plik

1. Budowa atomu, pierwiastki, (Z, A), konfiguracja elektronowa, orbitale, związki



Komórka elementarna – coś podstawowego, ale niekoniecznie najmniejszego, jest bezbarwna



Katalizator – obniża energię aktywacji (wyjasnic energie aktywacji)



Pierwiastek – zbiór małych cząsteczek



Atom – materia która musi byd zbudowana z niepodzielnych cząstek

o Zbudowany z częstek elementarnych

 Nukleonów:



Protonów (p₊) – posiadają jednostkowy ładunek dodatni +1 oraz jednostkową
masę ok 1,0073u

o Kwarki – de facto cząstki elementarne mniejsze cząstki w protonie,

jest ich 6 rodzajów (różnią się właściwościami)



Neutronów (n) – posiadają ładunek neutralny oraz jednostkową masę ok
1,0087u

 Elektronów (e₋) – są w ciągłym ruchu, naładowane ujemnie, praktycznie pozbawione

masy = 0,00055u

o Ładunek elektryczny jest rozłożony na całej powierzchni cząstki elementarnej – wokół nich

jest pole elektrostatyczne

o TYLKO WODÓR MA JĄDRO W KSZTAŁCIE KULI.
o Jądro atomowe – jest naładowane dodatnio

 Siły jądrowe – odpowiadają za zwartą sttrukturę jądra atomowego

o Elektron nie jest punktowy -> smuga ładunku elektrycznego

 Tory elektronów nigdy ze soba nie kolidują

o Chmura elektronowa i pole elektromagnetyczne jądra i elektronów wypełniają przestrzeo

między nimi.

o Największe prawdopodobieostwo znalezienia elektronów w przestrzeni wokół jądra

atomowego.

o elektrony krążące w tej samej odleglości od jądra tworzą powłokę elektronową, powłok

może byd maks. 7.

o W danej chwili elektron znajduje się wszędzie wokół jądra i tworzy cos w rodzaju chmury

elektrycznośdi ujemnej.

o Na elektron działa siła odśrodkowa, ale też przyciąganie elektrostatyczne.



Atomistyczno-czasteczkowa teoria wg Daltona



Związek chemiczny to zbiór cząsteczek; wszytskie cząsteczki danego związku chemicznego zawierają
te samą liczbę tych samych atomów i maja identyczne własności chemiczne

o Rozłożenie związku chemicznego na pierwiastki polega na rozpadzie cząsteczek na atomy



Aby pierwiastek stał się innym pierwiastkiem musi zmienid liczbe e₋ i cząstek w jądrze.



Liczba protonów = liczba elektronów

Z - liczba atomowa -> p₊ = e₋

A - liczba masowa -> p₊ + n

liczba neutronów -> A-Z

Powłoki:

1 K
2 L
3 M
4 N
5 O
6 P
7 Q



Konfiguracja elektronowa – sposób na rozmieszczenie elektronów na powłokach

2n² - maks. Liczba alektronów na powłoce



Elektrony walencyjne – elektrony krążące po ostatniej powłoce; określają wartościowośd
pierwiastka



Ekranowanie – osłanianie e₋ zewnętrznych od jądra atomowego



Izotopy - różne właściwośdi i liczba neutronów, ale ta sama liczba protonów



Podpowłoki są zajmowane w tej samej kolejności, wg której wzrasta ich energia.

Podpowłoki różnią się energią:

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d

s² - jeden orbital

p⁶ - trzy orbitale

d¹⁰ - pięd orbitali

f¹´ - siedem orbitali









W jednej kratce mogą byd 2 elektrony

Elektrony różnią się liczbami kwantowymi:

  Główna
  Poboczna
  Magnetyczna
  Spinowa (spin- obrót wokół własnej osi)

Na jednym robitalu mogą się znajodwad maks dwa elektrony o przeciwnych spinach

Sparowanie elektronów - ↑↓

Reguła Hunda: liczba niesparowanych elektronów w danej powłoce powinna byd możliwie jak
największa, pary elektrnów tworzą się dopiero po zapełnieniu wszystkich poziomów orbitalnych danej
podpowłoki przez e- niesparowane

Zakaz Pauliego: na jednym orbitalu dwa elektrony musza mied pzreciwna orientacje spinu

₁₁Na

₁₁Na = [Ne]3s¹

każdy można tak zapisad posługując się gazem szlachetnym

₁₀Ne

₁₄E

p⁶



Elektrony niesparowane w poziomach orbitalnych danej podpowłoki maja jednakową orientację
spinu

→

orbital d

1s²

2s²

2p⁶

3s¹

1s²

2s²

2p⁶

3s² 3p²

może tak byd, bo
podpowłoka p ma wszędzie,
tę samą energię (poprz.
Wykres)

1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s



Graficzny zapis orbitalu

Obrazem graficznym orbitalu jest fragment przestrzeni, w której prawdopodobieostwo
znalezienia e- jest duże. Każdy orbital ma inny kształt i orientację przestrzenną, a zajmujący
go e- charakteryzuje się inną energią.

o Orbital typu s mają kształt kuli (sfery)
o Kształt orbitali p przypomina sferyczne ósemki nabite na poszczególne osie

współrzędnych.

Orbital typu s

Orbital typu p

Prawdopodobieostwo zajęcia orbitalu px, py lub pz jest takie samo. Każda „ósemka” ma tę samą

charakterystyczną energię. Żadna z nich nie ejst uprzywilejowana, prawdopodobieostwo obsadzenia każdej
z nich przez e- jest dokładnie takie samo. Takie orbitale nazywa się zdegenerowanymi. Orbital p jest
trójkrotnie zdegenerowany ze względu na równocennośd energetyczną orbitali px, py i pz.

Zdegenerowany = równocenny (energetyczny)

Orbital d jest pięciokrotnie zdegenerowany

tunelowanie – przechodzenie przez miejsca, w których nie

powinno się byd

Kolejne powłoki będą się różnid odległością od jądra i będą coraz bardziej symetrycznie podobne do kuli.

2. Układ okresowy, struktura grupy pierwiastków, izotopy, mieszaniny



Pierwsiatki uszeregowane wg wzrastających mas atomowych wykazuja cyklicznośc w wystepowaniu
podobnych właściwości chemicznych – prawo okresowości sformułowane przez Dymitra
Mendelejewa



Grupy wpisuje się w kolumnach a okresy w rzędach. Grupy dzieli się na grupy główne i grupy
poboczne. Pierwiastki pogrupowane sa wg ich cyklicznie pojawiających się podobieostw
właściwości.



W grupach głównych okresy wystepują co osiem kolejnych atomów.



Układ okresowy – bloki energetyczne : (s,p,d,f)



Nazwy grup: litowce, berylowce…

 W grupach głównych wszystkie elektrony z powłoki walencyjnej zajmują orbitale typu: s i p,

w grupach pobocznych orbitale: s i d, a w grupie lantanowców i aktynowców orbitale: s, d i f.

 Jest to podstawą do podzielenia układu okresowego na bloki: s i p (grupy główne), d

(grupy poboczne) oraz f (lantanowce i aktynowce). W większości współczesnych,
graficznych przedstawieo układu okresowego grupy główne są rozdzielone za drugą
grupą całym blokiem d, a blok f jest "wyciągnięty" pod połączone bloki s, p i d



Pierwsze dwie gr. główne (poza H) wykazuja bardzo silne właśd. metaliczne.



Wszystkie atomy grup pobocznych, a także lantanowce i aktynowce to typowe metale.



Grupy 15, 16 i 17 (grupy VA, VIA i VIIA) grupuja atomy o mniej lub bardziej wyraźnych własn.
niemetalicznych.

₇N: [He] 2s²2p³

Elektrony walencyjne

₁₉K: *Ar+ 4s¹

Gazy szlachetne



Charakter chemiczny:

  Metale
  półmetale
  Niemetale
  Gazy szlachetne



Stan skupienia:

  Ciecze -> Hg, Br
  Gazy -> H, N, O. F, Cl + gazy szlachetne (He-Rn)
  Ciała stałe -> większośd pierwiastkó (pozostałe)



Pierwiastki danego okresu mają te samą liczbe powłok elektronowych



Pierwiastki należące do tej samej grupy char. się ta samą liczbą e- walencyjnych, a w konsekwencji
podobnymi właściwościami chemicznymi

Przykład: 4s²4p² - konfiguracja elektronowa e- walencyjnych

4. okres, 4. grupa główna

₁₅P -> zapełnione powłoki

K(2e-) + L(10e-) + M (5e- walencyjnych)

3 okres, 5. grupa główna



Izotopy – atomy tych samych pierwiastków różniące się liczbą neutronów; odmiany pierwiastków,
których jądra zawierają różne ilości neutronów.



Masa atomowa pierwiastka podaje masę atomu w jednostkach mas atomowych u = 1,660*10

-24

o Duża częśd pierwiastków charakteryzuje się masami atomowymi będącymi liczbami

niecałkowitymi.

o Niecałkowite wartości mas atomowych biorą się z faktu występowania w przyrodzie

izotopów

Przykład:

Chlor - w przyrodzie występują dwa izotopy o A= 35 i A = 37.

Jądro izotopu

Cl zawiera 17 protonów i 18 neutronów,

izotopu

Cl 17 protonów i 20 neutronów.

Obydwie odmiany izotopowe mają oczywiście tę samą ilośd 17 elektronów
krążących wokół jądra.



Masa atomowa jest średnia ważoną mas atomowych odmian izotopowych z uwzglednieniem ich
rozpowszechnienia w przyrodzie.



Zwykle wszystkie izotopy oznaczane są tym samym symbolem.

o Reguła ta nie dotyczy wodoru, którego izotopy noszą nazwy: prot, deuter i tryt i niekiedy

oznaczane są symbolami D i T

 Prot:

H (ma jeden proton i nie ma neutronów) – trwały

 Deuter:

H (D) (ma jeden proton i jeden neutron) – trwały

 Tryt:

H (T) (ma jeden proton i dwa neutrony) – nietrwały

o D₂O – ciężka woda -> spowalnianie neutronów



Izotopy

o Nietrwale (promieniotwórcze) – jądra tych atomów są niestabilne i samorzutnie ulegają

przemianie promieniotwórczej, dając inne atomy oraz wydzielając energię w postaci
promieniowania gamma i energii kinetycznej produktów przemiany.

o Trwałe – nie ulegają samorzutnej pzremianie na izotopy innych pierwiastków

Czas połowicznego rozpadu – czas, w którum znika połowa jąder danego pierwiastka



Naturalne radionuklidy – syntezowane w gwiazdach, szczególnie podczas wybuchów supernowych



Sztuczne radionuklidy - są wytwarzane przez człowieka głównie w reaktorach jądrowych oraz
akceleratorach

o Zastosowanie izotopów

  Czujniki pzreciwpożarowe
  Przemysł spożywczy
  Medycyna
  Energetyka jądrowa
  Geologia, archeologia
  Przemysł i technika



Związki chemiczne – jednorodne połączenia co najmniej 2 pierwiastków chemicznych za pomocą
dowolnego wiązania chemicznego posiadające zerowy sumaryczny ładunek elektryczny



Mieszanina – połączenie dwóch lub więcej pierwiastków albo związków chemicznych, które po
zmieszaniu nadal wykazuja swoje właściwości. Mieszaniny można zazwyczaj stosunkowo łatwo
rozdzielid różnymi metodami mechanicznymi lub fizycznymi; takimi jak filtracja, ekstrakcja,
sedymentacja, destylacja, krystalizacja, dekantacja itp.



Mieszanina

o  Powstaje przez zwykłe zmieszanie dwu lub wiekszej liczby substancji
o  Składniki zachowują swoje właściwości po zmieszaniu
o  Można rozdzielid na składniki z wykorzystaniem różnic we właśd. fiz. poszczególnych

składników



Związek chemiczny

o  Powstaje w wyniku połączenia się różnych substancji prostych
o  Ma inne właściwości niż składniki, z których powstał
o  Można rozłożyd z wykorzystaniem bodźca zewnętrznego (temperatura, prąd, światło itp.)



Mieszaniny niejednorodne – takie, których składniki można odróżnid gołym okiem lub z użyciem
mikroskopu



Mieszaniny jednorodne – takie, których składników nie można wyodrębnid nawet za pomocą
mikroskopu

o  Mieszanina gazowa -> powietrze
o  Mieszanina ciekła -> roztwór
o  Mieszanina stała -> stop



Mieszaniny chemiczne

o Jednorodne = homogeniczne (roztwory)

  Sól i woda
  Alkool i woda
  Stopy metali
  Powietrze

o Niejednorodne = heterogeniczne

  Piasek i woda
  Sól i siarka
  Siarka i żelazo
  Granit



Podział mieszanin

o Mieszaniny niejednorodne

 Koloidy
 Zawiesiny

o Mieszaniny jednorodne

 Roztwory właściwe

Koloidy – cząstki substancji rozproszonej maja rozmiary większe od cząstek rozpuszczalnika (>10nm)

Roztwory koloidalne – mieszaniny niejednorodne, a nie roztwory

Uklad koloidalny:



Faza ciągła – substancja rozpraszająca (ośrodek dyspersyjny)



Faza rozproszona – substancja zawieszona (zdyspergowana) w ośrodku dyspersyjnym i w
nim nierozpuszczona

Do właściwości optycznych układów koloidalnych zalicza się:



Rozpraszanie światła



Zmetnienie roztworu

Ruchy Browna, Efekt Tyndalla

Zjawisko polega na ciągłych chaotycznych ruchach postepowych, obrotowych i drgających,

fazy rozproszonej w ośrodku ciekłym lub gazowym.

Podział koloidów ze względu na stan skupienia:

Ośrodek rozpraszający Substancja rozproszona

Przykłady

Gaz
Gaz

Ciecz
Ciecz

Ciało stałe

Ciecz

Ciało stałe

Gaz

Ciecz

Gaz

Mgła, chmury

Dym, kurz

Piana

Mleko

Pumeks



Zawiesina – mieszanina (niejednorodna) ciało stałe – ciecz, w którym cząstki fazy rozporszonej mają
średnicę powyżej 1 mikrometra. W zależności od srednicy, cząstki te mogą byd widoczne pod
mikroskopem i ulegad sedymentacji w ziemskim polu grawitacyjnym. Składniki zawiesiny można
rozdzielid na sączku z bibuły filtracyjnej.

Koloid -> zawiesina

<- 1mikrometr ->



Roztwór – mieszanina jednorodna składająca się z co najmniej dwóch składników: rozpuszczalnika i
substancji rozpuszczonej



Rozpuszczanie – proces mieszania prowadzacy do powstanai roztowru. W procesie rozpuszczania
cząsteczki substacji rozpuszczanej są otaczane przez cząsteczki rozpuszczalnika. Proces ten nazywa
się solwatacją. Jeżeli rozpuszczalnikiem jest woda to proces ten nazywa się hydratacją.



Roztwór właściwy – układ jendofazowy, w którym cząstki substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika
sa porównywalnych wielkości ( ok. 10⁻¹⁰ - 10⁻⁹ *m+), czyli są to mieszaniny o rozdrobnieniu
atomowym. Optycznie są jednorodne.



Roztwór nasycony – roztówr, w którym w danej temperaturze nie można już rozpuścid więcej danej
sybstancji



Roztwór nienasycony – roztwór, w którym w danej temperaturze można jeszcze rozpuścid pewną
ilośd substancji



Roztwór przesycony



Rozpuszczalnośd:

o Maksymalna ilośc gramów substancji, którą można rozpuścic w 100g rozpuszczalnika w

danej temperaturze aby otrzymad roztwór nasycony

o Zależy od rodzaju rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej, cisnienia i temperatury.

Niektóre substancje mieszają się ze sobą w nieograniczonym stopniu (np. alkohol etylowy i woda),
dla innych rozpuszczalnośd w danym rozpuszczalniku jest ograniczona

CH₃OH = 100% metanol

C₂H₅OH + H₂O = 96% spirytus,

40% wódka

1% benzen

99% alkohol etylowy, bezwodny



Rozpuszczalnośd gazów w cieczach

o Ze wzrostem temperatury rozpuszczalnośd gazów maleje i mogą one byd usunięte z

roztworu wodnego poprzez doprowadzenie go do wrzenia. Gazy na ogół rozpuszczają się w
cieczach w niewielkich ilościach (pod normlanym ciśnieniem), z wyjątkiem tych, które
wchodzą w reakcje chemiczne z cieczą, np. amoniak i chlorowodór w wodzie

Mieszanina do nurkowania: 75% N₂, 25% O₂



Prawo Henry’ego

o Podaje zależnośd rozpuszczalności gazu w cieczy od ciśnienia

m = k x p

masa gazu m rozpuszczonego w danej objętości jest wprost proporcjonalna

ciśnienia gazu p nad cieczą.

k jest współczynnikiem proporcjonalności, zależnym od

rodzaju gazu, temperatury i rozpuszczalnika).



Rozpuszczalnośd cieczy w cieczach:

a)  Rozpuszczalnośc nieograniczona (alkohol etylowy + woda)
b)  Bardzo słaba (praktycznie brak rozpuszczalności, benzen + woda)
c)  Rozpuszczalnośc zachodząca w ograniczonym stopniu, zaleznym od temperatury (wodac+ eter)

W przypadkach b i c ciecze tworzą dwie odrębne fazy.
Rozpuszczalnośd wzajemna cieczy zależy od temperatury, na ogół wzrasta ze wzrostem temperatury.



Rozpuszczalnośc ciał stałych w cieczach:

o Zależy od:

 Rodzaju rozpuszczalnika
 Temperatury

Rozpuszczalnośd ciał stałych w cieczach określa się liczbą gramów substancji rozpuszczonej w roztworze
nasyconym, sporządzonym ze 100 g rozpuszczalnika.

Skład roztworu określa się ilościowo za pomocą wielkości zwanej stężeniem.

a) Procentowe – liczba gram substancji rozpuszczonej zawartej w 100g roztworu, czyli procent wagowy

substancji w stosunku do masy roztworu (stal – maks do 2% węgla)

b) Molowe – liczba moli substancji rozpuszczonej w 1dm³ roztworu

3. Wiązania chemiczne
4. Stany skupienia materii, wielkości i prawa, teoria pasmowa



Stany skupienia materii: 3 – stały, ciekły i gazowy + inne (plazma, ciekłe kryształy)

Ciała stałe:



Bezpostaciowe: (amorficzne) – zwykłe szkło



Szkliste



Osady



Krystaliczne: - diament, szkło kwarcowe, metale ( nie wszystkie, np. rtęd to ciecz),
stopy



Molekularne



Jonowe

Plazma – była w kosmosie dopiero później na Ziemi

5. Krystalizacja, alotropia



Krystaliczne ciała są najbardziej uporządkowane



Kryształ - ciało posiadające trójwymiarowe periodyczne uporządkowanie atomów, jonów lub
molekuł, z których kryształ jest zbudowany

o Stany skupienia różnią się między sobą

  Uporządkowaniem
  Ruchem cząsteczek
  Wielkością sił między cząsteczkami



Kryształy naturalne:

o Monokryształ – materiał będący w całości jednym kryształem
o Polikryształ – ciało stałe będące zlepkiem wielu monokryształów, zwanym ziarnami

Bardzo często mamy do czynienia z substancjami polikrystalicznymi, rzadko monokryształami.

Komórka elementarna – najmniejsza jednostka, z której można zbudowad kryształ, poprzez
dodawanie jej (powielanie) w trzech prostopadłych kierunkach.

Komórka elementarna powtarza się we wszystkich 3 kierunkach, tworząc zamkniętą sied
przestrzenną, której główna cechą jest symetria.

 Geometria komórki elementarnej

W krystalografii długośd, wysokośd i szerokośd są nazywane stałymi
sieciowymi lub parametrami sieciowymi.
Powtarzanie komórki elementarnej - ściana do ściany - w trzech
wymiarach tworzy całą strukturę krystaliczną. Podstawową cechą
komórki elementarnej jest to, że reprezentuje ona w pełni całą
strukturę krystaliczną.

Komórki elementarne charakteryzuje 6 parametrów sieci:



Okresy identyczności a, b, c



Kąty α, β, γ

Tworzą one równoległościan elementarny.



Układy krystalograficzne:

o  Regularny
o  Tetragonalny
o  Heksagonalny
o  Trygonalny
o  Jednoskośny
o  Trójskośny
o  Rombowy

Oprócz a, b, c oraz α, β, γ strukturę krystaliczną charakteryzują:

  Liczba najbliższych sąsiadów => liczba koordynacyjna
  Odległośd między najblizszymi atomami w krystzale
  Liczba atomów w komórce elementarnej
  Współczynnik upakowania czyli stosunek objetości krystzału zajetej przez atomy do

całkowitej objętości krystzału



Rodzaje komórek elementarnych

o Prosta – jeden atom przypada na 1 komórke

elementarną. Atomy w narożach komórki

o Inne rodzaje to komórki centrowane –

przestrzennie i płasko

Ogólnie istnieje 14 rodzajów komórek odpowiadających 14 rodzajom sieci Bravais



Translacja – izometria polegająca na równoległym przesunięciu figury, zbioru lub innego, zwykle
geometrycznego obiektu



Elementy symetrii

o  Punkt, środek symetrii (inwersji)
o  Płaszczyzna symetrii
o  Oś obrotu symetrii



Przekształceniami symetrii są:

o  translacje,
o  obroty,
o  inwersja,
o  obroty inwersyjne
o  płaszczyzny odbicia.



Krystzały są sklasyfikowane w 4 grupach

o  Cząsteczkowej
o  Jonowej
o  Kowalencyjnej
o  Metalicznej

Oznacza to, że w węzłach sieci znajdują się albo czasteczki, albo jony, albo atomy.



Kryształy cząsteczkowe:

o pojedyocze cząsteczki utrzymywane są w sieci krystalicznej w wyniku odziaływania:

 sił van der Waalsa
 dipolowego

o Ponieważ całkowite oddziaływanie międzycząsteczkowe w zasadzie jest słabe, kryształy

cząsteczkowe mają niskie temperatury topnienia

o Ponadto są one zwykle dośd miękkie, ponieważ cząsteczki mogą byd łatwo przemieszczane z

jednego położenia w inne.

o Są one złymi przewodnikami elektryczności, ponieważ elektron związany z jedną cząsteczką z

trudem przeskakuje do innej cząsteczki

o Ten typ kryształu występuje częściej w związkach organicznych.



Kryształy jonowe:

o jest utworzony z jonów dodatnich i ujemnych
o Kryształy jonowe tworzą pierwiastki z I i VII (np.KCl) oraz (w nieco mniejszym stopniu) II i VI

(np.MgO) grupy głównej układu okresowego

o kryształy jonowe są twarde, mają wysoką temperaturę topnienia (znaczne wartości energii

wiązania)

o nie ma wyróżnionego kierunku wiązania (zamknięte powłoki elektronowe o symetrii

sferycznej),

o kryształy są złymi przewodnikami ciepła i prądu (brak elektronów swobodnych),



kryształy kowalencyjne:

o W kryształach kowalencyjnych atomy są związane z sobą wiązaniami atomowymi
o Atomy przyjmują stabilną konfigurację elektronową odpowiedniego gazu szlachetnego

poprzez uwspólnienie elektronów

o Przykładem kowalencyjnej struktury krystalicznej może byd sied krystaliczna diamentu, w

której każdy atom jest otoczony czterema innymi atomami węgla rozmieszczonymi w
narożnikach czworościanu.



Kryształy metaliczne

o Wiązanie metaliczne:

  nie ma charakteru wiązania skierowanego (metale są plastyczne),
  łatwośd zamiany atomów (występowanie stopów i łatwośd łączenia metali),
  metale nieprzezroczyste (promieniowanie zakresu widzialnego silnie absorbowane

przez swobodne elektrony).

↑ KLASYFIKACJA STRUKTUR ↑



defekty struktur:

o punktowe
o liniowe

defekty mają duzy wpływ na właściwości emchaniczne i izykochemiczne ciał krystalicznych



defekty punktowe

o  wakans (luka) – brak atomu w węźle sieci przestzrennej
o  obcy atom w sieci krystalicznej
o  atom wtrącony międzywęzłowo
o  defekt Frenkla – atom wtracony powoduje rozsunięcie sąsiednich atomów na odległośd

większą od normalnej

o defekt Schottky'ego – polega na powstaniu wakansu i wywędrowaniu atomu, który ten

wakans utworzył na powierznię krystzału (powszechny w krystzałach metali)



defekty liniowe

o zakłócenia budowy krystalicznej., które w jednym kierunku maja wymiar kilku odległości.

atomowych, a w drugim – całego ziarna lub znacznej jego części

 dyslokacja krawędziowa
 dyslokacja śrubowa

skąd wiemy jak wyglądają kryształy?

Strukturę krystaliczną badamy za pomocą dyfrakcji fotonów, neutronów, elektronów lub innych

lekkich cząsteczek. Dyfrakcja - zjawisko polegające na zaburzeniu prostoliniowego rozchodzenia się
promieni świetlnych



Alotropia (inaczej polimorfizm) – występowanie tego samego pierwiastka lub związku w postaci 2
lub kilku odmian krystalicznych, a odmiany te nazywamy alotropowymi. Przemiany alotropowe
zachodzą przy stałych temperaturach i towarzyszy im wydzielanie lub pochłanianie ciepła
przemiany.

Odmiany alotropowe nie są różnymi stanami skupienia materii.
Pierwiastki tworzące odmiany alotropowe:

  Fosfor
  Siarka
  Żelazo

Węgiel:

  Diament
  Grafit
  Fuleren

Diament

o  Struktura kubiczna przestrzennie centrowana
o  Najtrwalszy naturalny materiał
o  Izolator
o  Wiązania o charakterze kowalencyjnym
o  Każdy atom węgla otoczony jest 4 sąsiadami, z którymi tworzy wiązania kowalencyjne o tej

samej długości tworząc w przestrzeni czworościan foremny (tetraedr);

Grafit

o  Układ płaskich pierścieni heksagonalnych połączonych wiązaniami kowalencyjnymi
o  Słabe oddżiaływanie Van Der Waalsa -> kryształ typu „soft”
o  Przewodnik elektryczny

Fuleren

o Każda cząsteczka zawiera parzystą liczbę atomów węgla i jego struktura składa się z 12

pierścieni pięciokątnych i m szesciokątnych m= (n-20)/2



Anizotropia – polega na uzależnieniu właściwości fizycznych od kierunku, w którym się je bada

W pewnych kierunkach elementy strukturalne mogą byd z sobą związane słabiej niż w innych



Izotropia – we wszystkich kierunkach ciało ma identyczne właściwości mechaniczne, optyczne i
elektryczne, podobnie jak w gazach i cieczach (ciała bezpostaciowe)

6. Chemia organiczna, węglowodory, paliwa, izomeria, polimery



Węglowodory

 najprostsze związki organiczne, zawierające tylko atomy węgla i wodoru.
 Jest ich bardzo dużo ze względu na mnogośd sposobów łączenia się atomów węgla między

sobą

 Alifatyczne (łaocuchowe) – nie zawierają pierścieni benzenowych
 Aromatyczne – zawieraja pierścieo benzenowy

 Nasycone – alifatyczne bez wiązao wielokrotnych
 Nienasycone – zawierają jedno lub więcej wiązao podwójnych lub potrójnych



Alkany – węglowodory nasycone; C

2n+2



Cykloalkany – alkany o strukturze pierścieniowej

cyklopropan (najmniejszy)

*metan, etan, propan, butan, pentan, heksan, heptan, oktan, nonan, dekan



Alkeny – węglowodory z jednym wiązanie podwójnym węgiel – węgiel C

eten(najmniejszy)



Alkiny – węglowodory zawierające potrójne wiązanie węgiel-węgiel C

2n-2

etyn (najmniejszy)



Areny – węglowodory aromatyczne C



Węglowodory w przyrodzie

  Gaz ziemny
  Węgiel
  Ropa naftowa

Gaz ziemny

  Mieszanina lekkich alkanów
  Głownym składnikiem jest metan (50-98%)
  Pozostałe składniki to:

o  Etan,
o  Propan
o  Butan
o  Wyższe alkany
o  Azot

  Paliwo kopalne pochodzenia organicznego
  Gaz zbierający się w skorupie ziemskiej
  Wystepuje samodzielnie lub towarzyszy zasobom ropy naftowej lub węgla kamiennego

Węgiel w przyrodzie:

  Torf – skała osadowa
  Węgiel brunatny
  Węgiel kamienny
  Antracyt – najgłebiej

Piroliza (destylacja rozkładowa) – proces rozkładu termicznego substancji prowadzony poprzez
poddawanie ich działaniu wysokiej temperatury, ale bez kontaktu z tlenem i innymi czynnikami
utleniającymi
Zwykle podczas pirolizy, bardziej złożone związki chemiczne wchodzące w skład pirolizowanej
substancjimulegają rozkładowi do prostych związków o mniejszej masie cząsteczkowej.

Zasoby ropy naftowej – 65% Zatoka Perska

Ropa naftowa jest mieszaniną węglowodorów różniących się wielkością i strukturą. Pozostałośd (do
ok 20%) stanowią związki organiczne zawierające tlen, azot, siarkę, a także sole nieorganiczne i
wodę.

Parafiny

  do 5 atomów węgla (gazy)
  od 6 do 16 (ciecze)
  powyżej 17 (ciała stałe)

Ropa naftowa:

  Parafiny (alkany)
  Cykloparafiny (cykloalkany)
  Olefiny (alkeny)
  Węglowodory aromatyczne
  Związkki organiczne

Rafinacja – procesy przekształacające ropę naftową w bardziej uzyteczne produkty

  Destylacja frakcyjna
  Kraking
  Reforming

Destylacja frakcyjna – rozdzielenie ropy na frakcje wg ich temperatury wrzenia (kondensacja wrzącej
ropy na odpowiednich półkach – skroplenie)

Frakcja – mieszanina cieczy o podobnych temperaturach wrzenia. Lekkie frakcje maja niskie
temperatury wrzenia i krótkie łancuchy weglowodorowe.\

Kraking – zerwanie wiązao między węglami; reakcja rozpadu dłuższych łaocuchów alkanów na
krótsze alkany i alkeny. Kraking nastepuje na skutek działania wysokiej temepratury lub katalizatora.

Reforming – proces otrzymywania benzyny z lżejszych frakcji przez rozbicie prostych łaocuchów
alkanów i przebudowanie ich w łaocuchy rozgałęzione.

C₃H₆ propen

C₅H₁₂ pentan

Benzyna – ciekła frakcja ropy naftowej

Nafta – ciekła frakcja ropy naftowej

Mazut, inne.., olej napędowy

Izomery - związki o tym samym wzorze cząsteczkowym, lecz różnym uporządkowaniu
atomów w przestrzeni

 Izomery strukturalne – te same atomy, różni partnerzy
 Izomery geometryczne – te same atomy, ci sami partnerzy, różne rozmieszczenie w

przestrzeni

 Izomery optyczne – te same atomy, ci sami sąsiedzi, różne odbicie zwierciadlane


Izomery strukturalne - Cząsteczki zbudowane z tych
samych atomów, lecz połączonych w różny sposób

Stereoizomery - izomery, w których atomy połączone są z tymi samymi atomami sąsiadującymi, lecz
ich usytuowanie w przestrzeni jest różne.

Rodzaje stereoizomerii:

 Geometryczna
 Optyczna

Izomery geometryczne -

Są to stereoizomery, z których żaden nie jest

odbiciem lustrzanym drugiego

Izomery optyczne -

Są to stereoizomery, z których jeden jest odbiciem

zwierciadlanym drugiego i nie można ich nałożyd na siebie.

Polimery – związki o budowie łaocuchowej, których cząsteczki zbudowane są z połączonych ze sobą
powtarzających się elementów.

Sposoby otrzymywania:

 Rekacja polimeryzacji
 Reakcja polikondensacji

Monomery łączą się ze sobą bez

powstawania produktów ubocznych. Polimer jest jedynym produktem tej

reakcji.

Przykłady polimerów otrzymywanych w reakcjach polimeryzacji

  polietylen
  poli(chlorek winylu)
  polistyren
  orlon, akrylan (anilana)
  polipropylen
  plexiglas, lucite
  teflon poli(tetrafluoroetylen)

Teflon – zaczyna się rozkładad w temperaturze 327⁰C Posiada wysoką odpornośd chemiczną. Praktycznie
nie reaguje on ani nie rozpuszcza się w niczym oprócz stężonego HF.

Kwas solny, siarkowy – poparzenie

Kwas azotowy – poparzenie ale żółte

HF- jeśli ma dłoo to nic;



Reakcje polikondensacji – monomery tworząd polimer tracą małe cząsteczki (np. wode)



Sieciownaie polimerów – proces prowadzący do powstania trójwymiarowej sieci polimerów.



Wulkanizacja – chemiczny proces sieciowania cząsteczek polimeru prowadzący do otrzymania
gumy. Polega on na ogzrewaniu kauczuku z ok. 3% dodatkiem siarki

Polimery naturalne:



Kauczuk naturalny



Polisacharydy (wielocukry); skrobia, białka



Polipeptydy

Kauczuk naturalny – miękkie, białe ciało stałe; mięknie bardziej po podgrzaniu

Lateks – mleczko kauczukowe

W oponach węgiel jako wypełniacz

DNA – naturalny polimer

7. Zjawiska optyczne, światło, barwa