Struktura cieczy, gazów, ciał stałych
Stany skupienia:
Zmiana energii przy przechodzeniu substancji ze stanu stałego w ciekły i gazowy:
Gazy: gazami nazywamy substancje, które nie mają określonego kształtu ani objętości, lecz przyjmują kształt
i objętość zbiornika, w którym się znajdują. Dążąc do zajęcia jak największej objętości gazy wywierają ciśnienie na ścianki zbiornika. Wywierając na gaz ciśnienie można zmienić jego objętość. Gaz jest zbiorem cząsteczek lub atomów będących w ciągłym, chaotycznym ruchu, o szybkości rosnącej ze wzrostem temperatury.
Przykłady gazów:
Gazy jednoatomowe (helowce: hel, neon, argon, krypton, xenon, radon).
Gazy dwuatomowe (H2, O2, N2, Cl2, F2).
Gazy nieorganiczne (NH3, CO, CO2, SO2).
Gazy organiczne (metan CH4, propan C3H8, butan C4H10).
Ciśnienie gazu jest wynikiem uderzeń cząsteczek o stałą powierzchnię. Jest to siła uderzeń podzielona przez pole powierzchni, na którą działa.
Prawo Avogadra: w jednakowych warunkach temperatury i ciśnienia dana liczba cząsteczek dowolnego gazu zajmuje jednakową objętość.
Równanie stanu gazu doskonałego: PV = nRT, R = 0,08205781 atm/(K x mol) - stała gazowa. Gaz, który
w dowolnych warunkach stosuje się do tego równania nazywamy gazem doskonałym. Gazy rzeczywiste (azot, tlen, gazy używane w laboratoriach) zachowują się jak gazy doskonałe w przypadku, gdy ciśnienie jest niskie.
Dyfuzja: Jest to proces rozprzestrzeniania się cząsteczek w danym ośrodku, będący konsekwencją chaotycznych zderzeń cząsteczek dyfundującej substancji między sobą i cząsteczkami otaczającego ją ośrodka.
Ciecze: traktuje się jako stan pośredni pomiędzy gazami i ciałami stałymi. Ciecze zachowują własną objętość, ale przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują. Wykazują znaczną, w porównaniu z gazami, gęstość
i lepkość, niewielką ściśliwość i rozszerzalność cieplną.
Lepkość: cieczy jest to opór przeciwdziałający jej płynięciu. Im większa jest lepkość cieczy, tym wolniejszy jest jej przepływ. Ciecze zawierające wiązania wodorowe mają z reguły dużą lepkość. Lepkość zwykle maleje ze wzrostem temperatury.
Napięcie powierzchniowe: cieczy określa działającą na jej powierzchnię siłę. Powierzchnia cieczy jest gładka, ponieważ siły międzycząsteczkowe wciągają cząsteczki do wewnątrz. Napięcie powierzchniowe jest przyczyną tworzenia przez ciecze kropelek i wykazywania przez substancje działania kapilarnego.
Ciała stałe: w przeciwieństwie do gazów i cieczy, mają określony kształt i objętość, charakteryzują się sztywnością, a ich gęstość w dużo mniejszym stopniu zależy od temperatury i ciśnienia.
Podział ciał stałych:
Krystaliczne.
Bezpostaciowe.
Ciała krystaliczne: mają w dużym obszarze uporządkowaną budowę.
Ciała bezpostaciowe (amorficzne): nie mają określonego rozmieszczenia atomów; są to ciecze przechłodzone
o dużej lepkości lokalnie uporządkowane (smoła, szkło, tworzywa sztuczne). W ciałach bezpostaciowych nie obserwuje się ostrego przejścia fazowego, wiązania między atomami mają różną wytrzymałość i pękają
w różnych temperaturach.
Ciekłe kryształy: są to substancje, które wykazują płynność lepkich cieczy, lecz występuje w nich pewne uporządkowanie cząsteczek, podobnie jak w krysztale.
Budowa atomowa metali:
Właściwości metali:
Połysk.
Kowalność.
Ciągliwość.
Przewodnictwo elektryczne.
Opór elektryczny: jest miarą zdolności substancji do przewodzenia elektryczności. Im mniejszy jest opór, tym lepiej substancja przewodzi elektryczność. Klasyfikacja substancji oparta na ich oporze i jego zależności od temperatury:
Izolator.
Przewodnik metaliczny.
Półprzewodnik.
Nadprzewodnik.
Teoria pasmowa ciał stałych: dotyczy zasadniczo 2 poziomów energetycznych atomów w ciele stałym: najbardziej zewnętrznego poziomu obsadzonego elektronem i najbliższego mu poziomu wzbudzonego
Poziomy te pod wpływem oddziaływania pól elektrostatycznych pozostałych atomów ulegają rozszczepieniu na dużą liczbę blisko położonych poziomów tworzących pasma energetyczne: walencyjne i przewodnictwa
W ramach pasma elektrony poruszają się swobodnie dzięki małym różnicom energii pomiędzy tworzącymi je poziomami. Na każdym poziomie tworzącym pasmo mogą być 2 elektrony.
Półprzewodniki:
Półprzewodnik samoistny: monokryształ półprzewodnika pozbawionego defektów sieci krystalicznej
i domieszek, czyli nie zawierający obcych atomów w sieci krystalicznejPółprzewodnik typu n: półprzewodnik, w którym elektryczność jest przenoszona przez nadmiar elektronów
Półprzewodnik typu p: półprzewodnik, w którym elektryczność jest przenoszona przez dziury elektronowe
Stopy: są to mieszaniny dwóch lub większej liczby metali.
Podział stopów:
Stopy homogeniczne (jednofazowe): atomy różnych metali są rozmieszczone równomiernie. Przykłady: mosiądz, brąz, stopy monetowe.
Stopy heterogeniczne (wielofazowe): stanowią mieszaniny obszarów krystalicznych o różnym składzie. Przykłady: amalgamat, lut cyna-ołów.
Budowa stopów:
Sieć regularna przestrzennie centrowana A2
Sieć regularna płaskocentrowana A1
Sieć heksagonalna zwarta A3
Półprzewodnik typu n: elektron nadmiarowy
Półprzewodnik typu p: dziura
Stop substytucyjny
Stop międzywęzłowy
Skład typowych stopów:
Mosiądz - do 40% cynku w miedzi
Brąz - metal inny niż cynk lub nikiel w miedzi
Lut - cyna i ołów
Stal - stop żelaza z węglem (mniej niż 2%)
Stal nierdzewna - ponad 12% chromu w żelazie
Amalgamat - stop metalu
z rtęcią
Stopy metali wykazują na ogół większą twardość i mniejszą przewodność elektryczną niż czyste metale.
Wyszukiwarka