Chemia 2 koło, PG Budownictwo, Semestr II, Chemia


WODA JAKO CHEMICZNY ELEMENT ŚRODOWISKA:

REKORDY:

CECHY FIZYCZNE WODY

- wzorzec masy 1g = 1 cm3 wody w temperaturze 4oC

- w skali Celsjusza 0oC -> zamarzanie

100oC -> wrzenie

0x08 graphic
0x08 graphic

- ze wzrostem temperatury spada gęstość wszystkich substancji, bo objętość rośnie. Wszystkie substancje mają też charakterystyczne punkty nieciągłości, czyli punkty przejścia z jednej do drugiej fazy (np. ze stanu ciekłego w stały)

Dla wody jest inaczej… Jej gęstość spada, gdy temperatura spada. Dzięki temu mamy do czynienia z pokrywą lodową zimą - występuje od powierzchni (woda nie zamarza od dna) Lód nie typowo, jako ciało stałe, ma niższą gęstość niż ciecz.

WODA:

0x08 graphic
0x08 graphic
0x08 graphic
Cząsteczka wody to tetraedr (czworościan foremny).

Reakcję uwadniania nazywamy hydratacją; np.: CaO+ H2O= Ca(OH)2.
Reakcję podwójnej wymiany nazywamy hydrolizą; np.: PCl3+ 3H2O= 3HCl+ H3PO4.

Wody naturalna to woda, która bierze udział w kołowym obiegu w przyrodzie. Wody związane chemicznie to np.: gips (CaSO4•2H2O).

PODZIAŁ WÓD NATURALNYCH:

OPADOWE

POWIERZCHNIOWE

PODZIEMNE

  • Znajdują się w atmosferze dopóki nie opadną na powierzchnię.

  • Bardzo czyste, nisko zmineralizowane

  • Lekki odczyn kwaśny (pH=6,5)

  • W postaci opadów, do momentu zetknięcia z powierzchnią Ziemi

  • Zasolenie rzędu 10-20 mg/dm3

  • Śnieg zawiera zanieczyszczenia z powietrza.

  • Wody stojące, płynące, śródlądowe (słodkie), morskie (słone)

  • Odbiorniki ścieków

  • Znacząca zawartość mikroorganizmów

  • Zasolenie rzędu 100-300 mg/dm3

  • Znaczna mętność, zanieczyszczone

  • Duża ilośc bakterii

  • Mają zabarwienie, ale ludzkie oko tego nie dostrzega

  • Wyróżnia się wody podziemne:

    • Podskórne (0,5-1m)

    • Gruntowe (kilkanaście m)

    • Wgłębne (100-200m)

    • Głębinowe (powyżej 1km)\

  • Czystość i zasolenie wzrastają wraz z głębokością

  • Wody gruntowe można spożywać, bo zostały oczyszczone przez warstwę zaskórną i pozbawione bakterii

  • Wody wgłębne są oddzielone przynajmniej 2 warstwami nieprzepuszczalnymi.

  • Wody głębinowe są mocno zasolone

Zanieczyszczenia - składniki znajdujące się w wodzie poprzez działalnoś ć człowieka

Domieszki - składniki znajdujące się w wodzie poprzez warunki naturalne

Wody niezanieczyszczone - czysta woda bez domieszek i zanieczyszczeń

Ścieki to wszelkie płynne produkty nieprzydatne w czasie i miejscu gdzie powstały. Ścieki dzielimy na:

TLEN W WODZIE:

Rozpuszczalność gazów w wodzie spada wraz ze wzrostem temperatury (wyższa temperatura oznacza mniej tlenu w wodzie). Ściekami więc nazywamy także ciecze niosące ze sobą ładunek cieplny (zaburzają one równowagę biologiczną).
Ścieki bytowe zawierają ogromne ilości związków organicznych, taka ilość wpływa na środowisko (doprowadza do deficytu tlenu). Umownie możemy przyjąć poniższe reakcje zużycia tlenu podczas rozkładu:

Corg= CO2; Corg= CO32-; Corg= HCO32-;

Tlen trafia do wody dwutorowo:

Stężenie tlenu:

W warunkach beztlenowych powstają związki toksyczne, oznacza to całkowitą zagładę życia.

Wskaźniki jakości wody:

PH, Cl-, SO42- oddziaływanie korozyjne wody

PH>7 - kwas, który będzie atakował konstrukcje metalowe, betonowe itp.

Cl- - korozja stali

SO42 - korozja

Normą pH jest zakres 6,7-7,5. Latem zwiększone zużycie CO2 oznacza większą liczbę roślinności w zbiornikach wodnych, a także większe uwalnianie z powodu wzrostu temperatury; może to doprowadzić do znacznego wzrostu pH, co wcale nie musi świadczyć o zanieczyszczeniu.

WSKAŹNIKI JAKOŚCI WODY OGÓLNIE:

Im większe stężenie tlenu tym woda jest czystsza. Teoretycznie stężenie tlenu wynosi 10mgO2/dm3 (dla wody bardzo czystej)

Stężenie tlenu:

Związek tlenu i związków organicznych: Bakterie odżywiają się węglem ze związków organicznych, powodują ich rozkład przez enzymy, które wydzielają otoczkę bakterii. Bakterie potrzebują tlen do przerobienia związków organicznych. Dostarczania tlenu z atmosfery jest powolne. Gdy tlenu zabraknie giną bakterie tlenowe. Są jeszcze bakterie beztlenowe, które powodują korozję betonu.

Twogólna= TwCa+ TwMg

Tw węglanowa wynika z obecności HCO3- oraz CO32-.

Tw niewęglanowa wynika z obecności SO42-, Cl- oraz NO3­-.

Twardość węglanowa i niewęglanowa to związki Ca i Mg z wymienionymi substancjami.

Jednostki twardości:

Twardość wód naturalnych waha się od 50 do 100mg CaCo3/dm3.

Twarda woda oznacza większe zużycie mydła, proszków do prania, szybsze zyżycie tkanin, spada wartość odżywcza mięsa gotowanego w twardej wodzie, tworzenie się tzw. kamienia. Węglan wapnia jest głównym przedstawicielem kamienia kotłowego. Aby zmniejszyć twardość należy usunąć CO2, np.:

CO2+ Ca(OH)2= CaCO3+ H2O

Nie można go usunąć całkowicie, musi pozostać stan równowagi, tzw.: dwutlenek węgla równowagi; nadmiar nazywa się dwutlenkiem węgla agresywnym.

MIERNIKI ZAWARTOŚCI ZWIĄZKÓW ORGANICZNYCH:

Obecnie technika pozwala zbadać BzT w ciągu 2-3h. Można również badać ilość związków chemicznych (ilość tlenu zużytego na natlenienie związków organicznych) KMnO4, K2Cr2O7. Często występuje zawyżenie wyniku, bo utleniają one nie tylko związki organiczne ale i chemiczne.

Prawie zawsze ChzT>BzT5.

RÓWNOWAGA WĘGLANOWO WAPNIOWA WODY:

.czyli kiedy woda jest agresywna, a kiedy mogą się z niej wytrącać węglany

Tematyka równowagi węglanowo - wapniowej jest zapomnianym elementem technologii uzdatniania wody zarówno podziemnej jak i powierzchniowej.

Tymczasem niestabilna woda może być albo agresywna, mając własności korozyjne, sprzyjając niszczeniu urządzeń technologicznych (zwłaszcza filtrów studziennych, rurociągów tłoczących wodę surową, urządzeń napowietrzających, filtrów - albo z drugiej strony mogą się z niej intensywnie wytrącać węglany wapnia czy magnezu i to nie tylko po przegotowaniu, czy podgrzaniu (popularny "kamień"), co również jest przyczyną poważnych komplikacji technologicznych - zwłaszcza przy filtracji.

CaCO3 + CO2  Ca(HCO3)2 [wodorowęglan wapnia]

- przy wzroście CO2 rozpuszcza się więcej CaCO3

- przy ogrzewaniu CO2 uwalnia się do atmosfery, powstaje osad CaCO3 i kamień (tylko gdy T>57o)

MAGNEZ I WAPŃ:

Mg - metal dość twardy, niekowalny, najlżejszy z użytkowych metali, otrzymujemy go z elektrolizy: MgCl2  Mg + Cl2.

Ca - jeden z najbardziej rozpowszechnionych pierwiastków na ziemi, występuje w e wszystkich skałach osadowych, metal srebrzysto-biały

Węglan wapniowy: praktycznie nie rozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalność zaledwie 14 mg/dm3, rozpuszczalność jednak wzrasta w wodach ze zwiększoną obecnością CO2. Następuje wtedy przemiana na Ca(HCO3)2 bardzo dobre rozpuszczalny w wodzie.

Wapno - materiał stosowany w budownictwie.

CaCO3 CaO + CO2 - Q (reakcja endotermiczna pod wpływem 100-1000oC)

Reakcja realizowana w piecach „wapiennikach”, wypala się wapień i powstaje wapno palone. Gdy zostawi się je na powietrzu do wapna palonego zacznie się przyłączac CO2 i powoli będzie przebiegała reakcja odwrotna.

Przy reakcji wapna palonego zachodzi bardzo szybko reakcja

CaO + H2O  Ca(OH)2 + Q

Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O

W wyniku tych procesów powstaje spoiwo.

SPOIWA:

Spoiwa budowlane - materiały otrzymywane z surowców mineralnych na drodze wypału i rozdrobnienia, które po zmieszaniu z wodą tworzą plastyczne masy, które po dalszych procesach tracą właściwości plastyczne, wiążą i twardnieją.

Fazy wiązania spoiw:

Rodzaje spoiw:

Służą do wyrobów budowlanych i cementu.

SPOIWA POWIETRZNE:

Proces wypalania wapienia:

CaCO3  CaO (wapno palone) + CO2

CaO + H2O  Ca(OH)2 + Q (silny efekt cieplny, woda się zagotuje, ryzyka dla robotników)

Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 (węglan wapniowy) + H2O

Zatem wapno palone „gasi się” wodą. Wapno to dodajemy z piaskiem i wodą dla uplastycznienia. Wiązanie przyspiesza się zwiększając stężenie CO2 w powietrzu, ale wpływa to na zmniejszenie wytrzymałości.

Występują także reakcje, które zachodzą powoli ( po miesiącach i latach)  wiązania pucalonowe (krzemianowe) np. SiO2 (piasek) + CaO  CaO * SiO2. Dzięki tym wiązaniom konstrukcje mają dodatkowe umocnienie.

Wapno hydrauliczne”: spoiwo budowlane wiążące na powierzchni i pod wodą, podstawowym składnikiem jest wapno gaszone, ale do jego gaszenia stosuje się wapno margliste + od 6% do10% materiałów ilastych.

CaSO4 - anhydryt (forma bez wodna)

CaSO4 + ½ H2O - gips półwodny

CaSO4 + 2H2O - gips dwuwodny

Wiązanie gipsu następuje bardzo szybko. Już po godzinie otrzymujemy maksymalną wytrzymałoś w stanie wilgotnym.

0x08 graphic
T1 - po tym czasie powstają zarodniki siarczanu wapnia dwuwodnego, kryształy zaczynają rosnac i stykac się między sobą

T2 - wartość maxymalna - krysztaly tworzą pewną strukturę całościową

T3 - następuje dalszy rozrost kryształów przy dużej obecności wody

Po czasie T3 następuje odparowanie wody (suszenie), jest to wzrost wytrzymałości, ale to etap odwracalny

Gdy zwiększymy wilgotnośc zaledwie o 1-3% następuje spadek wytrzymałości. Przy dalszej wilgotności rzędu 20-30% spadek wytrzymałości nie występuje, lecz związek (słabo rozpuszczalny w wodzie) przy dużej wilgotności może zostać wypłukany.

Współczynnik rozmiękczenia:

W = Wytrzymałość w stanie nasycenia wody (Rnas) / Wytrzymałość w stanie suchym (Rsuch)

Dla gipsu W= 0,3-0,4.

Metody przeciwdziałania:

SPOIWA HYDRAULICZNE:

Cement powstaje z glino-krzemianu

Warunek by otrzymać cement: Stosunek tlenków zasadowych [CaO] do sumy tlenków kwasowych [SiO2]+[Al2O3]+[Fe2O3] może wahac się w granicach 2-3.

Cement podajemy prażeniu w temperaturach od 1400 do 1600oC w piecach cementowych

Przy produkcji trzeba uważac na MgO i SO3!!! Ich zawartość nie może przekraczac podanej ilości procent:

[MgO]< 5%, [SO3]< 3%, ponieważ, zbyt duża ilość siarczanów i magnezu powoduje pęcznienie.

Odmiany cementu:

Ze względu na barwę cement portlandzki dzielimy na: biały (bezbarwny), kolorowy (odpowiednie dodatki metali), ekspansywny (cement, który pęcznieje w trakcie wiązania)

Cement biały i kolorowy używany jest do wykończeń np. fug

Większa odporność na korozję, korzystny w warunkach zimowych, korzystny do napraw, szybko schnie i szybko zyskuje wytrzymałość, drogi.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
chemia cześć 1, PG Budownictwo, Semestr II, Chemia
Materialy budowlane pytania 2008, PG Budownictwo, Semestr III, Materiały budowlane, egzaminy itp, In
50B, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwiczenie nr50b
Ćwiczenie nr 35, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwicz
Siatka dyfrakcyjna, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćw
F-71, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwiczenie nr71
Kopia 46, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, 46
Lorentza-Lorenza2, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwi
Badanie widma par rtęci za pomocą spektroskopu, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka labor
92-fotokomórka, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Gotowe
Ćwiczenie nr 44, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwicz
Ćwiczenie nr 50a, studia, Budownctwo, Semestr II, fizyka, Fizyka laborki, Fizyka - Labolatoria, Ćwic

więcej podobnych podstron