Post on 11-Jan-2016
description
CHEMIA OGÓLNA
Wojciech Solarski
STANY SKUPIENIA MATERII
STANY SKUPIENIA
• CIAŁO STAŁE
• CIECZ
STANY SKUPIENIA
• CIAŁO STAŁE
• CIECZ
GAZ
PLAZMA
STANY SKUPIENIA
CIAŁO STAŁE: LÓD
CIECZ: WODA
GAZ: PARA WODNA
PLAZMA
PLAZMA
spektrometria emisyjna ze wzbudzeniem plazmowym
Plazmowe narzędzia do cięcia metali i stopów (stal, aluminium, miedź) o grubości 0,6 – 150 mm
ZASTOSOWANIA TECHNIKA
ANALITYKACHEMICZNA
UKŁAD
FAZA GAZOWAFAZA CIEKŁAFAZA STAŁA
FAZA – CZĘŚĆ UKŁADU, ODDZIELONA OD INNYCH CZĘŚCI GRANICAMI FAZOWYMI, W KTÓREJ SUBSTANCJA POSIADA JEDNAKOWE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE I CHEMICZNE
Faza
To w jakiej fazie występuje substancja zależy od:
Siły oddziaływań międzycząsteczkowych. TemperaturaCiśnienie
PRZEMIANY FAZOWE
ENERGIA
ENERGIA
PRZEMIANY FAZOWE
Krzywe ogrzewania i stygnięcia wodyKrzywe ogrzewania i stygnięcia wody
Ogrzewanie wody
Wrzenie wody
Topienie się lodu
Ogrz.pary
Ogrzewanie lodu
H2OCO2
DIAGRAM FAZOWY PRZEDSTAWIA PRZEMIANY FAZOWE DOKONUJĄCE SIĘ POD WPŁYWEM TEMPERATURY I CIŚNIENIA
Przejścia fazowe
Diagram fazowy
Linie są tworzone przez punkty o określonych parametrach p i T, w których układ osiąga równowagę między fazami.
Diagram fazowy wody
W punkcie potrójnym wszystkie trzy fazy znajdują się w trwałym stanie równowagi. Punkt potrójny dla wody znajduję się przy temperaturze 0.0098 C 610 Pa.
Diagram fazowy wody
T(°C) P(hPa)
Wrzenie 100 1013,25
Krzepnięcie 0 1013,25
Punkt potrójny 0.0098 6,10
T(°C) P(hPa)
Wrzenie 100 1013,25
Krzepnięcie 0 1013,25
Punkt potrójny 0.0098 6,10
GAZ
GAZModel gazu doskonałego można scharakteryzować następującymi założeniami: 1. Gaz składa się z cząsteczek (atomów) będących w
nieustającym, przypadkowym ruchu. 2. Cząsteczki (atomy) można traktować jako punkty
bezwymiarowe. Można zaniedbać wymiary cząsteczek. Średnica cząsteczek (atomów) jest znacznie mniejsza od średniej drogi między zderzeniami.
3. Zderzenia cząsteczek i atomów są „zderzeniami sprężystymi”.
GAZPrawa gazu doskonałegoPrawo AvogadraJednakowe objętości różnych gazów znajdujących się pod tym samym ciśnieniem i w tej samej temperaturze zawierają jednakową liczbę cząsteczek.Z prawa tego wynika, że jednakowa liczba moli różnych gazów w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury zajmuje tą samą objętość.Objętość jednego mola gazu doskonałego tzw. objętość molowa, w warunkach normalnych wynosi:
Liczba cząsteczek (atomów) w jednym molu nosi nazwę liczby Avogadra i wynosi:
T =273K, p = 101325 Pa
NA = 6,023 * 1023
V0 =22,415 dm3/mol
Objętość molowa = 22,4 dm3
Warunki normalne T=273 K, p=101 325 Pa
Równanie stanu gazu doskonałegoRównania opisujące zachowanie się gazów wczasie przemian: izotermicznej, izobarycznej i izochorycznej można sprowadzić do ogólnego równania stanu gazu doskonałego.
constTVp
TVp
1
11
0
00
GAZ doskonały
Równanie stanu gazu doskonałego
constTVp
TVp
1
11
0
00
nRTpV
R= 8,314 J/mol*K
Równanie Clapeyrona
GAZ doskonały
GAZ doskonały pV=nRT
Dla 1 mola gazu doskonałego 1RT
pV
GAZ rzeczywisty
W niskich temperaturach (mała energia kinetyczna cząsteczek) i przy wysokich ciśnieniach (duże zagęszczenie cząsteczek) nie można zaniedbać ani wymiarów cząsteczek ani ich wzajemnego oddziaływania.
GAZ rzeczywisty
GAZ rzeczywisty
RÓWNANIE VAN DER WAALSA
gaz rzeczywisty
nRTpV
nRTbnVVanp **2
2
RÓWNANIE CLAPEYRONAgaz idealny (doskonały)
STAN CIEKŁY
Ciecze Cząsteczki są w stałym
ruchu Oddziaływują na siebie
siłami międzycząsteczkowymi
Odległości międzycząsteczkowe są znacznie mniesze niż w gazach
Ciecze są praktycznie nieściśliwe
Ciecze, w odróżnieniu do gazów, nie wypełniają całej objętości zbiornika
Napięcie powierzchniowe
Własności cieczy
Własności cieczy Napięcie powierzchnioweNa skutek oddziaływań międzycząsteczkowych na powierzchnii cieczy tworzy się siła działająca do wnętrza cieczy. Nadaje ona kroplom kształt kulisty. Nosi nazwę napięcia powierzchniowego , które definiujemy jak stosunek pracy
W potrzebnej do zmiany
swobodnej powierzchni cieczy S:
Napięcie powierzchniowe maleje wraz z temperaturą. W temperaturze krytycznej, kiedy zanika różnica między cieczą a parą, uzyskuje wartość równą zeru.2m/J,
S
W
Lepkość cieczyIstnienie sił spójności miedzy cząsteczkami cieczy powoduje, że przesuwanie się jednych warstw cieczy względem drugich natrafia w ruchu jednostajnym na pewien opór zwany tarciem wewnętrznym lub lepkością. Mało ruchliwe płyny o dużej lepkości jak gliceryna czy olej to ciecze o dużym tarciu wewnętrznym.
dx
dvSF
Własności cieczy
PAROWANIE CIECZY
W KAŻDEJ TEMPERATURZE W CIECZY ZNAJDUJE SIĘ PEWNA LICZBA CZĄSTECZEK O ENERGII WYŻSZEJ NIŻ POTRZEBNA DO POKONANIA ODDZIAŁYWAŃ MIĘDZYCZĄSTECZKOWYCH I PRZEJŚCIA W STAN GAZOWY.
W wyniku ustalenia się równowagi dynamicznej
PAROWANIE CIECZY
Parowanie = Kondensacja
w fazie gazowej znajdzie się pewna ilość cząsteczek cieczy.Ilość ta zależy od rodzaju cieczy i temperatury. Ciśnienie fazy gazowej w warunkach równowagi nosi nazwę prężności pary nasyconej
WODA H 1s1 O 1s2 2s2p4
Tt = 0C, Tw = 100C, Tkr = 374,1C, pkr = 218,5 bar,
dysocjacja H2O H+ + OH,
asocjacja x(H2O) = (H2O)x
przewodność wł. = 4,2*108 1cm1, 4C = 1,000 g/cm3, pH.
HOH
Wiązania wodorowe w H2OWiązanie O—H jest spolaryzowane, tzn
wiążąca para elektronów przesunięta jest w stronę atomu tlenu
Atom tlenu posiada 2 pary wolnych elektronów
Wiązanie wodorowe 190 pm
Poniżej temperatury 0C powstaje krystaliczna struktura lodu.
Kryształ lodu posiada objętość większą niż ta sama ilość ciekłej wody, zatem ma mniejszą gęstość.
Wiązania wodorowe w H2O
CIAŁO STAŁE
O budowie krystalicznej
-metale-niektóre mat. ceramiczne-niektóre polimery
-złożone struktury-szkła
Si Oxygen
krystaliczna SiO2
Ciała stałe
Amorficzna SiO2
O budowie niekrystalicznej
Ciała stałe
O budowie krystalicznej
Amorficzne - bezpostacioweo budowie nieuporządkowanej
Ciała amorficzne
Szkła Polimery
CIAŁO STAŁECiałem stałym nazywamy zbiór cząsteczek lub atomów oddziaływujących ze sobą tak silnie, że wszelkie ruchy translacyjne względnie rotacyjne cząsteczek (atomów) są niemożliwe. Cząsteczki (atomy) ciała stałego mają tendencję do zajmowania ściśle określonych miejsc w przestrzeni co różni stan stały od stanu gazowego i ciekłego.
KRYSZTAŁ
CIAŁO STAŁE
SIEĆ KUBICZNA SIEĆ KUBICZNA PŁASKO CENTROWANA
SIEĆ KUBICZNA PRZESTRZENNIE CENTROWANA
Struktura metali
CIAŁO STAŁERuch cząsteczek i atomów w stanie stałym sprowadza się wyłącznie do ruchów oscylacyjnych wokół ich położenia równowagi. Zbiór cząstek o regularnym ułożeniu w przestrzeni nosi nazwę KRYSZTAŁU
Struktury krystaliczne węgla - alotropia
DiamentGrafitFullereny
CIAŁO STAŁEBADANIE STRUKTURY METODĄ DYFRAKCJI RENTGENOWSKIEJ
Kryształ molekularny
W węzłach sieci znajdują się atomy lub cząsteczki. Siłą wiążącą są oddziaływania międzycząsteczkowe.
Kryształ metalu
Elektrony walencyjne atomów metalu mogą swobodnie poruszać się między dodatnimi rdzeniami atomowymi stanowiąc tzw. zdelokalizowany gaz elektronowy. Uporządkowany ruch elektronów to przepływ prądu elektrycznego.
Kryształy jonowe