruchliwość jednych i drugich jest zbliżona, ponieważ cząstki koloidalne absorbują na swej powierzchni duży ładunek elektryczny (mogą to być jonu ujemne jak i dodatnie - najczęściej H⁺). Podobną absorpcję ładunku wykazują zawiesiny , przy czym większość zawiesin absorbuje na swej powierzchni jony ujemne.

Wędrówka dodatnich cząstek koloidalnych w kierunku katody nosi nazwę kataforezy, natomiast cząstek ujemnych w kierunku anody - anaforezy.

22. Omów proces elektroosmozy:

Elektroosmoza to przepływ cząsteczek ośrodka dyspersyjnego (rozpuszczalnika) pod wpływem pola elektrycznego, przy nieuruchomionej fazie rozproszonej. Przykładem może być wędrówka cząsteczek wody (H₂O) w takich układach jak glina.

23. Co to jest potencjał osiadania:

Jest to tzw. efekt Dorna. Polega a powstawaniu różnicy potencjałów podczas ruchu fazy rozproszonej względem nieruchomego ośrodka dyspersyjnego. Ma to miejsce w czasie sedymentacji (osiadania) zawiesin w cieczach, gdzie tworzy się pewna różnica potencjałów pomiędzy częścią układu bogatszą w zawiesinę a częścią uboższą. Powstawanie potencjału sedymentacji można uważać za zjawisko odwrotne do elektroforezy.

24. Co to są koloidy ochronne:

Dodatek koloidu liofilowego do koloidu liofobowego może zwiększyć lub zmniejszyć trwałość układu. W przypadku zmniejszenia się trwałości układu liofobowego (łatwiejsza i szybsza koagulacja) mówi się o sensybilizacji, a w przypadku zwiększania trwałości tego układu o działaniu ochronnym koloidu liofilowego.

Działanie ochronne spowodowane jest adsorbcją cząstek liofilowych przez liofobowe. Koloid chroniony (liofobowy) przyjmuje właściwości i trwałość koloidu chroniącego(liofilowego).

25. Co to są żele:

W odpowiednich warunkach liczne zole koloidów liofilowych oraz niektóre zole liofobowe mogą tworzyć jednolitą, galaretowata masę, zwaną żelem. Przemiana zolu w żel następuje w określonych warunkach stężenia i temperatury.

26. Występowanie koloidów:

• w technologii chemicznej - w przemyśle włókien syntetycznych, mas plastycznych, barwników, klejów np.;

• procesy fizjologiczne oraz przemiany biochemiczne przebiegają w układach koloidalnych (krew, plazma itp.);

• wody rzek niosą zazwyczaj koloidalne cząstki iłów, wodorotlenków metali, związków organicznych itp. - przy ujściu do mórz pod wpływem soli zawartej w wodzie morskiej wytrącają się z nich osady;

• w wyniku wietrzenia glinokrzemianów powstaje szereg minerałów w postaci koloidów, które wraz z substancjami organicznymi, kwasami humusowymi itp. tworzą gleby. Związki organiczne występujące w tych układach, mając charakter koloidów, uczestniczą w procesie adsorpcji wymiennej (tzw. kompleks sorpcyjny gleb). Proces ten opiera się na tworzeniu miceli przez kwasy humusowe i inne związki organiczne z jonami nieorganicznymi (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, NH₄⁺ itp.) potrzebnymi do odżywiania roślin;

• w życiu codziennym - kleje, farby, lakiery, mleko, roztwory mydeł, roztwory środków piorących, aerozole i wiele innych.

27. Podaj jak dzielą się koloidy:

Podział koloidów oparty jest na:

1. zachowaniu się fazy rozproszonej względem ośrodka dyspersyjnego:

• liofilowe,

• liofobowe;

2. budowie cząsteczki koloidalnej:

• fazowe,

• cząsteczkowe,

• asocjacyjne.

28. Co to są koloidy liofilowe i liofobowe:

Koloid nazywamy liofilowym, jeżeli cząstki fazy rozproszonej ulegają solwatacji.

Solwatacja to zjawisko łączenia się (ściślej - wzajemnego oddziaływania) cząstek fazy rozproszonej z ośrodkiem dyspersyjnym - w przypadku wody jako ośrodka proces ten nosi nazwę hydratacji.

Solwatacja jest tu głównym czynnikiem stabilizującym cząstki fazy rozproszonej. Stabilizacją określa się w tym przypadku zahamowanie procesu samorzutnego łączenia się cząstek koloidalnych w większe agregaty. Do tego typu układów koloidalnych można zaliczyć roztwory białek, agaru, skrobi itp.

koloidy liofobowe, w odróżnieniu od liofilowych nie są stabilizowane przez solwatację, której nie ulegają. Koloidy tej grupy są stabilizowane głównie przez ładunki elektryczne, pochodzą Ce od jonów obecnych w roztworze. Przykładem mogą tu być zole metali, wodorotlenków metali, produkty hydrolizy soli metali itp.

29. Co to są koloidy fazowe:

Koloidy fazowe wyróżniają się fizyczna niejednorodnością. Ponieważ wymiary cząstek koloidalnych w porównaniu z cząsteczkami rozpuszczalnika są bardzo duże, cząstki fazy rozproszonej tworzą odrębna fazę (stąd ich nazwa) o ogromnej powierzchni rozdziału.

30. Scharakteryzuj koloidy cząsteczkowe:

W odróżnieniu od koloidów fazowych nie maja wyraźnej powierzchni rozgraniczającej obie fazy, a cząstka koloidalna jest w tym przypadku makrocząsteczką chemiczną. Charakter koloidalny cząstek jest wynikiem ich budowy chemicznej, a nie agregacji, jak w przypadku koloidów fazowych. ładunek elektryczny nie jest niezbędnym warunkiem stabilizacji tego rodzaju koloidów (pomimo istnienia takiego ładunku w wielu przypadkach).

Koloidy cząsteczkowe można otrzymać poprzez rozpuszczenie związków wielkocząsteczkowych (polimerycznych) w rozpuszczalnikach, w stosunku do których związki te wykazują powinowactwo.

31. Co przedstawia skala Mohsa:

Jest to najczęściej stosowana 10-stopniowa skala twardości ciał stałych (szczególnie minerałów).

32. Jakie znasz układy krystalograficzne:

• regularny,

• tetragonalny,

• rombowy,

• heksagonalny,

• romboedryczny,

• jednoskośny,

• trójskośny.

33. Jakie formy w strukturze materiałów budowlanych tworzy woda:

woda krystalizacyjna wbudowana w strukturę materiałów krystalicznych

a) wody koordynacyjne idealnie związane z jonami związków uwodnionych- hydratów

b) woda sieciowa nie związana bezpośrednio z jonami

c) woda konstelacyjna występująca w strukturach kryształów w postaci grup hydroksylowych

d) woda luźno związana występująca w łukach strukturalnych

- woda kapilarna występująca w mikrosporach materiału

- woda swobodna występująca w makroporach materiału

34. Omów strukturę wody:

Cząsteczka wody ma budowę przestrzenną, w której obok dwóch wiązań spolaryzowanych O-H występują także dwie niezwiązane pary elektronowe. Niesymetryczny rozkład ładunków wywołuje Duzy moment dipolowy wody. Dzięki dużej polarności cząsteczek H₂O woda wyróżnia się zdolnością do rozpuszczania soli związków o budowie polarnej. Z budową polarną wody związane jest występowanie wiązań wodorowych między cząsteczkami wody.

Wodę można otrzymać w wyniku reakcji mieszaniny H₂ i O₂ w stosunku 2:1. Woda powstaje podczas spalania substancji zawierających wodór, a także podczas spalania biochemicznego związków organicznych zawierających wodór i tlen.

35. Co to jest iloczyn jonowy wody:

Iloczyn jonowy wody jest uproszczonym wyrażeniem opisującym równowagę dynamiczną określoną przez prawo działania mas Guldberga i Waagego, w którym formalnie rzecz biorąc należałoby jeszcze uwzględnić aktywność cząsteczek niezdysocjowanych.

36. Omów problem agresywności wody w stosunku do betonu:

?

37. Na czym polega hydratacja:

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.

Podczas hydratacji soli cząsteczki wody mogą zostać wbudowane w strukturę kryształu. Hydratacja jonów prowadzi do powstania jonów uwodnionych, które tworzą hydraty zawierające wodę koordynacyjną.

38. Na czym polega rozpuszczenie i krystalizacja:

Proces rozpuszczania substancji stałej w wodzie obejmuje następujące etapy:

• niszczenie sieci krystalicznej,

• hydratacja utworzonych jonów,

• dyfuzja cząsteczek rozpuszczonych w głąb fazy ciekłej i wody w kierunku fazy stałej.

Proces rozpuszczania składa się z dwóch przemian cząstkowych: endotermicznego niszczenia sieci krystalicznej i egzotermicznej hydratacji. Większość procesów rozpuszczania ciał stałych w wodzie jest endotermiczna, a zatem rozpuszczalność rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Do wyjątków należy rozpuszczalność NaCl, która praktycznie nie zależy od temperatury, rozpuszczalność CaSO₄, Ca(OH)₂ maleje ze wzrostem temperatury (rozpuszczanie jest tu procesem egzotermicznym); ma to ważne znaczenie w procesach gaszenia wapna palonego i wiązania gipsu.

Rozpuszczalność różnych gazów w wodzie jest różna i rośnie proporcjonalnie do ciśnienia gazu nad cieczą a maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Wpływ temperatury na rozpuszczalność wody z innymi cieczami zależy od rodzaju tych cieczy. Można tu wyróżnić:

• układy o nieograniczonej rozpuszczalność, np. woda - etanol,

• układy wzajemnie rozpuszczalne, np. woda - benzen,

• układy o ograniczonej zależności rozpuszczalności od temperatury, np. woda - fenol.

Procesem odwrotnym do rozpuszczania ciał stałych w cieczach jest krystalizacja.

Proces krystalizacji obejmuje następujące etapy:

• powstanie zarodków krystalizacji,

• wzrost kryształów,

• dyfuzja cząstek substancji rozpuszczonej do fazy stałej i dyfuzja cząstek rozpuszczalnika w kierunku przeciwnym.

Proces krystalizacji rozpoczyna się po przekroczeniu stanu nasycenia. Dodatkowym utrudnieniem jest fakt większej rozpuszczalności kryształów drobniejszych; powstający mikrokryształ od razu się rozpuszcza. Proces krystalizacji rozpoczyna się na okruchach zanieczyszczeń, Można go ułatwić przez dodanie kryształów nowej fazy - wprowadzenie zarodków krystalizacji. Rozbudowa zarodków zachodzi tym szybciej, im stężenie roztworu jest większe. Najłatwiej dołączają się owe elementy struktury w miejscach osłoniętych - załomkach ścian kryształu, najtrudniej rozpoczyna się budowa nowej płaszczyzny sieciowej.

Duże przesycenie, niska temperatura i mieszanie sprzyjają powstawaniu osadu drobnokrystalicznego. Mały stopień przesycenia, wysoka temperatura i mała ilość wprowadzonych zarodków krystalizacji prowadzi do otrzymania dużych, dobrze wykształconych kryształów.

39. Co to są mieszaniny oziębiające:

Istnieją szczególne roztwory wodne „krystalizujące” z utworzeniem związków, w których jednym ze składników jest woda. Związki takie nazywa się krystalohydratami. Woda może tworzyć z ta samą substancją rozpuszczoną szereg krytalohydratów. Podczas oziębiania takiego roztworu występuje zarówno obniżenie temperatury zamarzania wody oraz zagęszczenia roztworu w wyniku wytrącania się kryształów lodu.

40. Wymień kryteria podziału reakcji chemicznych:

• schemat reakcji,

• efekt energetyczny reakcji,

• stan fazowy substratów i produktów reakcji,

• przeniesienie elektronów między atomami,

• rodzaj reagentów,

• odwrotność reakcji.

41. Podaj typy reakcji chemicznych ze względu na schemat reakcji:

• reakcja syntezy - substraty łączą się ze sobą dając produkty, które zawierają wszystkie atomy zawarte w substratach;

• reakcja analizy - substraty pod wpływem różnych czynników rozkładają się na składniki prostsze, atomy lub cząsteczki;

• reakcja wymiany - substraty wymieniają między sobą poszczególne atomy lub grupy atomów.

42. Podaj typy reakcji chemicznych ze względu na efekty energetyczne:

• reakcje egzoenergetyczne - to reakcje, podczas których powstają produkty o mniejszej energii wewnętrznej niż suma energii wewnętrznych substratów,

• reakcje endoenergetyczne - to reakcje, podczas których energia jest pobierana z otoczenia w postaci ciepła.

43. Podaj typy reakcji chemicznych ze względu na stan fazowy substratów i produktów:

• reakcje homogeniczne - to reakcje, w których wszystkie substraty i produkty znajdują się w tej samej fazie. Homogeniczne są też wszystkie reakcje między gazami, zachodzące w całej objętości gazu,

• reakcje heterogeniczne - przebiegają na granicy dwu faz. Zachodzą wtedy, gdy:

1. regulujące substraty znajdują się w różnych fazach,

2. powstający produkt jest w innej fazie niż substraty,

3. wszystkie reagenty znajdują się w stanie stałym w odrębnych fazach.

Do reakcji heterogenicznych zalicza się też procesy, w których wszystkie składniki znajdują się w tej samej fazie, np. gazowej lecz jedynie na powierzchni granicznej innej fazy, np. na powierzchni ciała stałego.

44. Co to są reakcje redoks:

To reakcja jednoczesnego utleniania i redukcji, w których pierwiastki występujące w tych przemianach zmieniają swoją wartościowość - stopień utleniania.

45. Co to jest stopień utleniania, podaj reguły obliczania stopni utleniania:

Stopień utleniania to liczba elektronów, które dany atom przekazał lub przyjął od innego atomu w ramach tworzenia z nim wiązania chemicznego.

Podstawowe reguły obliczania stopni utleniania:

• stopień utlenienia pierwiastków w stanie wolnym wynosi zero, niezależnie od tego, czy substancja występuje w postaci pojedynczych atomów, czy w postaci cząsteczek, np. Fe⁰, N₂⁰, O⁰, O₂⁰, O₃⁰;

• suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce obojętnej równa jest zero, a w jonie złożonym równa jest jego ładunkowi;

• stopień utlenienia pierwiastka w jonie prostym jest równy ładunkowi jonu, np. Pb²⁺ - (+2), Ag⁺ - (+1), Pb⁴⁺ - (+4), Cl^- - (-1),

• stopień utlenienia fluoru we wszystkich związkach wynosi -1;

• stopień utlenienia wodoru w związkach jest równy +1, z wyjątkiem wodorków metali, w których wynosi on -1, np. NaH;

• stopień utlenienia tlenu w związkach wynosi -2, z wyjątkiem fluorków tlenu, w których wynosi +2 (OF₂) lub +1 (O₂F₂) oraz związków zawierających wiązania tlen-tlen (nadtlenki, ponadtlenki);

• metale zazwyczaj przyjmują dodatnie stopnie utlenienia;

• pierwiastki pierwszych dwóch grup głównych występują wyłącznie na jednym stopniu utlenienia, i tak dla grupy 1 (litowce) na +1, grupy 2 (berylowce) na +2.

46. Co to są reakcje jonowe, podaj rodzaj tych reakcji:

Reakcje jonowe przebiegają przeważnie w roztworach wodnych i w innych rozpuszczalnikach polarnych. Przebiegają bardzo szybko, zwłaszcza wtedy, gdy nie występuje wymiana elektronów między reagującymi atomami.

Rodzaje reakcji jonowych:

• reakcje zobojętniania (neutralizacji);

• reakcje strącania osadów;

• reakcje wydzielania gazów;

• otrzymywania słabych, niezdysocjowanych elektrolitów;

• reakcje utlenienia i redukcji (omówione oddzielnie);

• reakcje hydrolizy;

• reakcje kompleksonowania.

47. Wymień czynniki fizyczne powodujące korozję kamienia:

• działanie wody - przy współdziałaniu niskich i wysokich temperatur powoduje zmiany optyczne i strukturalne materiału prowadzące z upływem czasu do jego niszczenia;

• wilgoć - plamy pojawiające się na płytach elewacyjnych oraz na powierzchni zewnętrznej obiektów;

• mróz - powoduje stopniowo odpryski, wykruszenie się ziaren, łuszczenie, włoskowate spękania i szczeliny.

48. Na czym polega korozja materiałów kamiennych:

Odporność korozyjna materiałów kamiennych jest ściśle związana z ich składem chemicznym i strukturą, zwłaszcza porowatością. Skały o charakterze kwaśnym zawierające duża ilość SiO₂ i Al₃O₂ są odporne na działanie środowiska kwaśnego, skały zasadowe np. węglanowe są odporne na działanie zasad.

49. Na czym polega korozja ługowania:

Korozja ługowania wywołana rozpuszczeniem i wymywaniem z betonu jego rozpuszczalnych składników, spowodowana jest działaniem wód miękkich, pozbawionych soli wapniowych. wymywaniu ulega przede wszystkim Ca(OH)₂. Agresywność wód miękkich zwiększa się w niższych temperaturach, gdyż rozpuszczalność wodorotlenku wapnia jest wtedy większa.

50. Na czym polega korozja kwasowa:

Wywołana reakcją składników betonu z kwaśnym środowiskiem agresywnym. Spowodowana jest przez wodne roztwory mocnych kwasów mineralnych np. HCI, H₂SO₄, słaby kwas siarkowodorowy H₂S , kwasy organiczne, np. octowy. Związki te reagują ze składnikami kamienia cementowego, tworząc łatwo rozpuszczalne sole. Proces ten powoduje stopniowe zwiększenie porowatości betonu i obniżanie jego wytrzymałości.

51. Na czym polega korozja węglanowa:

Wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem agresywnym zawierającym CO₂. Jest to odmiana korozji kwasowej połączona z ługowaniem. Początkowo powstaje węglan wapnia, który przechodzi łatwo w rozpuszczalny wodorowęglan.

52. Na czym polega korozja magnezowa:

Wywołana reakcją betonu ze środowiskiem zawierającym jony Mg²⁺. Magnez zastępuje wapń strukturze betonu, tworząc nierozpuszczalny w wodzie wodorotlenek, który nie ma właściwości wiążących. Źródłem jonów magnezowych są wody morskie, a także substancje stosowane do odladzania nawierzchni dróg.

53. Na czym polega korozja siarczanowa:

Wywołana reakcją składników betonu ze środowiskiem zawierającym jony SO₄^2-. Jony siarczanowe reagują ze składnikami stwardniałego zaczynu cementowego, tworząc nierozpuszczalne produkty korozji, krystalizujące z połączeniem wody i zwiększające przy tym znacznie swoją objętość. W pierwszym stadium korozji siarczanowej następuje uszczelnienie betonu wskutek stopniowego wypełniania porów materiału, czemu towarzyszy zwiększenie wytrzymałości. Przy dalszym wzrostom kryształów powstają bardzo duże naprężenia wewnętrzne, powodujące rysy i pęknięcia, a wreszcie całkiem zniszczenie tworzywa. J Est ona szczególnie niebezpieczna, gdy występuje łącznie z korozją kwasową, co ma miejsce podczas kwaśnych deszczy

54. Na czym polega korozja zasadowa:

Wywołana reakcją składników betonu z zasadowym środowiskiem zewnętrznym. Zasady powodują stopniowy rozkład betonu, zwłaszcza w podwyższonej temperaturze, wskutek tworzenia się rozpuszczalnych krzemianów i glinianów sodowych lub potasowych. Korozję zasadową mogą wywoływać tłuszcze i oleje roślinne, które ulegają zmydlaniu w środowisku zasadowym. W rezultacie powstają sole wapniowe kwasów tłuszczowych (mydła wapniowe) o niespoistej strukturze oraz gliceryna. Charakterystycznym objawem tej korozji jest rozluźnienie i rozmiękczenie powierzchni betonu. Agresywność tłuszczów w normalnej temperaturze jest niewielka, natomiast w temperaturze podwyższonej (powyżej 80^o C) korozja ta staje się intensywna.

55. Na czym polega korozja chemiczna:

Korozja chemiczna metali jest wynikiem reakcji zachodzących między metalem a środkiem agresywnym nie mającym cech elektrolitu, na przykład suchym gazem lub cieczą organiczną. Cechą charakterystyczną korozji chemicznej jest to, że utlenianie metalu, redukcja utleniacza i powstawanie produktu korozji zachodzą w tym samym miejscu powierzchni metalu bez przepływu swobodnych elektronów przez granicę faz.

Korozja przez utlenianie polega na bezpośrednim utlenianiu metalu tlenem z powietrza. Proces przebiega zwłaszcza w podwyższonej temperaturze i w obecności wody; w temperaturach umiarkowanych, pod wpływem atmosfery utleniającej, prawie na wszystkich metalach powstają powierzchniowe warstewki tlenków.

56. Na czym polega korozja elektrochemiczna:

Przebiega w środowisku elektrolitu i związana jest z przepływem elektronów przez granicę faz metal-środowisko. W wyniku zetknięcia dwóch metali lub stopów o różnych potencjałach, w środowisku elektrolitu powstaje ogniwo galwaniczne. Metal o niższym potencjale oddaje elektron, jest anodą i ulega zniszczeniu korozyjnemu, metal o wyższym potencjale przyjmuje elektron, jest katodą.

57. Podaj mechaniczne środki ochrony przed korozją:

• mydła - najczęściej stosuje się mydła cynkowe i glinowe, które są nierozpuszczalne w wodzie. Roztwory tych mydeł w rozpuszczalnikach organicznych (benzyna, benzen) nanosi się szczotkami na wyczyszczone i wysuszone ściany. Po wyparowaniu rozpuszczalnika mydło osiada w porach kamienia i nadaje powierzchni własności hydrofobowe. Przy stosowaniu mydeł należy uważać, aby nie nastąpiło całkowite zatkanie porów kamienia umożliwiające przenikanie powietrza i pary wodnej przez ściany;

• woski - znalazły zastosowanie do powierzchniowego uszczelniania kamienia, zwłaszcza o gładkich i zeszlifowanych powierzchniach. Używane są zazwyczaj, w rozpuszczalnikach organicznych, z dodatkiem szybkoschnących olejów;

• żywice - najczęściej stosuje się żywice syntetyczne, np. żywice akrylowe do uodparniania porowatych wapieni i piaskowców, które zyskują własności hydrofobowe bez zamknięcia porów kamienia;

• oleje tłuszczowe;

• oleje mineralne.

58. Podaj chemiczne środki ochrony przed korozją:

• fluaty - są to sole kwasu fluorokrzemowego. Działanie ich polega na wiązaniu jonów wapnia z węglanem wapniowym w przypadku utrwalania wapieni lub piaskowców wapiennych. W wyniku reakcji powstają związki nierozpuszczalne, trwałe, odporne na działanie czynników atmosferycznych oraz chemicznych, które uszczelniają i utwardzają powierzchnię kamienia.;

• szkło wodne sodowe lub potasowe - działanie szkła wodnego polega na wydzielaniu krzemionki w stanie koloidalnym oraz częściowo na wytworzeniu się soli nierozpuszczalnych w postaci krzemianów wapniowych zasklepiających pory i utwardzających powierzchnię kamienną. Powłoka wytworzona z pomocą szkła wodnego nie jest trwała, gdyż jest mało elastyczna i pęka, gdy żel krzemionkowy traci wodę i wysycha;

• silikony - są to Estery kwasy krzemowego. Silikony maja zdolność do hydrofobizacji różnych powierzchni, dzięki temu, że ich cząsteczki na podłożu ulegają orientacji biegunowej. Grupy polarne kierują się w stronę podłoża, hydrofobowe zaś na zewnątrz. Najczęściej stosuje się metylosilikonian sodowy lub potasowy w postaci roztworów wodnych. Nadają się one do impregnowania powierzchni tynków cementowych, tynków cementowo-wapiennych, z kamieni naturalnych miękkich, elewacji z cegły wapienno-piaskowej, ścian gipsowych. Silikonianów nie należy stosować do impregnowania fundamentów.

• woda barytowa Ba(OH)₂ - jej działanie polega na wytworzeniu CO₂ z powietrza nierozpuszczalnego węglanu baru BaCO₃. Częściowo zachodzi również wytrącenie się BaSO₄, w związku z obecnością śladów kwasu siarkowego w powietrzu w okręgach przemysłowych.

59. Scharakteryzuj dwutlenek krzemu jako materiał budowlany:

Dwutlenek krzemu występuje w przyrodzie w krystalicznej postaci jako kwarc, trydymit i krystobalit.

Dwutlenek krzemu jest odporny na działanie kwasów. Jest w dużych ilościach używany w postaci piasku i żwiru do wytwarzania betonów i zapraw, bardzo czysty piasek kwarcowy jest używany do wyrobu szkła oraz ceramiki budowlanej.

60. Omów właściwości węglanów jako materiałów budowlanych:

Kamień wapienny jest podstawowym materiałem do otrzymywania wapna palonego, cementu i szkła. Jego podstawowym składnikiem jest węglan wapnia. Tlenki węgla (CO, CO₂) są gazami bezbarwnymi, bezwonnymi i bez smaku. Dwutlenek węgla w dużych ilościach powstaje podczas cieplnego rozkładu węglanów oraz w procesach spalania.

Dwutlenek węgla jest agresywny w stosunku do stali, natomiast w stosunku do betonu właściwości agresywne wykazuje tylko dwutlenek węgla nadmierny.

61. Wymień rodzaje skał kamiennych litych ze względu na sposób powstawania i omów proces ich tworzenia:

• skały magmowe (granit i bazalt) - tworzenie się skał magmowych następuje przez krzepnięcie krzemianowych stopów (magmy) w zewnętrznej warstwie skorupy ziemskiej (skały głębinowe) lub na jej powierzchni (skały wylewne).

Magma zalega w głębszych warstwach skorupy ziemskiej o temperaturze ok. 1200^oC. w miarę obniżania się temperatury następuje krystalizacja powodująca wytracenie się minerałów.

• skały osadowe (piaskowiec) - powstawanie skał osadowych zachodzi na drodze procesów chemiczno-fizycznych lub biologicznych.

Proces chemiczno-fizyczny przebiega następująco:

1. wierzenie skał pierwotnych wskutek cyklicznych zmian temperatury oraz cyklicznego zamarzania i procesów rozpuszczania i wtrącania,

2. transport produktów wietrzenia,

3. odkładanie się osadów w obszarach morskich,

4. zestalanie się luźnych osadów (diageneza).

Biogeniczne powstawanie skał osadowych zachodzi przy współdziałaniu organizmów żywych, jak małże, ślimaki, koralowce.

• skały metamorficzne (gnejs, marmur) - powstawanie skał metamorficznych zachodzi wskutek przemiany skał pierwotnych polegającej na częściowym ich nadtopieniu.

62. Scharakteryzuj materiały kamienne luźne:

Luźne materiały kamienne mogą występować jako spoiste (gliny i iły) i niespoiste (piaski i żwiry). Składniki ich mogą różnić się pod względem mineralogicznym oraz z uwagi na uziarnienie. W budownictwie przeprowadza się zabiegi zespalające. Materiały niespoiste w połączeniu z odpowiednimi materiałami wiążącymi stanowią podstawowe tworzywa budowlane: betony i zaprawy.

W przypadku materiałów spoistych zachodzi konieczność ich ulepszania. Specjalnym rodzajem ulepszania gruntów do celów budowlanych jest ich stabilizacja czyli modyfikacja struktury gruntu mająca na celu zwiększenie odporności warstwy powierzchniowej przez działanie wody i mrozu. Innym rodzajem ulepszania jest wzmocnienie poprzez zespalanie luźnych cząstek gruntu za pomocą odpowiednich środków chemicznych. Zwiększa się w ten sposób wytrzymałość na ścieranie a zmniejsza podatność na odkształcenie oraz przepuszczalność wody.

Ulepszanie gruntów można osiągnąć poprzez dodatek cementu i popiołów lotnych lub żywic syntetycznych, szkła wodnego lub CaO. Dodatki do gruntu wprowadza się przez mechaniczne wmieszanie lub osmozę.

63. Omów cementy portlandzkie:

Podstawowymi surowcami do wyrobu cementu portlandzkiego są wapień i glina. Składniki te miele się i miesza dla otrzymania tzw. mączki surowej. Najważniejsze przemiany chemiczne przebiegają stopniowo wraz ze wzrostem temperatury. W maksymalnej temperaturze ok. 25% mieszaniny surowców przechodzi w stan ciekły. Jest to klinkieryzacja. W końcowych partiach pieca cementowego rozpoczyna się chłodzenie, w czasie którego występuje krystalizacja i wzrost kryształów.

Do klinkieru cementowego domiela się ok. 5% gipsu jako regulatora czasu wiązania. Dodatek gipsu powinien być tym większy im większy jest stopień rozdrobnienia cementu. Zbyt duży dodatek gipsu może powodować pęcznienie betonów i zapraw i konsekwencji ich niszczenie.

64. Omów spoiwa wapienne:

Spoiwa wapienne otrzymuje się przez prażenie wapieni:

CaCo₃ → CaO + CO₂

W zależności od składu chemicznego rozróżnia się:

• wapno powietrzne

• wapno hydrauliczne

• wapno wysokohydrauliczne.

W budownictwie wapno stosuje się głównie do otrzymywania zaprawy wapiennej. W tym celu wapno podaje się hydratacji (gaszenie wodą):

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

W czasie reakcji gaszenia wapna palonego następuje prawie dwukrotny wzrost objętości fazy stałej.

W zależności od ilości użytej wody otrzymuje się:

• wapno hydratyzowane - wodorotlenek wapnia w postaci proszku otrzymany przy użyciu minimalnej ilości wody

• ciasto wapienne - mieszanina wodorotlenku wapnia i jego nasyconego roztworu

• mleko wapienne - zawiesina wodorotlenku wapnia w wodzie.

Przez wymieszanie ciasta wapiennego z wodą i piaskiem otrzymuje się zaprawę wapienną. Wiązanie i twardnienie zaprawy następuje w wyniku wysychania i krystalizacji Ca(OH)₂ z przesyconego roztworu oraz karbonatyzacji Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O.

Z zaprawy wapienno-piaskowej wytwarza się różnego rodzaju kształtki budowlane, płyty, bloczki, pustaki.

---