stany skupienia materii chemia stosowana I temat: stany skupienia materii

Dlaczego płatki śniegu są sześciokątne? Czy gęste ciecze mają dużą gęstość? Dlaczego krople wody są kuliste? Dlaczego nie woskuje się szyb w samochodach?

podział materii wg stanów skupienia gazy brak określonego kształtu i objętości brak określonego kształtu określona objętość ciecze ciała stałe określony kształt i objętość „prawdziwe” ciała stałe anizotropowe krystaliczne ciała szkliste (ciecze przechłodzone) izotropowe bezpostaciowe (amorficzne)

ciała krystaliczne: uporządkowana sieć przestrzenna wyróżnione kierunki w przestrzeni (np. właściwości optyczne, magnetyczne, łupliwość, rozszerzalność termiczna) elementy symetrii (2-, 3-, 4- i 6-krotne)

kryształy molekularne – pojedyncze cząsteczki nie powiązane ze sobą (gazy szlachetne, O2, N2, CO, CH4, CCl4, SF6, siarka, związki organiczne) kowalencyjne – wszystkie atomy połączone wiązaniami (węgiel - diament, krzem, german, węgliki, borazon) jonowe – cząsteczki występują w postaci pojedynczych jonów, anionów i kationów przyciąganych siłami Coulomba (większość soli) metaliczne – w sieci występują pojedyncze atomy i kationy, pomiędzy nimi tzw. „gaz elektronowy”

struktury krystaliczne chlorek sodu chlorek cezu

struktury krystaliczne miedź węgiel (diament) węgiel (grafit)

struktury krystaliczne woda źródło: http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/photos/photos.htm

właściwości ciał stałych (krystalicznych)

ciecze Zanika uporządkowana sieć krystaliczna. Siły międzycząsteczkowe utrzymują ciecz w postaci fazy skondensowanej. gęstość, r (g·cm–3) piknometr areometr

ciecze lepkość dynamiczna, h (m) (Pa·s) siła potrzebna do zwiększenia prędkości warsty cieczy w stosunku do warstwy sąsiedniej wiskozymetr Ostwalda

ciecze napięcie powierzchniowe, s (J·m-2) praca zwiększenia powierzchni swobodnej cieczy Najmniejszy stosunek powierzchni do masy ma kula. źródło: http://www.arbiter.pl/galeria/stock-photo

pomiar napięcia powierzchniowego metodą kapilarną ciecze napięcie powierzchniowe, s (J·m-2) pomiar napięcia powierzchniowego metodą kapilarną kąt zwilżania

gazy p·V = n·R·T Model gazu doskonałego: 1) cząsteczki mają zerową objętość, 2) masa cząsteczek jest skupiona w punktach matematycznych, 3) cząsteczki nie oddziałują na siebie, 4) zderzenia są doskonale sprężyste, 5) ruch cząsteczek jest jednostajny i prostoliniowy, 6) w gazie nie zachodzą reakcje chemiczne. równanie stanu: p·V = n·R·T p·Vm = R·T stała gazowa R = 8,3144 J·mol–1K–1

gazy Vm = R·T p r = = = M·p R·T m V M Vm objętość molowa gazu doskonałego: pod ciśnieniem 1 atm (101325 Pa): 22,41 dm3/mol w 0°C (273,15K) 24,47 dm3/mol w 25°C (298K) 30,62 dm3/mol w 100°C (373K) Vm = R·T p warunki „normalne” gęstość gazów: r = = = M·p R·T m V M Vm w warunkach normalnych: wodór, H2 0,090 kg/m3, tlen, O2 1,428 kg/m3, azot, N2 1,250 kg/m3, metan, CH4 0,716 kg/m3, chlor, Cl2 3,163 kg/m3, etanol 2,011 kg/m3,

gazy rzeczywiste van der Waals (1873) równanie wirialne: Cząsteczki mają pewną objętość. Cząsteczki przyciągają się wzajemnie, zmniejszając parcie na ścianki naczynia, co obniża rzeczywiste ciśnienie. Oddziaływania międzycząsteczkowe maleją szybko z odległością. równanie wirialne:

Dlaczego płatki śniegu są sześciokątne? Czy gęste ciecze mają dużą gęstość? Dlaczego krople wody są kuliste? Dlaczego nie woskuje się szyb w samochodach?