Spójność materii związana jest z działaniem siły między pierwiastkami i cząsteczkami: Siły kohezji (wiązanie atomowe, w.a. spolaryzowane, w. koordynacyjne, w. jonowe, w. metaliczne) Metaliczne - metale oddają elektrony walencyjne do wspólnego użytkowania tworząc gaz/chmurę elektronową z dodatnio naładowanymi jonami metali. Siły adhezji (siły Van der Waalsa - orientacji +(- +), (+-) (+-), indukcji (-)(+++ ---) (+ -)(+++ ---), mostki wodorowe - wodór oddaje swój jedyny elektron tlenowi i sam wnika w kolejny tlen następnej cząsteczki H—O—H---O). Podział materiałów budowlanych: metale (stal, żeliwo, metale niezależne)-wiązania metal. mat. miner. ((kamienne, ilaste, spoiwa)-mostki wodorowe (ceramika, szkło))-wiązanie jonowe, koordy. mat. orga. (drewno, bitumy, tworzywa sztuczne)-wiąz. atom., siły Van-mostki wodorowe stan ciekły (ciecze niepolarne-w.atom, dyspersja)(ciecze polarne-w.atom spolar., siły Van, mostki wod.)(stopy metali-w.metal.)(stopy soli-w.jon.) Faza stała minerałów: Kryształy (stan idealnego kryształu -> regularna okresowa budowa -> anizotropia-> stabilne właściwości Ciała bezpostaciowe (nieregularna budowa -> izotropia) Stabilność właściwości (ciała krystaliczne): -układ regularny - najwyższa symetria -układ tetragonalny -układ rombowy -układ trygonalny -układ heksagonalny -układ jednoskośny -układ trójskośny
|
Anizotropia - wykazywanie odmiennych właściwości w zależności od kierunku. Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana. Anizotropię sprężystości i prędkości wzrostu wykazują wszystkie kryształy. Pozostałe własności kryształów mogą być anizotropowe lub izotropowe. Izotropia - to brak różnic właściwości fizycznych materiałów, takich jak np. rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, niezależnie od tego w jakim kierunku są one mierzone. Izotropowość jest cechą ciał amorficznych oraz kryształów układu regularnego. Kryształ (cząsteczki, jony, atomy) Sieci(prosta, centrowana przestrzennie, centrowana ściennie, centrowana w podstawie) Kryształy -> Polimorfizm (występowanie tej samej substancji w kilku odmianach krystalicznych. Izoformizm - struktura krystaliczna dwóch różnych substancji jest niemal identyczna. Cząsteczki jednej substancji mogą zastępować cząsteczki innej substancji. Jednak ich właściwości się różnią. Właściwości kryształów: -Topią się w niskich temp., - wytrzymałe na ściskanie, - mogą rozpuszczać się w wodzie, - mogą być zwilżane przez wodę, - przewodnictwo cieplne i elektryczne. Ciecze stanowią san pośredni między ciałami stałymi a gazami względnie łatwo mogą się cząsteczki cieczy przesuwać względem siebie. Tarcie wewn. F=η*A*(dv/dx) η [Pa*s]
|
Ciecze Newtonowskie - dla danego rodzaju cieczy dynamiczny współczynnik lepkości jest stały w stałych warunkach. η - zależy bardzo od temperatury Ciecze nie Newtonowskie - dla danej cieczy współczynnik lepkości może się zmieniać w zależności od temp. i ciś. V= η/d - lepkości kinetyczna φ = 1/η - płynność Przy zmniejszaniu temp. współczynnik lepkości zwiększa się. Tarcie robi się tak duże, że uniemożliwia płynność. Wysoka lepkość powoduje spowolnienie uporządkowania w budowie wewnętrznej. Stan szklisty (ciała amorficzne) jest termodynamicznie nietrwały. Napięcie powierzchniowe występuje na granicy gaz. W cieczy: im wyższe siły spójności tym napięcie powierzchniowe jest wyższe. Ilość energii jaką trzeba zużyć by zwiększyć powierzchnię danej fazy. Napięcie powierzchniowe wody to najwyższe napięcie spośród wszystkich cieczy. Zwilżalność - zdolność cieczy do pokrywania powierzchni ciała stałego. Kapilarność działania kapilarności: negatywne (wznoszenie się wilgoci w murach, gdy nie ma izolacji poziomej lub gdy jest nieskuteczne) pozytywne(drzewa się odżywiają, bo podciągają kapilarnie wodę. Migracja wody w glebach. Destrukcja mrozowa dotyczy zamarzania materiałów o dużych rozmiarach porów. |
Modyfikacja napięcia powierzchniowego: Siły większe (stężenie roztworu wewnątrz jest większe niż na powierzchni - taka substancja nie zmienia właściwości powierzchniowych) Siły mniejsze (substancja rozpuszczana gromadzi się na powierzchni rozdziału faz Gr<<Go silnie maleje może być też silnie zwiększone w zalezności od substancji dodanej do roztworu. Dwa oznaczenia: część hydrofobowa układa się na powierzchni rozdziału faz, część hydrofilna rozpuszcza się w wodzie. Napięcie powierzchniowe na różnych granicach faz z cieczą: ciecz/gaz (obniżanie G - środki pianotwórcze, podwyższanie G - środki gaszące pianę) ciecz/ciecz (emulsja-emulgatory, deemulgacja-deemulgatory) ciecz/ciało stałe (zwilżanie <90st.-zwilżacze, złe zwilżanie >90st. - środki hydrofobowe) Układy rozproszone - układy w których w fazie ciągłej jest rozproszona inna faza. Jednofazowe (roztwory - jednorodna mieszanina dwóch składników o rozproszeniu cząsteczkowym. Musimy rozproszyć jedną substancję w drugiej do pojedynczych cząstek - układ jednorodny) Wielofazowe (układy o rozproszeniu koloidalnym cząsteczki na tyle małe a rozproszenia duże, że nie podlegają sile ciężkości)(układ o rozproszeniu makroskopowym jeżeli uwidacznia się działanie sił ciężkości na cząstki) |
Rozproszenie koloidalne: Koloidy możemy otrzymać z roztworów lub z rozproszenia makroskopowego. Koloidy (z roztworów - kondensacja)(z mieszanin makroskopowych - dyspersja) Ruchy Brauna - chaotyczne ruchy jednej fazy względem drugiej niezależnie od oddziaływania cząsteczek. Efekt Tyndala - różnice we współczynniku załamania i rozproszenia światła na cząstkach obydwu faz podowują, że powstaje świecący stożek. Elektroforeza - przemieszczanie się cząstek fazy rozproszonej pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego przy nieruchomej fazie rozpraszającej. Elektroosmoza - przemieszczanie się cząstek fazy rozpraszającej przy nieruchomej fazie rozproszonej. Dializa - przechodzenie fazy ciągłej przez błony półprzepuszczalne i unieruchomienia fazy rozproszonej. Właściwości: Koloidy (liofilowe tworzą 2 fazy, które mają podobną budowę chemiczną -> hydrofilowe ulegają solwatacji - cząsteczki są otoczone silnie przylegającą otoczką wody -> granica między fazami jest nieostra -> mało ruchliwe cząstki -> duża lepkość -> zdolność pęcznienia i tworzenia galaret -> niewrażliwe na działanie elektrolitów liofobowe tworzą dwie fazy o bardzo różnej budowie -> hydrofobowe -> nie ulegają solwatacji -> kilka cząsteczek połączonych ze sobą tworzy fazę rozproszoną -> granica między fazami jest wyraźna -> ruchy Braun -> lepkość nieznacznie odmienna od czystej fazy ciągłej -> wrażliwe na działanie elektrolitów)
|
Emulsje - układy koloidalne dwóch wzajemnie nierozpuszczalnych cieczy o stopniu rozproszenia cząstek w cieczy, takim że granice cząstek rozproszonych są 10- - 10-5m. Trwałą emulsję otrzymuję się przy napięciu powierzchniowym G < 10-4 N/m. Emulsje - trwałe i nietrwałe, jonowe i niejonowe, układ faz w/o, o/w o-ciecz mniej polarna, w-ciecz bardziej polarna. o/w inwersja w/o odwrócenie faz w emulsjach Trwałość emulsji zależy od: - różnica gęstości faz: im mniejsza różnica tym emulsja trwalsza, - średnica cząstek fazy rozproszonej: im mniejsza średnica tym emulsja trwalsza, lepkość fazy ciągłej: im mniejsza lepkość tym emulsja trwalsza, -obecność emulgatora, stabilizatora, koloidu ochronnego Szczególną cechą emulsji i koloidów jest zjawisko tiksotropii - odwracalne przechodzenie żelu w zol pod wpływem bodźców mechanicznych. Tiksotropia jest często wymuszana np. przyklejenie czegoś płynnym klejem (zol) do powierzchni pionowej - dodatek krzemionki -> (żel) Adsorpcja - gromadzenie się cząsteczek jednej fazy o większej Ekin na powierzchni drugiej fazy o Ekin mniejszej. Adsorbat - faza która ulega zagęszczeniu Adsorbent - faza na której zagęszczenie się odbywa Absorpcja - wchłanianie substancji przez cała objętość Adsorpcja - zagęszczanie na powierzchni
|