stany_skupienia_zao.ppsx

CHEMIA OGÓLNA

Wojciech Solarski

STANY

SKUPIENIA

•

_{CIAŁO STAŁE}

STANY

SKUPIENIA

•

_{CIAŁO STAŁE}

•

_CIECZ

GAZ

PLAZMA

STANY SKUPIENIA



_{CIAŁO STAŁE: LÓD}



_{CIECZ: WODA}



_{GAZ: PARA WODNA}

spektrometria emisyjna ze wzbudzeniem plazmowym

Plazmowe narzędzia do cięcia metali i stopów

(stal, aluminium, miedź) o grubości 0,6 – 150 mm

ZASTOSOWANIA

ANALITYKA CHEMICZNA

UKŁAD



FAZA GAZOWA



FAZA CIEKŁA



FAZA STAŁA

FAZA – CZĘŚĆ UKŁADU, ODDZIELONA OD INNYCH CZĘŚCI GRANICAMI FAZOWYMI, W KTÓREJ

SUBSTANCJA POSIADA JEDNAKOWE WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE I CHEMICZNE

Faza

To w jakiej fazie występuje substancja zależy

od:



Siły oddziaływań międzycząsteczkowych.

Temperatura

PRZEMIANY FAZOWE

E

N

E

R

G

I

A

E

N

E

R

G

I

A

Krzywe ogrzewania i stygnięcia wody

Krzywe ogrzewania i stygnięcia wody

Ogrzewanie wody

Wrzenie wody

Topienie się lodu

Ogrz. pary

H₂O CO2

DIAGRAM FAZOWY PRZEDSTAWIA PRZEMIANY FAZOWE DOKONUJĄCE SIĘ POD WPŁYWEM TEMPERATURY I

Przejścia

fazowe

Diagram fazowy

Linie są tworzone przez punkty o określonych

parametrach p i T, w których układ osiąga

równowagę między fazami.

Diagram fazowy wody

W punkcie potrójnym wszystkie trzy fazy

znajdują się w trwałym stanie równowagi. Punkt

potrójny dla wody znajduję się przy temperaturze

0.0098 C 610 Pa.

Diagram

fazowy wody

T(°C) P(hPa)

Wrzenie

100

1013,25

Krzepnięcie

0

1013,25

Punkt potrójny

0.0098 6,10

T(°C) P(hPa)

Wrzenie

100

1013,25

Krzepnięcie

0

1013,25

Punkt potrójny

0.0098 6,10

GAZ

Model gazu doskonałego można scharakteryzować następującymi założeniami:

1. Gaz składa się z cząsteczek (atomów) będących w nieustającym, przypadkowym ruchu.

2. Cząsteczki (atomy) można traktować jako punkty bezwymiarowe. Można zaniedbać wymiary cząsteczek. Średnica cząsteczek (atomów) jest znacznie mniejsza od średniej drogi między zderzeniami.

3. Zderzenia cząsteczek i atomów są „zderzeniami sprężystymi”.

GAZ

Prawa gazu doskonałego Prawo Avogadra

Jednakowe objętości różnych gazów znajdujących się pod tym samym ciśnieniem i w tej samej temperaturze zawierają jednakową liczbę cząsteczek.

Z prawa tego wynika, że jednakowa liczba moli różnych gazów w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury zajmuje tą samą objętość.

Objętość jednego mola gazu doskonałego tzw. objętość molowa, w warunkach normalnych wynosi:

Liczba cząsteczek (atomów) w jednym molu nosi nazwę liczby Avogadra i wynosi:

T =273K, p = 101325 Pa

N_A = 6,023 * 1023

Objętość molowa = 22,4 dm3

Równanie stanu gazu doskonałego

Równania opisujące zachowanie się gazów wczasie przemian: izotermicznej, izobarycznej i izochorycznej można sprowadzić do ogólnego równania stanu gazu doskonałego.

const

T

V

p

T

V

p





GAZ

doskonały

Równanie stanu gazu doskonałego

const

T

V

p

T

V

p





nR

T

pV



Równanie Clapeyrona

GAZ

doskonały

GAZ doskonały pV=nRT

1

GAZ

rzeczywisty

W niskich temperaturach (mała energia kinetyczna cząsteczek) i przy wysokich ciśnieniach (duże zagęszczenie cząsteczek) nie można zaniedbać ani wymiarów cząsteczek ani ich wzajemnego oddziaływania.

GAZ

rzeczywisty

RÓWNANIE VAN DER WAALSA

gaz rzeczywisty

nRT

pV









V

n

b



nRT

V

a

n

p



*



*



Ciecze

Cząsteczki są w stałym

ruchu

Oddziaływują na siebie

siłami

międzycząsteczkowymi

Odległości

międzycząsteczkowe są

znacznie mniesze niż w

gazach



Ciecze są praktycznie

nieściśliwe



Ciecze, w odróżnieniu do

gazów, nie wypełniają

całej objętości zbiornika

Napięcie powierzchniowe

Własności cieczy

Na skutek oddziaływań

międzycząsteczkowych na

powierzchnii cieczy tworzy się siła działająca do wnętrza cieczy.

Nadaje ona kroplom kształt kulisty. Nosi nazwę napięcia powierzchniowego , które definiujemy jak stosunek pracy

W

swobodnej powierzchni cieczy

S

Napięcie powierzchniowe

maleje wraz z temperaturą. W temperaturze krytycznej,

kiedy zanika różnica między cieczą a parą, uzyskuje

wartość równą zeru. 2

m

/

J

,

S

W





Lepkość cieczy

Istnienie sił spójności miedzy cząsteczkami cieczy powoduje, że

przesuwanie się jednych warstw cieczy względem drugich natrafia w ruchu jednostajnym na pewien opór zwany tarciem

wewnętrznym lub lepkością.

Mało ruchliwe płyny o dużej lepkości jak gliceryna czy olej to ciecze o dużym tarciu wewnętrznym.

dx

dv

S

F





PAROWANIE CIECZY

W KAŻDEJ TEMPERATURZE W CIECZY ZNAJDUJE SIĘ PEWNA LICZBA CZĄSTECZEK O

ENERGII WYŻSZEJ NIŻ

POTRZEBNA DO POKONANIA ODDZIAŁYWAŃ

MIĘDZYCZĄSTECZKOWYCH I PRZEJŚCIA W STAN GAZOWY.

W wyniku ustalenia się

równowagi dynamicznej

PAROWANIE CIECZY

Parowanie = Kondensacja

w fazie gazowej znajdzie się pewna ilość cząsteczek cieczy.

Ilość ta zależy od rodzaju cieczy i temperatury. Ciśnienie fazy

gazowej w warunkach równowagi nosi nazwę prężności pary

WODA

H 1s

O 1s

2s

p

T

= 0

°C, T

= 100

°C,

T

= 374,1

°C, p

= 218,5 bar,

dysocjacja H

O

 H

+ OH

,

asocjacja x(H

O) = (H

O)

przewodność wł. = 4,2*10



_cm

_,



= 1,000 g/cm

, pH.

H

O

H

Wiązania wodorowe w H

₂

O



Wiązanie O—H jest spolaryzowane, tzn

wiążąca para elektronów przesunięta jest w

stronę atomu tlenu



Atom tlenu posiada 2 pary wolnych elektronów

Wiązanie wodorowe 190 pm

Poniżej temperatury 0°C powstaje

krystaliczna struktura

lodu

.

Kryształ lodu posiada objętość większą niż ta sama ilość

ciekłej wody, zatem ma mniejszą gęstość.

O budowie krystalicznej

-metale

-niektóre mat. ceramiczne -niektóre polimery -złożone struktury -szkła

Si

Oxygen

Ciała stałe

O budowie niekrystalicznej

Ciała stałe

O budowie krystalicznej

Amorficzne - bezpostaciowe

Ciała amorficzne

CIAŁO STAŁE

Ciałem stałym nazywamy zbiór cząsteczek lub atomów

oddziaływujących ze sobą tak silnie, że wszelkie ruchy translacyjne względnie rotacyjne cząsteczek (atomów) są niemożliwe. Cząsteczki (atomy) ciała stałego mają tendencję do zajmowania ściśle określonych miejsc w przestrzeni co różni stan stały od stanu gazowego i ciekłego.

CIAŁO STAŁE

SIEĆ KUBICZNA SIEĆ KUBICZNA _PŁASKO

CENTROWANA SIEĆ KUBICZNA

PRZESTRZENNIE CENTROWANA

CIAŁO STAŁE

Ruch cząsteczek i atomów w stanie stałym sprowadza się wyłącznie do ruchów oscylacyjnych wokół ich położenia równowagi. Zbiór cząstek o regularnym ułożeniu w przestrzeni nosi nazwę KRYSZTAŁU

Struktury krystaliczne węgla - alotropia

Diament

CIAŁO STAŁE

BADANIE STRUKTURY METODĄ

DYFRAKCJI RENTGENOWSKIEJ

Kryształ molekularny

W węzłach sieci znajdują się atomy lub cząsteczki. Siłą wiążącą są oddziaływania międzycząsteczkowe.

Kryształ metalu

Elektrony walencyjne atomów metalu mogą swobodnie poruszać się między dodatnimi rdzeniami atomowymi stanowiąc tzw. zdelokalizowany gaz elektronowy. Uporządkowany ruch elektronów to przepływ prądu elektrycznego.