CHEMIA OGÓLNA

1. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej WYKŁAD 3 CHEMIA OGÓLNA

2. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Oddziaływania międzycząsteczkowe Siły Van der Waals'a: • oddziaływania dipol - dipol (d-d), • oddziaływania trwały dipol – indukowany dipol (d-i), • oddziaływania indukowany dipol – indukowany dipol (i-i), • siły dyspersji Londona.

3. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Wiązania wodorowe mostek tlenowy wodzie wiązania wodorowe w strukturze DNA

4. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Stany skupienia materii ciało stałe ciecz gaz plazma

5. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej

6. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej g g g g g g g - gas l- liquid g g g l g g l Naturalne stany skupienia pierwiastków

7. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Gaz Faza – cześć układu jednorodna w całej swojej objetości zarówno pod względem chemicznym, jak i fizycznym. Gaz – faza, w którejenergiaatomówwynosi: k - stała Boltzman’a, T – temperatura bezwzględna.

8. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Gaz doskonały • gaz składa się z cząsteczek (atomów) będących w nieustającym, przypadkowym ruchu, • cząsteczki (atomy) można traktować jako punkty bezwymiarowe,można zaniedbać wymiary cząsteczek, • zderzenia między cząsteczkami są doskonale sprężyste.

9. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Prawa gazu doskonałego Prawo Avogadro: Jednakowe objętości różnych gazów znajdujących się pod tym samym ciśnieniem i w tej samej temperaturze zawierają jednakową liczbę cząsteczek N - liczba Avogadro 1 mol każdego gazu w warunkach normalnych (T=273,15K (00C) p= 1013,25hPa (1atm.)) zajmuje taką samą objętość

10. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Prawo Boyle – Mariotte'a: W stałej temperaturze (warunki izotermiczne) iloczyn ciśnienia i objętości jest wartościa stałą. stąd:

11. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Izotermy dla różnych temperatur

12. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Prawo Gay –Lussac’a: przystałymciśnieniu (warunkiizobaryczne) objętośćdanejmasygazuzmieniasięproporcjonalnie do temperatury. stąd:

13. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Izobary dla różnych ciśnień

14. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej PrawoCharles’a: przystałejobjętości (warunkiizochoryczne) ciśnieniegazuzmieniasięproporcjonalnie do zmiantemperatury. stąd:

15. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Izochory dla różnych objętości gazu

16. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Równaniestanugazudoskonałego (Clausiusa-Clapeyrona): p - ciśnienie [Pa], v - objętość [m3], n - liczba moli gazu [mol], R – uniwersalna stała gazowa 8.314 [Pa·m3/mol·K], T – temperatura bezwzględna [K].

17. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej PrawoDaltona: ciśnieniecałkowitemieszaninygazów jest sumąciśnieńcząstkowychskładników. Ciśnienie parcjalne (cząstkowe) – jest to ciśnienie składnika mieszaniny gazów, jakie wywierałby na ścianki naczynia, gdyby znajdował się w nim sam.

18. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej wiedząc, że: oraz: Ciśnienie parcjalne (cząstkowe) gazu jest równe iloczynowi ciśnienia całkowitego i ułamka molowego tego składnika w mieszaninie gazu.

19. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Dyfuzja gazów Dyfuzja jest to spontaniczne rozprzestrzenianie się cząsteczek gazu wywołane nieustannym ruchem molekularno-kinetycznym.

20. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej PrawodyfuzjiGrahama: u – szybkość dyfuzji, t – czas przepływu, d - gęstośc gazu, M – masa molowa.

21. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Gaz rzeczywisty • cząsteczki gazu rzeczywistego posiadają objętość własną, • występują pomiędzy nimi oddziaływania między-cząsteczkowe, • zderzenia cząstek nie są doskonale sprężyste. Gazy rzeczywiste w warunkach wysokiego ciśnienia i niskiej temperatury nie stosują się do praw gazu doskonałego.

22. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Odchylenia od praw gazu doskonałego

23. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Równanie stanu gazu rzeczywistego: a, b - stałe charakterystyczne dla danego gazu, (n2a/V) - korekta ciśnieniowa, (nb) – korekta objętościowa.

24. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Plazma Plasma - stantypowydlagazówzjonizowanych. Występująw niejneutralnecząsteczki, zjonizowane atomy orazelektrony, jednakcałaobjętośćzajmowanaprzezplazmę jest elektrycznieobojętna. Plazmaprzewodziprądelektryczny, a jejopórelektryczny, inaczejniż wprzypadkumetali, malejezewzrostemjejtemperatury.

25. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Ciecz • podobnie jak w gazie, cząsteczki mają pełną swobodę przemieszczania się w objętości zajmowanej przez ciecz, • występują między nimi oddziaływania międzycząsteczkowe, które się jednak w obrębie objętości cieczy znoszą nawzajem, • oddziaływania międzycząsteczkowe nie znoszą się na granicy cieczy z inną fazą na skutek czego występuje zjawisko zwane napięciem powierzchniowym, • ciecz przyjmuje kształt naczynia, w którym się znajduje, • energia kinetyczna oddziaływań pomiędzy cząsteczkami cieczy jest wyższa niż pomiędzy cząsteczkami gazu.

26. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Właściwości cieczy Napięcie powierzchniowe Siły odziałujące na cząsteczki cieczy przy powierzchni w naczyniu oraz w kropli.

27. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Napięcie powierzchniowe – praca powtrzebna do zwiększenia powierzchni cieczy o jednostkę. Efekt występowania napięcia powierzchniowego wody.

28. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Lepkość Rodzaje przepływu cieczy.

29. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Warstwy cieczy poruszające się w przepływie laminarnym.

30. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Siła potrzebna do nadania gradientu prędkości pomiędzy dwoma warstwami cieczy wyraża się wzorem:  - lepkość dynamiczna, A - powierzchnia, v - szybkość, x – odległość pomiędzy warstwami cieczy. Lepkość – miara oporu wewnętrznego cieczy przeciw płynięciu.

31. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Lepkość maleje ze wzrostem temperatury zgodnie z równaniem Arheniusa: A - stała, charakterystyczna dla cieczy, EA – energia aktywacji przepływu, R – stała gazowa, T – temperatura bezwzględna. Efekt wlewania cieczy o wyższej lepkości (mleko) do wody.

32. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Ciała stałe • atomy, bądź cząsteczki ciała stałego są ściśle upakowane w przestrzeni, • odległości między cząsteczkami są stałe i ściśle określone, • przy zastosowaniu odpowiedniej siły ułożenie cząstek w sieci krystlicznej może ulec trwałej deformacji, • cząsteczki ciała stałego drgają wokół położenia równowagi w sieci krystalicznej.

33. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Ciała stałe ciekłe kryształy amorficzne krystaliczne

34. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Ciałastałeamorficzne – formyprzypadkowe o chaotycznymułożeniuatomówicząsteczek, którychniemożnaopisaćgeometrycznie Kryształ – ciałostałe, wktórymcząsteczki, atomy, bądźjonysąułożone w regularnymporządku we wszystkichtrzechwymiarach. Kryształy monokryształy ciała polikrystaliczne

35. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Struktura kryształu Komórka elementarna - najmniejsza, powtarzalna część struktury kryształu, zawierająca wszystkie rodzaje cząsteczek, jonów i atomów, które tworzą określoną sieć krystaliczną. Komórka elementarna powtarza się we wszystkich trzech kierunkach i odwzorowuje strukturę całego kryształu. Komórka elementarna jest charakteryzowana przez parametry sieci: odległości międzycząsteczkowe i kąty pomiędzy nimi.

36. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Typy komórek elementarnych układregularny prosty przestrzennie centrowany ściennie centrowany piryt FeS sól kuchenna NaCl

37. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej układtetragonalny przestrzennie centrowany prosty Sinkosyt CaV2O2(PO4)2•5H2O

38. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej układtrygonalny‏ kwarc SiO2

39. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej układheksagonalny vanadyt Pb5(VO4)3Cl

40. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej układ rombowy dwuściennie centrowany przestrzennie centrowany prosty ściennie centrowany aragonit CaCO3

41. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej układjednoskośny prosty ściennie centrowany gips CaSO4•4H2O

42. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej układtrójskośny ortoklaz K[AlSi3O8]

43. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Rodzaje kryształów Kryształyjonowe –węzłysiecisąobsadzoneprzezjony. Przykład: NaCl – sól kuchenna

44. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Kryształy kowalentne – węzły sieci są zajęte przez obojętne atomy. Przykład: C - diament

45. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Kryształy molekularne – węzły sieci są obsadzone przez cząsteczki powiązane: mostkami wodorowymi, np. lód.

46. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Kryształymetaliczne –węzłysiecisąobsadzonedodatnionaładowanymizrębamiatomowymi, pomiędzyktórymiporuszająsięwolneelektrony, tzw. „gazelektronowy”. Po przyłożeniuładunkuzewnętrznegoruchelektronówstajesięuporządkowanyimamy do czynienia z przepływemprąduelektrycznego. sieć metaliczna

47. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej luka elektronowa położenie międzywęzłowe zanieczyszczenie Defekty kryształów Defektypunktowe –defektysiecikrystalicznej takie, jak: lukielektronowe, położeniamiędzywęzłowezanieczyszczeniastruktury.

48. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej pasmo przewodnictwa pasmo przewodnictwa pasmo wzbronione pasmo walencyjne pasmo walencyjne Metal Półprzewodnik Izolator Półprzewodniki Struktura pasm elektronowych

49. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Rodzaje półprzewodników Półprzewodniki samoistne półprzewodnik typu n półprzewodnik typu p Półprzewodniki domieszkowane

50. Akademia Górniczo-Hutnicza, wykład z chemii ogólnej Ciekłe kryształy Ciekłekryształy – substancjewykazującewłaściwościpośredniepomiędzycieczamiiciałamistałymi. Na przykładmogąbyćpłynne, jakciecz, ale posiadaćdwuwymiaroweuporządkowaniecząsteczek, jak w cielekrystalicznym.