1. Z czego zbudowany jest atom, opisać jego elementy.
Atomy składają się z jądra i otaczających to jądro elektronów. W jądrze znajdują się z kolei nukleony: protony i neutrony. Neutrony są cząsteczkami obojętnymi elektrycznie, protony noszą ładunek elektryczny dodatni, zaś elektrony ujemny. W każdym obojętnym atomie liczba protonów i elektronów jest jednakowa.
Jądro atomowe- to centralna część atomu zbudowana z jednego lub więcej protonów i neutronów, zwanych nukleonami. Jądro stanowi niewielką część objętości całego atomu, jednak to w jądrze skupiona jest prawie cała masa.
Elektron- trwała cząstka elementarna o ujemnym ładunku elektrycznym 1,602*10-19C i masie spoczynkowej 9,109*10-31kg, jeden z podstawowych składników atomu, które krążą wokół jądra wytwarzając wokół chmurę elektronową.
Proton- to cząstka występująca w jądrach atomowych. Przyjmuje się, że proton posiada elementarny, dodatni ładunek elektryczny i masę atomową równą 1.
Neutron- to cząstka subatomowa występująca w jądrach atomowych. Jest obojętny elektrycznie.
2. Co to jest liczba atomowa i liczba masowa.
Liczba atomowa- (liczba porządkowa) określa ile protonów znajduje się w jądrze danego atomu. Jest także równa liczbie elektronów wolnego atomu. Liczba atomowa jest podstawą kolejności występowania pierwiastków w układzie okresowym i z tego powodu nazywana jest także liczbą porządkową.
Liczba masowa- to wartość opisująca liczbę nukleonów (czyli protonów i neutronów) w jądrze (w nuklidzie) danego izotopu atomu danego pierwiastka.
3. Co to są pierwiastki elektrododatnie i elektroujemne.
Pierwiastki elektrododatnie- pierwiastki chemiczne, których atomy łatwo oddają
elektrony z utworzenie kationów. Odznaczają się małymi wartościami elektroujemności (wg L.C. Paulinga); p.e. są metale.
Pierwiastki elektroujemne- pierwiastki chemiczne, których atomy łatwo pobierają elektrony z utworzeniem anionów; odznaczają się dużymi wartościami elektroujemności (wg L.C. Paulinga); p.e. są niemetale.
4. Wymienić i opisać stany skupienia.
Stan gazowy-charakteryzuje się bardzo dużym współczynnikiem ściśliwości, a także brakiem sprężystości i uporządkowania cząsteczek. Cząsteczki (atomy) substancji w stanie gazowym są w nieustającym ruchu. Poruszają się niezależnie od siebie i ulegają częstym zderzeniom. Wzajemne zderzenia ciągle zmieniają kierunek poruszania się cząsteczek.
Gaz doskonały:
-składa się z cząsteczek (atomów) będących w nieustającym, przypadkowym ruchu.
-cząsteczki (atomy) można traktować jako punkty bezwymiarowe. Można zaniedbać wymiary cząsteczek. Średnica cząsteczek (atomów) jest znacznie mniejsza od średniej drogi między zderzeniami.
-Zderzenia cząsteczek i atomów są „zderzeniami sprężystymi”.
Model gazu doskonałego jest modelem „idealnym”. W rzeczywistości w pewnych ekstremalnych warunkach (wysokie ciśnienia, niskie temperatury) zachowanie gazu nie można opisać prawami gazu doskonałego. Mówimy wtedy o gazie rzeczywistym.
Stan ciekły- stan skupienia materii - pośredni między ciałem stałym a gazem, w którym ciało fizyczne trudno zmienia objętość, a łatwo zmienia kształt. Wskutek tego ciecz przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje, ale w przeciwieństwie do gazu nie rozszerza się, aby wypełnić je całe. Powierzchnia styku cieczy z gazem lub próżnią nazywa się powierzchnią swobodną cieczy.
Stan stały- rodzaj fazy skondensowanej, każda substancja, która nie jest płynna, czyli nie może samoistnie zmieniać swoich kształtów i rozmiaru po np. wlaniu jej do naczynia. Ciało stałe jest pojęciem mało precyzyjnym i mogą w nim występować w rzeczywistości różne stany skupienia materii zwane bardziej precyzyjnie fazami fizycznymi.
W ciałach stałych mogą występować aż 4 różne fazy:
faza krystaliczna, kryształy plastyczne, kryształy condis, faza amorficzna
5. Co to są i czym się charakteryzują ciała bezpostaciowe i krystaliczne.
Ciała bezpostaciowe(amorficzne)- tworzące je cząsteczki są ułożone w sposób dość chaotyczny, bardziej zbliżony do spotykanego w cieczach. W stanie amorficznym występują zwykle substancje, które są zdolne do krystalizacji , ale ze względu na duży rozmiar cząsteczek, zanieczyszczenia lub szybkie schłodzenie cieczy, nie mają warunków, aby w pełni skrystalizować.
Ciała krystaliczne- rodzaj ciała stałego, w którym cząsteczki, atomy lub jony nie mają pełnej swobody przemieszczania się w objętości ciała, gdyż zajmują ściśle określone miejsca w sieci przestrzennej i mogą jedynie drgać w obrębie zajmowanych przez siebie miejsc. Kryształy to ciała jednorodne o prawidłowej, uporządkowanej, budowie wewnętrznej.
6. Co to jest napięcie powierzchniowe i lepkość.
Napięcie powierzchniowe-zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazowym lub inną cieczą. Polega na powstawaniu dodatkowych sił działających na powierzchnię cieczy w sposób kurczący ją. Zjawisko to ma swoje źródło w siłach przyciągania pomiędzy molekułami cieczy. Występuje ono zawsze na granicy faz termodynamicznych.
Lepkość (tarcie wewnętrzne) - właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).
7. Co to jest entropia i entalpia.
Entropia- funkcja stanu określająca kierunek przebiegu procesów samorzutnych w odosobnionym układzie termodynamicznym. Zgodnie z drugą zasadą termodynamiki, jeżeli izolowany układ przechodzi spontanicznie od jednego stanu równowagi do drugiego, jego entropia nigdy nie maleje - każdy układ zamknięty dąży do równowagi, w której entropia osiąga maksimum.
Entalpia- w termodynamice i chemii wielkość fizyczna będąca funkcją stanu mająca wymiar energii, będąca też potencjałem termodynamicznym.
8. Co to jest układ koloidalny.
Układ koloidalny- niejednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, tworząca układ dwóch substancji, w którym jedna z substancji jest rozproszona w drugiej. Rozdrobnienie (czyli dyspersja) substancji rozproszonej jest tak duże, że fizycznie mieszanina sprawia wrażenie substancji jednorodnej, jednak nie jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząsteczek.
9. Podział koloidów.
W zależności od wartości dyspergowania koloidy dzieli się na:
-koloidy asocjacyjne - układy w których substancja rozproszona samorzutnie przechodzi w stan koloidalny.
-koloidy dyspersyjne - układy, w których substancję rozproszoną otrzymuje się przez wymuszone rozdrobnienie.
W zależności od powinowactwa do rozpuszczalnika, koloidy dzieli się na:
-koloidy liofilowe (hydrofilowy dla układów, gdzie ośrodkiem rozpraszającym jest woda) mające duże powinowactwo do rozpuszczalnika, dzięki czemu cząstki koloidalne otaczają się cząsteczkami rozpuszczalnika, co nadaje im trwałość.
-koloidy liofobowe (hydrofobowe) posiadające małe powinowactwo do rozpuszczalnika i na swojej powierzchni gromadzące ładunek elektryczny
10. Metody otrzymania koloidów.
Metody otrzymywania od stanu skupienia zależą ośrodka rozpraszającego i substancji rozproszonej. Wyróżnia się dwie podstawowe metody otrzymywania układów koloidalnych:dyspersyjna i kondensacyjna.
Metody dyspersyjne
Rozdrobnienie aż do uzyskania rozdrobnienia koloidalnego osiąga się albo mechanicznie (np. młyn koloidalny), albo elektrycznie (łuk elektryczny).
Ten ostatni sposób szczególnie stosuje się do otrzymania zoli metali, tlenków metali, koloidalnego grafitu itp. W metodach dyspersyjnych wykorzystuje się również ultradźwięki (drgania akustyczne o częstości rzędu 20000 Hz). Otrzymuje się w ten sposób m.in. zole barwników, krochmalu, gipsu itp.)
Do tej grupy metod można zaliczyć peptyzację. Stosuje się tutaj peptyzatory (substancje o silnych własnościach adsorbcyjnych), które rozdzielają złączone cząstki koloidalne.
Metody kondensacyjne
W metodach tej grupy rozdrobnienie koloidalne osiąga się w wyniku łączenia pojedynczych cząsteczek chemicznych. Stosuje się w tym celu takie procesy chemiczne jak:
polimeryzacja ,zmniejszenie rozpuszczalności ,redukcja, utlenianie, wymiana,.
11. Co to jest emulsja.
Emulsja- układ koloidalny składający się z dwóch nierozpuszczalnych wzajemnie cieczy, z których jedna jest rozproszona w drugiej w postaci kropelek. Dwie ciecze mogą tworzyć różne emulsje w zależności od stosunku ilościowego fazy rozproszonej i rozpraszającej. Emulsja może być trwała wskutek obecności utrwalających ją emulgatorów.
12. Na czym polega proces koagulacji.
Koagulacja to proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciągłą o nieregularnej strukturze. Istnieje koagulacja odwracalna i nieodwracalna, a także spontaniczna i wymuszona. W wyniku koagulacji może następować zjawisko żelowania, tworzenia się past i materiałów stałych, sedymentacji lub pokrywania powierzchni mieszaniny warstwą fazy rozproszonej.
13. Wymienić czynniki wpływające na szybkość reakcji.
-Stężenie reagentów (Im większe stężenie reagentów, tym reakcja zachodzi z większą szybkością)
- Rodzaj reagentów (Niektóre substancje łatwiej ulegają reakcjom od innych, które są trwalsze)
- Temperatura (Szybkość reakcji chemicznych wzrasta wraz za wzrostem temperatury)
- Ciśnienie (Ciśnienie ma wpływ na szybkość reakcji przeprowadzanych w fazie gazowej)
- Obecność katalizatorów (Katalizatorem nazywa się substancję, która wpływa na szybkość reakcji chemicznej. Wyróżnia się dwa rodzaje katalizatorów: katalizatory dodatnie i katalizatory ujemne, inaczej określane mianem inhibitorów. Te pierwsze przyspieszają reakcje, zaś drugie przyczyniają się do zmniejszania szybkości reakcji lub nawet do całkowitego zatrzymania jej przebiegu. Zadaniem katalizatorów dodatnich jest obniżenie energii aktywacji danej reakcji, dzięki czemu łatwiej ona zachodzi. W istocie, zmienia on mechanizm danej reakcji)
- Inne substancje (Zbadano, iż niektóre substancje mogą oddziaływać na szybkość reakcji chemicznych)
- Rozdrobnienie reagentów (Im większe rozdrobnienie substancji biorących udział w reakcji, tym szybciej ona zachodzi)
14. Wymienić i opisać rodzaje wiązań chemicznych.
Wiązanie jonowe- powstaje między atomami, które znacznie różnią się elektroujemnością. Atomy jednego pierwiastka (określonego jako elektrododatni) tracą swoje elektrony walencyjne na rzecz atomów drugiego z pierwiastków (elektroujemnego). Utworzone w taki sposób jony, dodatni i ujemny, przyciągają się dzięki działaniu sił elektrostatycznych.
Wiązanie atomowe, kowalencyjne- powstaje ono między atomami tego samego pierwiastka i jest wiązaniem apolarnym. Najczęściej spotykane jest w pierwiastkach występujących w stanie gazowym, np. Cl2, O2, N2 czy I2. W takim przypadku atomy uzyskują konfigurację gazu szlachetnego poprzez utworzenie jednej lub więcej wspólnych par elektronowych, które wchodzą jednocześnie w układy elektronowe obu łączących się atomów. Każdy z nich dostarcza tej samej liczby elektronów.
Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane- para elektronowa, która łączy atomy, jest przesunięta w kierunku atomu pierwiastka o większej elektroujemności. W wyniku tego przesunięcia tworzy się układ dipolowy i zatracona zostaje równowaga elektryczna. Jeden atom zyskuje ładunek δ+, natomiast drugi δ-Jako całość cząsteczka jest nadal elektrycznie obojętna, ale w wyniku tego przesunięcia niektóre jej miejsca są w większym stopniu podatne na reakcje chemiczne.
Wiązanie wodorowe- jeśli w substancji obecne są atomy wodoru powiązane z atomami pierwiastków silnie elektroujemnych (np. fluor, azot lub tlen) między cząsteczkami może się wytworzyć specyficzne wiązanie, tzw. wiązanie wodorowe. Oddziaływanie to jest dosyć słabe i występuje między atomem wodoru przyłączonym do atomu pierwiastka o dużej elektroujemności, a elektroujemnym atomem, który w swej powłoce walencyjnej posiada elektrony, nie biorące udziału w wiązaniu (wolne pary elektronowe). Atom wodoru zajmuje więc pozycję między dwoma elektroujemnymi atomami, które należą do dwóch różnych cząsteczek. Łączenie się pojedynczych cząsteczek związków chemicznych w większe zespoły to asocjacja. podatne są na nią przede wszystkim związki polarne, w których możliwe jest utworzenie wiązania wodorowego (woda, alkohole).
15. Wymienić reakcje otrzymywania tlenków i podać przykłady.
1. utlenianie pierwiastków
4Li + O2 ----> 2Li2O
S + O2 ----> SO2
2. ogrzewanie wodorotlenków
2Al(OH)3 ----> Al2O3 + H2O
3. ogrzewanie węglanów
CaCO3 ----> CaO + CO2
16. Podział tlenków.
- tlenki zasadowe,
- tlenki kwasowe,
- bezwodniki kwasowe,
- tlenki amfoteryczne,
- tlenki obojętne,
17. Wymienić reakcje otrzymywania wodorotlenków i podać przykłady.
1. W reakcji aktywnych metali z wodą (aktywnymi metalami są metale I grupy i część metali II grupy układu okresowego, które reagują z wodą z wydzieleniem wodoru), np.:
2 Na + 2H2O --> 2Na OH + H2
Ca + 2H2O --> Ca(OH)2 + H2
2. Reakcja odpowiedniego tlenku metalu z wodą (tak otrzymuje się wodorotlenki litowców i berylowców), np.:
Na2O + H2O --> 2 Na OH
CaO + H2O --> Ca(OH)2
3. Wodorotlenki nierozpuszczalne w wodzie, otrzymuje się w reakcji mocnej zasady i soli danego metalu - wytrąca się osad odpowiedniego wodorotlenku, np.:
Fe Cl3 + 3 Na OH ---> Fe(OH)3 + 3 Na Cl
Cu SO4 + 2 Na OH ---> Cu(OH)2 + Na2SO4
18. Wymienić reakcje otrzymywania kwasów i podać przykłady.
1.Reakcje bezwodnika kwasowego z woda
SO2 + H2O HCl
2. Rozpuszczenie w wodzie wodorków kwasowych
HCl(g) (H2O) HCl(aq)
3. Reakcja soli z kwasem w wyniku ktorej powstaje inna sól i inny kwas
NaSiO3 + 2HCl 2HNO3 + H2SiO3
20. Co to jest twardość wody, jej wpływ na jakość wody i metody oznaczania.
Twardość wody - jest to cecha wody, będąca funkcją stężenia soli wapnia, magnezu i innych metali, które są zdolne do tworzenia soli na wyższym niż pierwszy stopniu utlenienia.
Twardość wody ma bardzo silny wpływ na jej napięcie powierzchniowe. Czym większe napięcie powierzchniowe wody, tym trudniej zwilża ona wszelkie powierzchnie, na skutek czego trudno jest przy jej pomocy prać i zmywać naczynia. Dodatek detergentów powoduje zmniejszenie twardości wody - im woda jest twardsza, tym więcej trzeba ich dodawać, aby uzyskać skuteczny efekt mycia.
Twarda woda posiada intensywny, metaliczny posmak i trudniej zaspokaja pragnienie.
Twardość wody wyraża się w następujących jednostkach:
- w stopniach twardości niemieckich (on)
- w stopniach francuskich (of).
21. Co to są spoiwa powietrzne, wymienić.
Spoiwa powietrzne po zmieszaniu z wodą ulegają wiązaniu i stwardnieniu jedynie na powietrzu. Zalicza się do nich;
- spoiwa wapienne
- gipsowe
- magnezjowe
- krzemianowe
22. Zapisać reakcje wiązania i twardnienia spoiw wapiennych.
Proces wiązania i twardnienia spoiwa wapiennego (zaprawy) zachodzi w dwóch etapach. Pierwszy etap (kilka godzin) to czas, w którym następuje proces wiązania i krzepnięcia spoiwa. Drugi etap trwający bardzo długo (do kilku lat) to okres twardnienia spoiwa.
Powyższe procesy polegają na odparowaniu wody przy równoczesnej reakcji wodorotlenku wapnia z dwutlenkiem węgla znajdującym się w powietrzu
Ca(OH)2 + CO2 --> CaCO3 + H2O + 38 kJ/mol
23. Opisać mechanizm wiązania i twardnienia spoiw gipsowych.
24. Co to są spoiwa hydrauliczne, wymienić.
Spoiwa hydrauliczne-mają zdolność wiązania i twardnienia zarówno na powietrzu jak i w środowisku wodnym. Wykazują tym samym odporność na działanie wody i powietrza. Spoiwa hydrauliczne sa to materiały zawierające bezwodne i trwałe wobec wody tlenki nieorganiczne. Po zmieszaniu z wodą następuje proces wiązania i wytworzenia związków uwodnionych.
Do grupy spoiw hydraulicznych należą:
-wapno hydrauliczne
-cement portlandzki
-cement glinowy
-cementy hutnicze, zużolwe, itp
25. Wymienić związki klinkieru cementowego.
Klinkier cementowy otrzymuje się przez wypalenie w temperaturze + 1450°C mieszaniny zmielonych surowców zawierających wapień i glinokrzemiany. Podstawowe składniki klinkieru to:
-Alit krzemian trójwapniowy (50-65% masy klinkieru) - 3CaO·SiO2
-Belit krzemian dwuwapniowy (ok. 20% masy klinkieru) - 2CaO·SiO2
-Brownmilleryt czterowapniowy związek tlenku glinu i tlenku żelaza (ok. 10% masy klinkieru) - 4CaO·Al2O3·Fe2O3
-Glinian trójwapniowy (ok. 10% masy klinkieru) - 3CaO·Al2O3
26. Co to jest hydratacja cementu, zapisać reakcje zachodzące podczas wiązania cementu.
27. Wymienić i opisać rodzaje korozji betonu.
Korozja ługująca polega na rozpuszczaniu spoiwa i wynoszeniu wymywanych związków na powierzchnię betonu, gdzie przy odparowaniu wody pozostają one w postaci nalotów.
Korozja węglanowa spowodowana jest dwutlenkiem węgla zawartym w wodzie i powietrzu. W wyniku jego działania powstaje rozpuszczalny węglan wapnia, który jest ługowany z betonu, osłabiając jego strukturę.
Korozja siarczanowa powstaje w wyniku działania kwasu siarkowego i kwaśnych roztworów soli. Rozpoczyna się ona w momencie przekroczenia stężenia jonów siarczanowych powyżej 250mg/l. Powstający gips zwiększa swoją objętość (o ok. 130%) i powoduje naprężenia oraz spękania betonu.
Korozja chlorkowa również prowadzi do mechanicznego uszkodzenia betonu. Następuje gdy chlorki dostana się do powierzchni zbrojenia i spowodują jego korozję.
28. Co to są tworzywa sztuczne.
Tworzywa sztuczne - materiały oparte na polimerach syntetycznych lub zmodyfikowanych naturalnych, zastępujące tradycyjne tworzywa takie jak drewno, ceramika, metal, kauczuk naturalny, gutaperka i inne. Ponadto, wiele tworzyw sztucznych posiada własności niemożliwe do uzyskania z zastosowaniem surowców naturalnych.
29. Podział tworzyw sztucznych ze względu na właściwości fizykochemiczne.
-Duromery - twarde, trudnotopliwe o wysokiej odporności mechanicznej służące jako materiały konstrukcyjne - inaczej nazywane sztucznymi metalami. Niektóre duromery zastępują też materiały ceramiczne.
-Plastomery - popularnie zwane termoplastami mniej sztywne od duromerów ale łatwotopliwe i zwykle rozpuszczalne - dzięki ich topliwości można je przetwarzać poprzez topienie i wtryskiwanie do form lub wytłaczanie, dzięki czemu można z nich uzyskać bardzo skomplikowane kształty. Stosowane są zamiast drewna i niekiedy zamiast metalu, np. jako obudowy do maszyn i urządzeń, elementy wyposażenia domowego.
-Elastomery - tworzywa, które można rozciągać i ściskać; w wyniku rozciągania lub ściskania elastomery zmieniają znacznie swój kształt ale po odjęciu siły wracają do poprzednich wymiarów. Elastomery zastąpiły prawie całkowicie kauczuk naturalny, ale znalazły też szereg nowych zastosowań niedostępnych dla zwykłego kauczuku.
30. Wymienić i opisać typy reakcji powstania tworzyw sztucznych.