DANE INFORMACYJNE

DANE INFORMACYJNE • Nazwa szkoły:Gimnazjum im. Zjednoczonej Europy w KobylnicyID grupy:96/36 _MP_G2 • Kompetencja:Matematyczno-PrzyrodniczaTemat projektowy:Budowa materii • Semestr/rok szkolny:II semestr 2009/2010

Rodzaje materii • Materia (łac. tworzywo, materiał), odnosi się do różnych pojęć: • materia w filozofii • materia pierwsza • materia w fizyce • materia międzygwiazdowa • materia ożywiona • materia organiczna w glebie

Co to jest materia? Materia jest substancją, która tworzy wszechświat. Dane, zarówno fizyków, jak i chemików, identyfikują ponad 100 odrębnych składników materii. Te różne formy materii zwane są pierwiastkami. Z około 100 pierwiastków 90 występuje w naturze, pozostałe są produkowane w laboratorium. Na poziomie najbardziej podstawowym wszystkie substancje, zarówno żyjące, jak i nieożywione złożone są z pierwiastków, w różnych proporcjach i kombinacjach.

Budowa materii Od czasów starożytności aż do chwili obecnej uczeni zastanawiali się z czego zbudowany jest świat i co jest jego najmniejszą cząstką. Naukowcy sądzili, że doszli do kresu podziału materii i, że nic mniejszego już nie ma. Tymczasem kolejne odkrycia dowodziły, że można odnaleźć jeszcze mniejsze składniki będące cegiełkami, z których składa się materia.

Ciąg dalszy Budowy materii Wprowadzenie tzw. teorii kwarków zmieniło sposób rozumienia pojęcia cząstki elementarnej. Dotychczas za cząstkę elementarną uważano element już niepodzielny, którym kiedyś był atom, potem jądro, a następnie nukleon. Obiektami złożonymi były natomiast elementy, które można było podzielić na mniejsze części składowe i można było je odróżnić. Obecnie za cząstkę elementarną uważa się cząstkę, w której nie można wyróżnić żadnej struktury, pomimo, że jest ona w stanie rozpaść się na inne – bardziej elementarne.

Co to jest cząsteczka? Cząsteczka, inaczej molekuła – obojętne elektrycznie indywiduum chemiczne, złożone z więcej niż jednego atomu, które są ze sobą trwale połączone wiązaniami chemicznymi. Niegdyś definiowano cząsteczkę jako najmniejszą możliwą porcję związku chemicznego, która zachowuje jego własności chemiczne. Zgodnie ze współczesną wiedzą definicja ta jednak wprowadza w błąd, gdyż nie istnieje techniczna możliwość wyodrębnienia tak małej porcji związku chemicznego aby faktycznie zawierała tylko jedną cząsteczkę, a następnie wykonanie na tej porcji eksperymentów dowodzących, że ma ona takie same własności chemiczne jak inne cząsteczki tego związku chemicznego. W kinetycznej teorii gazów za cząsteczkę uważa się każdą cząstkę zdolną do samodzielnego, swobodnego ruchu, niezależnie od tego czy jest to pojedynczy atom, czy cząsteczka w sensie chemicznym, czy też jon.

Budowa cząsteczki 1.Model budowy cząsteczek2. Techniki modelowania budowy cząsteczek 3. Sposoby przedstawiania modeli

1. Modele budowy cząsteczek chemicznych to mniej lub bardziej dokładne wyobrażenia tych cząsteczek. prymitywny model kulkowo-szkieletowy peptydu wykonany z tworzywa sztucznego Najbardziej prymitywne modele to kulki z np. tworzywa połączone z sobą pałeczkami. Kulki reprezentują tu atomy, a pałeczki wiązania chemiczne. Jeśli średnice kulek będą proporcjonalne do promieni van der Waalsa atomów, a długości pałeczek do długości wiązań, to otrzymamy model z grubsza zgodny z rzeczywistą strukturą cząsteczek. W podobny sposób można też modelować cząsteczki na ekranie komputera. W praktyce, długości i kąty wiązań chemicznych zmieniają się w bardzo szerokim zakresie w różnych cząsteczkach i dlatego tego rodzaju prymitywne modele nie odzwierciedlają prawdziwej budowy cząsteczek. Teoretycznie obliczenie struktury danej cząsteczki byłoby możliwe poprzez rozwiązanie dla jej wszystkich wiązań i atomów równania Schroedingera. W praktyce jednak analityczne rozwiązanie równania Schroedingera dla nawet stosunkowo prostych związków chemicznych jest zadaniem niewykonalnym.

2. Chemia teoretyczna rozwinęła szereg metod obliczeniowych pozwalających na mniej lub bardziej precyzyjne ustalanie faktycznej struktury przestrzennej cząsteczek. Metody te można podzielić na: mechanikę molekularną – metody te traktują atomy jak kule o określonej średnicy i masie, a wiązania jak sprężyny, których sposób rozciągania się i zginania odpowiada mniej więcej własnościom wiązań chemicznych. Parametry owych kul i sprężyn ustala się na podstawie analizy jak największej ilości związków chemicznych, których struktura jest znana np. z rentgenografii strukturalnej. Metody te nie wymagają dużych mocy obliczeniowych, mogą więc być stosowane do nawet bardzo dużych cząsteczek, są one jednak tylko nieco dokładniejsze od modeli zupełnie prymitywnych i zupełnie zawodzą dla "nietypowych" cząsteczek. metody pół-empiryczne – metody te bazują już na równaniu Schroedingera – dla danej cząsteczki tworzony jest układ liniowych równań różniczkowych, przy czym wszystkie parametry tych równań są ustalane na podstawie struktury znanych związków. Następnie układ taki jest rozwiązywany metodą kolejnych przybliżeń, aż do znalezienia minimum energetycznego dla modelowanej cząsteczki. Metody te są znacznie bardziej dokładne od mechaniki molekularnej, ale podobnie jak mechanika działają one poprawnie tylko dla w miarę typowych związków chemicznych i zupełnie zawodzą przy nietypowych strukturach. metody ab initio. Oprócz tego istnieją też metody umożliwiające symulowanie ruchu cząsteczek i oddziaływań między nimi zwane dynamiką molekularną.

3.Modele cząsteczek tradycyjnie przedstawia się na trzy zasadnicze sposoby:Model "szkieletowy" - w którym obrazowane są połączenia między atomami z pominięciem ich promieni atomowych. Modele "szkieletowe" dobrze uwidaczniają strukturę geometryczną połączeń między atomami, mogą jednak tworzyć błędne wrażenie co do rzeczywistej objętości zajmowanej przez cząsteczki i ich ogólnego "zewnętrznego" kształtu.Model "wypełniony" - w którym przedstawia się możliwie "realistycznie" atomy jako kule o średnicach zbliżonych do ich rzeczywistych promieni van Der Waalsa - oczywiście powiększonych do skali modelu. W modelach "wypełnionych" nie widać samego szkieletu wiązań, ale za to lepiej obrazują one ogólny kształt cząsteczki.Modele szkieletowo-kulkowe - w których promienie chmur elektronowych atomów są w stosunku do siebie proporcjonalne, ale są one wszystkie "podzielone" przez pewien współczynnik, dzięki czemu widać w tych modelach także szkielet wiązań.Wszystkie sposoby przedstawiania modeli cząsteczek są daleko idącym uproszczeniem symbolicznym, rodzajem umownej konwencji ich przedstawiania. Ich rzeczywista struktura elektronowa i własności są zupełnie inne niż można by oczekiwać od zestawu twardych kulek połączonych prętami. Cząsteczki są bowiem obiektami, które opisuje się przy pomocy pojęć chemii kwantowej i które w istocie nie zachowują się tak jak obiekty makroskopowe znane z codziennego życia.

Atom • Atom (z greckiego atomos - niepodzielny) • najmniejszy, niepodzielny metodami chemicznymi składnik materii. • Atomy składają się z jądra i otaczających jądro elektronów.

Budowa atomu W jądrze atomu znajdują się protony i neutrony. Elektrony stanowią chmurę elektronową wokół jądra. NEUTRONY, PROTONY ELEKTRONY CO TO SĄ NUKLEONY?

Neutron To cząstka subatomowa występująca w jądrach atomowych. Jest obojętny elektrycznie. Według Modelu Standardowego neutron jest cząstką złożoną należącą do klasy barionów, a dokładniej nukleonów i składa się z dwóch kwarków dolnych (d) i jednego górnego (u), związanych ze sobą oddziaływaniem silnym.

Proton To trwała cząstka elementarna z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u. Protony są głównym składnikiem pierwotnego promieniowania kosmicznego. Protony wraz z neutronami (→ nukleony) tworzą jądra atomowe pierwiastków chemicznych. Liczba protonów w jądrze danego atomu jest równa jego liczbie atomowej, która z kolei jest podstawą uporządkowania atomów w układzie okresowym pierwiastków.

Elektron To trwała cząstka elementarna (lepton) będąca jednym z elementów atomu.

Nukleon To wspólna nazwa protonów i neutronów, czyli podstawowych cząstek tworzących jądro atomu. Nukleony składają się z kwarków. Choć przez obecne teorie cząstek protony i neutrony nie są uznawane za cząstki elementarne, ale z historycznych względów zalicza się je do cząstek elementarnych. Można też powiedzieć, że nukleony to bariony złożone tylko z kwarków górnych i dolnych. Dlatego również cząstka Δ bywa do nich zaliczana. Stany wzbudzone protonu i neutronu o spinie 1/2 (spin 3/2 mają cząstki Δ) oznacza się zwykle wspólnym symbolem N*. Zespoły nukleonów (jądra atomowe) zwane są nuklidami.

W skrócie… 1. Materia 2. Cząsteczka 3.Atom

Wzór na objętość walca V = r2*H objętość walca gdzie:r - promień podstawy walca H - wysokość walca

Wzory na pole figur P = a2 pole kwadratu gdzie: a to długość boku kwadratu P = a*b pole prostokąta gdzie:a i b to długości boków prostokąta P = 1/2*a*h pole trójkąta gdzie:a to długość jednego z boków trójkąta,h długość wysokości opuszczonej na ten bok P = a*h pole równoległoboku gdzie:a to długość jednego z boków równoległoboku,h to długość wysokości opuszczonej na ten bok

Ciąg dalszy wzorów na pole figur P = 1/2*(a+b)*h pole trapezu gdzie a i b to długości podstaw trapezu,h długość jego wysokości P = 1/2*d1*d2 pole rombu gdzied1 i d2 to długości przekątnych rombu P = r2 pole koła gdzier to długość promienia koła

Budowa wnętrza Ziemi Oto głębokość warstw Ziemi: * skorupa ziemska od 4 do 75 km * litosfera od 70 do 270 km * astenosfera od 90 do 350 km * płaszcz do 2900 km * jądro zewnętrzne do 5100 km * jądro wewnętrzne do 6370 km

Budowa wnętrza Ziemi

Skały osadowe * skały osadowe to skały, które powstają podczas osadzania się okruchów skalnych w środowisku wodnym bądź na lądzie .Możemy je podzielić na , skały okruchowe powstałe z gruzu (inaczej brekcja), powstałe ze żwiru (inaczej zlepieńce), powstałe z piasku (a więc piaskowce), te które powstają z mułu (czyli mułowce), aż wreszcie z iłu (chodzi jak sama nazwa wskazuje o iłowce). Iły, które zawierają piasek nazywamy pospolicie gliną. Skały organogeniczne , a więc te które powstają ze szczątków obumarłych roślin lub zwierząt to: wapienie czyli kreda pisząca czy też skały krzemionkowe oraz węgle tzn. węgiel brunatny i kamienny oraz torf, liczne węglowodory takie jak: ropa naftowa i gaz ziemny oraz asfalt. Natomiast skały chemiczne to na przykład sól i siarka.

Skały przeobrażone * skały przeobrażone inaczej skały metamorficzne, mogą powstawać pod wpływem oddziaływania wysokiej temperatury i ciśnienia na inne skały magmowe bądź osadowe. Najpowszechniejsze z nich to: marmur (powstający z wapieni),oraz kwarcyt (powstający z piaskowców) czy chociażby grysy , które powstają z granitów oraz łupki (powstające z iłowców).

Skały magmowe * skały magmowe , warto w tym miejscu przypomnieć definicję magmy czyli płynnej mieszaniny skał znajdujących się w głębi Ziemi, mogą one powstawać poprzez krzepnięcie owej magmy. Uwzględniając sposób oraz przebieg całego procesu krystalizacji, można rozróżnić dwa rodzaje skał magmowych :głębinowe gdzie ów proces wykrystalizowania minerałów ma miejsce bardzo głęboko pod ziemią oraz wylewne gdzie cały proces krzepnięcia jest blisko powierzchni ziemi . Najlepsze warunki procesów wykrystalizowania minerałów są w głębi Ziemi, dlatego też powstałe tutaj skały mają strukturę jawnokrystaliczną, na przykład: granit i sjenit, zaś wylewne to budowa skrytokrystaliczna, bo nie miały możliwości aby mogły powstać widoczne kryształy (. Bazalt mający jednolitą ale zarazem dosyć ciemne zabarwienie).

Pewna grupa skał w wyniku działania przede wszystkim wysokiej temperatury, ciśnienia, na przykład na dużych głębokościach pod ziemią , może zmienić wewnętrzną strukturę inaczej mówiąc ułożenie warstw skalnych oraz skład chemiczny. Takie przeobrażanie skał odbywa się najczęściej podczas ruchów górotwórczych , powstają skały metamorficzne, należą tutaj np. gnejs i marmur, kwarcyty oraz łupki Zazwyczaj właściwości skały o jej odporności. Dlatego też rzeźba terenu jest uzależniona od rodzaju skał. Skały są niezwykle ważne dla przemysłu np. przeobrażone o dużej twardości są wykorzystywane w budownictwie, zaś skały osadowe w energetyce przede wszystkim węgiel kamienny i ropa naftowa oraz wapienie ( przemysł chemiczny, a skały przeobrażone w dekoratorstwie. Minerały i skały możemy poznawać określając ich specyficzne cechy w terenie, albo bardziej precyzyjnie stosując różne związki chemiczne, np. kwas solny jako odczynnik, albo przyrządy specjalistyczne laboratoryjne ( jak młotek ) by podać ich cechy chemiczne. Jest wiele sprzecznych opinii dotyczących minerałów, naukowcy twierdzą iż węgiel i ropa naftowa czy gaz ziemny są produktami organicznymi, które powstają z obumarłych organizmów żywych , dlatego nie do końca można je uznać za minerały. Bo minerał to substancja krystaliczna , a budujące go atomy mają określoną strukturę i teksturę przestrzenną. W przeciwieństwie do ciał czysto krystalicznych te ciała niekrystaliczne( amorficzne jak opal czy szkliwo wulkaniczne), nie posiada regularnie ułożonych cząsteczek.

Ze względu na sposób powstania skał, dzielimy je na: a) MAGMOWE * skały wylewne , na przykład andezyt i bazalt. * skały głębinowe, na przykład: dioryt i gabro czy granit i sjenit. b) OSADOWE * skały okruchowe , na przykład: less i piaskowiec czy żwir i zlepieniec. * skały pochodzenia organicznego, na przykład: wapienie, kreda oraz węgiel, fosforyt, ropa naftowa i gaz ziemny. * skały pochodzenia chemicznego , na przykład: sól kamienna i gips oraz anhydryty. c) METAMORFICZNE (przykładem jest: gnejs, kwarcyt oraz marmur czy łupki krystaliczne).

DANE INFORMACYJNE