Pierwiastek <-- Atom --> czasteczka --> zwiazek chemiczny
Materialy budowlane
Uklady jednorodne Uklady niejednorodne
| | | |
Krysztaly Szkliwa Koloidy Kompozyty
|
Element budowlany
| ---> Konstrukcja
Ustroj budowlany
Spojnosc materialu – decyduje jak duze moze byc obciazenie zanim material ulegnie zniszczeniu.
Sily kochezji Sily adhezji
(w obrebie jednej fazy) (w obrebie wielu faz)
| |
sily wewnatrzczasteczkowe sily miedzyczasteczkowe
-atomowe - sily Van der Walsa
-atomowe spolaryzowane - mostki wodorowe (wiazania protonowe)
-jonowe |
-metaliczne wiazania drugiego rzedu
wiazania pierwszego rzedu
I rzedowe sa mocniejsze od II rzedowych.
II rzedowe sa addytywne, wiec moga ulec zniszczeniu bo ich ogolna moc moze przekroczyc moc wiazania I rzedu.
Wiazania atomowe:
Polegaja na utworzeniu jednego lub dwoch atomow wiazacych, sa kowalencyjne.
Wystepuje symetryczny rozklad ladunku, moc wiazania to ilosc energii jaka trzeba zuzyc do jego zniszczenia.
Wiazanie atomowe spolaryzowane:
Polega na uwspolnieniu atomow, lacza sie atomy rozniace sie elektroujemnoscia, czasteczka o niesymetrycznym ukladzie ladunku to dipol.
Wiazanie koordynacyjne (Donorowo – akceptorowe):
Powstaje za pomoca uwspolnienia elektronow pochadzacych od jednego atomu, dawca elektronow to donor, a drugi to akceptor, jest to najslabsze z wiazan.
Wiazanie jonowe:
Polega na tym, ze lacza sie atomy pierwiastkow rozniacych sie elektroujemnoscia (jeden na powloce walencyjnej posiada wiecej niz 4 elektrony, a drugi mniej niz 4), jeden oddaje elektrony drugiemu. Wiazanie to wystepuje miedzy metalami i niemetalami tzn w solach.
Wiazanie metaliczne:
Metal oddaje wszystkie elektrony walencyjne, elektrony tworza chmure elektronowa.
Sily Van der Walsa:
Mostki wodorowe:
Powstaja miedzy czasteczkami posiadajacymi wodorowe
Laczenia sa silniejsze niz sily Van der Walsa. Im wyzsza temperatura mniej wiazan.
Polietylen – masa czasteczkowa ok 200000, wytrzymalosc na rozciaganie 15 Mpa
Poliamid – ok 250000, 60MPa na rozciaganie
W polietylenie sa sily Van der Walsa, a w poliamidzie mostki wodorowe.
W metalach jedynym rodzajem wiazan sa wiazania metaliczne
- materialy kamienne
- Materialy ilaste
- ceramika budowlana
- spoiwo
- szklo
Dominujacym wiazaniem jest tu wiazanie jonowe, wystepuja także mostki wodorowe (tylko mat kamienne, ilaste i spoiwa)
- drewno
- substancje bitumiczne (smola, asfalt)
- tworzywa sztuczne
Podstawowym wiazaniem jest atomowe, wystepuja tylko sily Van der Walsa, u niektorych tworzyw sztucznychg i w drewnie sa mostki wodorowe.
Biorac pod uwazge rodzaj wiazan, ciecze dzielimy:
–niepolarne – wiazania wewnatrzczasteczkowe atomowe, oprzejsciu w stan gaazowy decyduja sily dyspersji (benzyna)
–polarne – wiazania atomowe spolaryzowane, mostki wodorowe, Van der walsa, orientacji, indukcji (woda, stopiony bazalt)
–stopy soli – wiazania jonowe
–stopy metali – wiazania metaliczne
Krysztaly:
–czasteczkowe (miekkie, mala wytrzymalosc, niskie temp topnienia)
–atomowe (twarde, duza wytrzymalosc, wysoka temp topnienia)
–jonowe (duza wytrzymalosc)
–metaliczne (zroznicowana wytrzymalosc, plastyczne)
Podzial mineralow:
metale niemetale
–zwykle ciala stale w - ciala stale, ciekle i gazy w temp pokojowe
temp pokojowej - swiezo odslonieta warstwa jest matowa
–swiezo odslonieta warstwa - kruche
powierzchni jest blyszczaca. - izolatory
–Zwykle plastyczne
–dobrze przewodza elektrycznosc
–nieprzezroczyste
–tworza stopy
Uklad atomow:
ciala krystaliczne ciala bezpostaciowe (amorficzne)
- uklad atomow w przestrzeni - uklad atomow chaotyczny
statyczny, uporzadkowany - sa izotropowe
–polozenie atomow wyznacza sie - przechodza w stan ciekly w
przy pomocy metod rentgenowskich zaleznosci od temperatury
–polozenie atomow odwzorowuje - wraz z temp zmieniaja swoje właściwości
model geometryczny, siec przestrzenna
Uklady krystograficzne:
–regularny
–tetragonalny
–rombowy
–trygonalny
–heksagonalny
–jednoskosny
–trojskosny
Komorka sieciowa:
–Uklad regularny
siec prosta – lelmenty budujace krysztal znajduja sie w naroznikach szescianu
siec centrowana – w naroznikach i w jego srodku
siec centrowana sciennie – w naroznikach i na srodkach scian
–uklad tetragonalny – tworza sieci prosta i centrowana przestrzennie
–uklad heksagonalny – siec prosta
–uklad trygonalny – siec prosta
–uklad rombowy – siec prosta, centrowana przestrzennie, sciennie, centrowana w podstawie
–uklad jednoskosny – siec prosta, centrowana w podstawie
–uklad trojskosny – siec prosta
zmiana stanu skupienia ciekly – staly
1-3 materialy krystaliczne
4- material amorficzny jednoskladnikowy
Etapy krystalizacji:
!) powstaja zarodki krysztalow
2)dendryty – agregat krystaliczny o strukturze drzewa
3)ziarna
Defekty struktury:
–luka
–atom w pozycji miedzyczasteczkowej
–obcy atom wbudowany w siec krystaliczna
Krystalizacja – proces przejscia cial krystalicznych ze stanu cieklego w stan staly
Defekty:
Krysztaly molekularne: lod H2O, suchy lod CO2
–zbudowane z czasteczek
–dosc nietrwale mechanicznie
–topia sie w dosc niskich temperaturach ze wzgledu na slabe sily tworzace wiazania
–nalezy tu wiekszosc zwiazkow organicznych
Krysztaly jonowe:
–rodzaj makroczasteczek gdzie kation otoczony jest anionami, a aniony kationami, np. NaCl
Sily wiazace jony w postac krystaliczna naleza do oddzialywan elektrostatycznych. Wysoka wytrzymalosc na sciskanie, niewielka na rozciaganie.
Krysztaly metaliczne – czyste metale i ich stopy
Sieci krystaliczne metali:
–regularna sciennie centrowana: Al, Cu, Ag, Au, Pb
–regularna, przestrzennie centrowana: Cr, W, V, Nb
–heksagonalna zwarta: Mg, Ru, Cd, Ti
Krysztaly kowalencyjne, np. Diament
–sa to krysztaly zbudowane z atomow powiazane wiazaniami kowalencyjnymi tworzac makroczasteczki. Ze wzgledu na duza sile wiazan bardzo trwale mechanicznie i odporne chemicznie, czasem o szczegolnych wlasciwosciach optycznych.
Polimorfizm – wystepowanie tej samej substancji chemicznej w kilku odmianach krystalicznych, rozniacych sie wlasciwosciami fizycznymi,a czasem chemicznymi. Kazdy material wybiera taka strukture, ktora zapenia minimum energii.
Ca w temp <450C HZ
>450C RSC
Fe w temp <912 RPC
>912 RSC do temp 1394, powyzej ponownie RPC
kryształ kalcytu – uklad regularny (CaCO3)
krysztal aragonitu – rombowy (CaCO3)
diament – regularny (C)
grafit – heksagonalny (C)
Diament:
–temperatura przejscia w grafit 1800 C
–posiada ogromna trwalosc
–twardosc 10 w skali mohsa
–krystalizuje w ukladzie regularnym
–na najwieksza gestosc atomowa (atomy zwarte w skutek oddzialywan zachodzacych miedzy nimi)
Ciecze – stan posredni miedzy gazami a cialami stalymi.
–Sily oddzialywania miedzy czasteczkami w cieczach sa duzo mniejsze niz w c. Stalych
–cecha charakterystyczna – plynnosc
–lepkosc – tarcie wewnetrzne wystepujace podczas poruszania sie warstw cieczy wzgledem siebie
Wzor Newtona:
F=nA*dV/dx
n – dynamiczny wspolczynnik lepkosci
A – powierzchnia
x- odleglosc pomiedzy poruszajacymi sie warstwami
V- predkosc poruszania sie
n[Pa*s]
Wzor dzieli ciecze na 2 grupy
–ciecze Newtonowskie
–ciecze nie spelniajace wzoru Newtona
Dla danego rodzaju cieczy wspolczynnik lepkosci zalezy od temperatury
Wspolczynnik lepkosci w malym stopniu zalezy od cisnienia
nH2O = 1/1000 Pa*s
W danych warunkach zewnetrznych ustalonych wspolczynnik jest staly.
Gdy zmieniaja s...
heaven_paradise