www.eaei-ttu. extra .hu1) Elementide
omaduste perioodilisusseadus:
Keemiliste elementide ja
nendest moodustunud liht- ja lihtsamate
liitainete omadused on perioodilises sõltuvuses elementide aatomite
tuumalaengust (elementide aatommassidest). (Iga periood v.a. esimene
algab aktiivse metalliga, lõpeb väärisgaasiga. Periodi piires
elementide järjenumbri kasvamisel nõrgenevad metallilised ja
tugevnevad
mittemetallilised omadused. Suurtes perioodides nii pea-
kui ka kõrvalalarühmade elementide omadused korduvad
perioodiliselt. Kahe esimese peaalarühma elemendid asuvad perioodi
paarisarvulistes, ülejäänud paarituarvulistes ridades.
Paarisarvulistes ridades on ülekaalus metallilised omadused.
Metallilised omadused tugevnevad peaalarühmas ülalt alla,
mittemetallilised omadused aga nõrgenevad. VII peaalarühmas on
tüüpilised mittemetallid. Alates III peaalarühmast nim suurte
perioodide paarisarvuliste ridade elemente siirdeelementideks.
Kõikides väikestes perioodides kasvab vasakult paremale liikudes
elektronide arv aatomi välisel energia tasemel. Aatomite
elektronkihtide perioodiline kordumine elementide järjenumbri
kasvamisel toob endaga kaasa isoleeritud aatomite kogumi perioodilise
kordumise.) Arv/kasut: kui
otsime mõnda elementi mendelejevi
tabelist või tahame kirja panna reaktsiooni võrrandit.
Massi
jäävus kinnises süsteemis:
süsteemi kogumass, mis koosneb aine massist ja süsteemi energiale
vastavast mssist, on ajas muutumatu suurus. (reaktsioonist osa võtnud
ainete mass võrdub reaktsiooni saaduste massiga.)Tavaliste
keemiliste reakt. Puhul massi
muutustega (~10-9g)
ei arvestata).
Aine
koostise püsivuse seadus:
igal keemilisel ühendil on kindel kvalitatiivne ja kvantitatiivne
koostis, see ei sõltu ühendi saamisviisist.
Daltoniidid -ühendid
mille puhul see seadus kehtib nt: C+O2CO2,
CaCO3CaO+CO2
Bertolliidid
-ühendid, millede puhul see seadus ei kehti. Tahkete ainete korral
see seadus tihti ei kehti, st. koostis oleneb saamisviisist. Nt:
FeS0,95
, Fe0,95S
, CaO0,98
, Ca0,99O
jt.
Faraday seadused:
I
Elektrolüüsil eraldunud aine mass on võrdeline voolutugevusega (I)
ja elektrolüüsi kestvusega (t) – seega elektrolüüti läbiva
elektrihulgaga – I ∙ t
II
Võrdsete elektrihulkade (I ∙ t) mõjul elektrolüüsil eraldunud
erinevate ainete masside m1 ja m2 suhe võrdub vastavate ioonide
molaarmasside ja ioonlaengute jagatiste suhtega.
Archimedese seadus:
Vedelikku/gaasi asetatud kehale mõjub üleslükkejõud, mis võrdub
keha poolt välja tõrjutud vedeliku/gaasi kaaluga.
2) Aine
on osake, mis omab nii massi kui mahtu, ta võib esineda puhtana
(suhteline mõiste) kui ka ühendites.
Materjal
on
aine, mille töötlemisel (
kasutamisel ) ei esine arvestatvaid
keemilisi muutusi (nt:
alumiinium pottidena, metallid, looduslikud ja
sünteetilised kivimid,
pooljuhid ).
Kemikaal -aine, mida kasut või valmist (toodetakse) keemilises protsessis.
Mineraal
–
anorg aine, mida leidub looduses.
Eksisteerimise olekud :
gaasid ja
aurud :
gaasid-ained,
mis on tavatingimustes täielikult gaasilises olekus (nt: He, H2).
Aurud-gaasilises
olekus olev aine, mis tavatingimustes eksisteerib ka vedelas või
tahkes olekus (nt: veeaur,
jood J2).
Kõiki
gaase ja aurusid on võimalik viia rõhu tõstimse ja
temperatuuri alandamisega vedelasse ja tahkesse olekusse. s.t. et ka
gaasidel on sulamis- ja
keemistemperatuur .
Vedelikud
- ained, mis
voolavad raskujõu mõjul. Temperatuuri tõstmisel
hakkavad vedeliku osakesed kiiremini liikuma ja nende tõukejõud
ületavad tõmbejõud, mistõttu osa neist väljub vedelikust e.
aurustub. Temperatuuri alandades igale
vedelikule iseloomulikul
temp-l osakeste tõmbejõud ületavad tõukejõud ning vedelik
tahkub. Moodustuvad kas
kristallid või
amorfse aine osakesed.
Viskoossus
– takistus voolamisele, st mida väiksem viskoossus, seda kiiremini
voolab; määratakse vedeliku väljavoolamise kiirusega anumast läbi
peenikese ava; temp tõstmisega visko väheneb.
Pindpinevus
– jõud, mis rakendub vedeliku pinnaosakestele ja on suunatud
vedeliku mahu sisse. Vedeliku pinnaosakestele mõjuvad jõud on
väljastpoolt tasakaalustamata ning seetõttu omab pind teatud
energiat (ka tahke aine puhul).
Tingituna pindpin-st püüab vedelik
võtta max-lt kera kuju.
Tahked ained:
osa on võimalik temp. tõstmisega üle viia vedelasse ja gaasilisse
olekusse, osa ainult vedelasse.
Ainete
ja materj omadused
sõltuvad nende elementkoostisest ja struktuurist
.
Klassifikats
toimub alati mingi kindla tunnuse alusel, sama ainet võib
klassifits-da eri tunnuste järgi, s.t. aine võib eri tunnuste
alusel
kuuluda samaaegselt erinevatesse klassidesse (joonis).
Ainete
ja materjalide tähistamine:
1
)
Nimi
a)
nimi ei anna infot ei aine päritolu, kasutamise ega omaduste kohta.
(nt: kõikde elementide nimed, kriit,
malm ,
lubi , vesi jne). b) nimes
sisaldub mingisugune info selle aine kohta (nt:
lubjakivi ,
sooraud ,
tsinkvalge,
seebikivi jne). c) Kaubanduslik (
kommerts ) nimetus.
Reeglina ei sisalda mingisugust infot (nt: sünteetilised
kiudained ,
määrdeõlid,
plastmassid ). 2)
Valem
a)
empiiriline (lihtsaim) näitab ühendisse kuuluvate aatomite arvu
vahekorda vähimate täisarvudega, ka elementide gruppide omavahelist suhet
(nt: CH3
Br, C6H6,
H2S)
erandjuhul valem väljendab ainult molekulide koostist (gaasid,
vedelikud, molekulvõrega tahked ained) (nt: N2,
CH4,
HCl,
CH3COOH ).
Tahkete ioonkristallvõredega ainete puhul molekule ei eksisteeri. b)
struktuurvalem lisaks
elementide ja elementide gruppide näitab ka kuidas need on omavahel
seotud. O=C=O
3)
Tähtede
ja numbrite
kombinatsioon:
saab identifitseerida käsiraamatute abil (nt:
roostevaba teras, 301,
302, 304, CT.3, CT.45) (E 100-199 toiduvärvid).
4)
Nomenklatuurnimetused:
kokkulepitud on
puhaste ainete nimetused. Välja on need töötatud
organisatsiooni JUPAC poolt (nt: H2SO4-
tetraoksasulfaat(VI)
vesinik , „väävelhape” on lubatud)(jooonis)
3)
Lihtaine
hapnik
O2,
osoon, raud Fe, süsinik (ühe sama elemendi).
Liitaine -
ühendid, mitu erinevat elementi. H2O,
NaCl. Puhas
aine-
põhiainet on 99,9999% (lisandeid on 0,0001%). Puhas aine –
põhiainet on 95%.
Materjal-
aine, mille töötlemisel (kasutamisel) ei esine arvestatvaid
keemilisi muutusi (nt: alumiinium pottidena, metallid, looduslikud ja
sünteetilised kivimid, pooljuhid).
Homogeenses
segus
või süsteemis on süsteemi (segu) keemiline koostisja struktuur
süsteemi mistahes osas ühesugune
.
Heterogeenne segu
või süsteem koosneb kahest või enamast kas keemilise koostise või
struktuuri poolest
erinevast homog osast (faasist)
Faas
on
heterogeense süsteemi üks homog osa.
Faasid võivad erineda
üksteisest füüsikalise oleku (tahke, vedel,
gaas ), keemilise
koostise või struktuuri poolest, s.t.
faaside vahel on piirpinnad.
Süsteem
on
ruumi osa, mis võib olla piiratud piirpindadega (suletud süsteem)
või mitte (avatud süsteem
).
Keemilise
reaktsiooni
kiirus
– ajaühikus ruumalaühiku kohta tekkinud reageerinud aine hulk.
Mõõdetakse reageerivate ainete kontsentrasiooni muutusega
ajaühikus.
Reaktsiooni
kiirus oleneb:
1)homogeenses
süsteemis:
a)temperatuurist (temp. kasvades reaktsiooni kiirus kasvab)(van’t
Hoffi reegel: temperatuuri tõusu 100
võrra kasvab reaktsiooni kiirus 2-4 korda), b)kontsentratsioonist
(konts. kasvades reaktsiooni kiirus väheneb, sest vahele tekib aine,
mis
segab edasist reaktsiooni (nt:
betoon õhus)), c)gaaside ja
aurude korral nende rõhust. 2)heterogeenses
süsteemis:
a,b,c + d) faaside kokkupuutepinna
suurusest (suurendad pinda siis
kiirus suureneb), e)reaktsiooni produktide diffusiooni kiirus faaside
kokkupuutepinnalt nende sügavusse, f)2-aatomiliste gaaside
dissotsiatsioonienergiast. Näiteks: A+B=AB, v=k*[A]*[B], kus k-
reaktsiooni kiiruskonstant ja [A], [B]- reageerivate ainete
kontsentratsioonid mol*dm-3.
Keemilise reaktsiooni kiirus n jääva temperatuuri puhul võrdeline
reageerivate ainete kontsentratsioonide korrutisega: mA+nB=pC,
v=k*(A)m
*(B)n
(üldjuhul).
4)
Ainete
valemite mõiste:
1)Empiiriline valem näitab
ühendisse kuuluvate aatomite arvu vahekorda vähimate täisarvudega, ka elementide gruppide omavahelist suhet.
CH3Br , C6H6, H2C
Ernadjuhul väljendab valem
ainult molekulide koostist: N2, CH2, Hcl
2)
Struktuurivalem lisaks
elementide ja elementide gruppide suhetele näitab ka kuidas
need on omavahel seotud.
Keemiline reaktsioon -
protsess kus tekib uus aine. Selle käigus katkeb vähemalt üks ja
tekib juurde vähemalt üks uus keemiline side erinevate elementide
vahel.
1.
Ühinemisreaktsioon:
mood. kahest või enamast lähteainest üks uus- H2+Cl2=2HCl
2.
Lagunemisreaktsioon:
moodustub ühe aine lagunemisel ja tekib 2 või enam uut ainet-
Cu(OH)2=Cu+ H2O
3. Asendusreaktsioon :
asendavad lihtaine
aatomid ühendi koostises oleva elemendi aatomeid-
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
4
. Vahetusreaktsioon :
moodustub kahest liitainest koostisosade vahetamise tulemusena, tekib
2 uut lihtainet- BaCl2+Na2SO4=BaSO4+
2NaCl 5
. Redoksreaktsioonid :
Klassifitseerimine käib mitmete tunnuste järgi, kuid oluliseim on
oksüdatsiooni astmete järgi: a)kui reaktsiooni käigus muutub
vähemalt ühe elemendi aatomite oksüdatsiooniaste, nim reakt
redoksreaktsiooniks b)kui ei muutu nimet seda reaktsiooni mingiks
teiseks reaktsiooniks
Keemilise reaktsiooni võrrand
näitab ära alg-ja lõppproduktid. Paremal pool on lähteained ja
vasakul
saadus . Kõigepealt kirjutatakse lähteained, siis saadus ja
seejärel tasakaalustatakse, nii et mõlemal pool oleks kõiki
sümboleid võrdselt.
Keemilise
reaktsiooni võrrandeid jaotatakse:
a) Molekulvõrrand-näitab ära reaktsioonis osalevad ained ja
saaduse-
NaOH +HCl=NaCl+H2O
b)ioonvõrrand- näitab mis
ioonid omavahel reageerivad-OH+H=H2O
5).
Vesilahus -lahustiks
on alati vesi, vaatamata tema sisaldusele lahuses.
Iseloom:
vedelad on enamasti anorgaanilised kuid ka orgaanilised võivad olla
tuleohtlikud, toksilised ja kergesti
lenduvad .
Printsiibid :
(Sertifikaat on ainete või materjalide iseloomustus, mis neil
müümisel kaasas peab olema).
Sertifikaadis
antakse
kõige
olulisemad omadused
millele ained, materjalid või tooted peavad vastama: a)
agregaatolek n.t; b)värvus; c)tahke aine korral: osakese kuju, suurus, pinna
iseloom; d)vedelike korral: viskoossus erinevatel
temperatuuridel ;
e)tihedus; f)sulamistemp.,
keemistemp . g)koostis: kas elementide või
ainete sisaldus, lisandainete sisaldused h) mitmesugune
lisainfo :
tule- või plahvatusohtlikkus,
eripind , hoidmistingimused,
säilivusaeg jm.
6)
Aatom -keemilise
elemendi väikseim osake, mis koosneb positiivse laenguga tuumast ja
seda ümbritsevast elektronkattest. Tal on elemendile
omased keemil
omadused.
Elektron -
negatiivse elektrilanguga püsiv
elementaarosake .
Molekul-lihtaine
või ühendi väikseim osake, mis eksisteerib iseseisvalt ja samal
ajal säilitab selle elemendi keemil omadused.
Ioon -elektriliselt
laetud osake,mis tekib siis, kui aatom loovutab või liidab ühe või
mitu elektroni,et moodustada
stabiilselt väliselektronkihti.
Jagunevad katioonideks ja anioonideks.
Ainete
valemite mõiste:
1)Empiiriline valem näitab
ühendisse kuuluvate aatomite arvu vahekorda vähimate täisarvudega, ka elementide gruppide omavahelist suhet. CH3Br, C6H6, H2C
Ernadjuhul väljendab valem
ainult molekulide koostist: N2, CH2, Hcl2)Struktuurivalem lisaks
elementide ja elementide gruppide suhetele näitab ka kuidas need on
omavahel seotud.
Mool -
aine hulga SI ühik. Aine hulk, mis sisaldab 6,02*10²³ mistahes
aine osakest.
Avogadro arv-
osakeste arv ühe mooli kohta, mis võrdub 6,02*10²³ 1/mol
Süsteem-ruumi
osa, mis võib olla piiartud piirpindadega(suletud süsteem) või
mitte piiratud(avatud süsteem).
Homogeenses
süsteemis
või segus on süsteemi(segu) mistahes osas keemiline koostis ja
struktuur ühesugune.
Heterogeenne
süsteem
või segu koosneb kahest või enamast kas keemilise koostise või
struktuuri poolest erinevast homogeensest osast(faasist)
Faas-ühtlane
piirpindadega eraldatud süsteemi osa. Faas on heterogeense süsteemi
üks homogeennne osa. Faasid võivad erineda üksteisest füüsikalise
oleku, keemilise koostise või struktuuri poolest s.t et faaside
vahel on piirpinnad.
Hapete
ja aluste tugevuse
määrab
hapete ja aluste dissotsatsiooni määr. Tugevad alused ja
happed on
täielikult dissotseeruvad. Nõrkade korral on see osaline. Hapete ja
aluste tugevusest sõltub nende reaktsiooni võime. pH-iseloomustab
vesinikioonide sisaldust lahuses. Näiteks NaOH pH on 25c juures 14,0
Naatriumfosfaadi pH on aga 12,0. Soolhappe pH on 1,0.
7)
Gaas
– aine.mis normaalrõhul ja toatemperatuuril on täielikult
gaasilises olekus.
Ideaalne
gaas
– mudelgaas, milles kõik osakesed mono-
osakestena , täielikult
kokkusurutav .
Aurud
–
gaasilises olekus olevad ained, mis tavatingimustes on kas vedelas
või tahkes olekus. Gaaside kõige iseloomulikumaks omaduseks on
nende kokkusurutavus ja võime paisuda. Gaasidel ei ole kindlat kuju,
nad täidavad anuma, võttes selle kuju. Gaasi ruumala ühtib anuma
ruumalaga, milles ta asub. Ruumala sõltub toatemperatuurist ja
rõhust. Gaas avaldab anuma seintele püsivat rõhku, mis on kõikides
suunades ühesugune. Gaaside seadused – matemaatilised suhted
gaaside temperatuuril rõhu ja ruumala vahel. Gaaside käitumist
iseloomustatakse
kriitilise temperatuuri ja rõhuga.
Sublimatsioon
– kõiki gaase ja aure on võimalik viia rõhu tõstmisel ja temp
alandamisel vedelasse ja tahkesse olekusse.
Kriitiline
temp-
temp. millest kõrgemal ei saa gaasi veeldada rõhu suurendamisega
.
Kriitiline
rõhk
-HK-rõhk,
mille korral gaas on nii vedelas, kui gaasilises olekus, s.t. vedela
ja gaasilise oleku vahel on tasakaal. Kui muuta temperatuuri ja
rõhku, siis on gaase ja aure vedelasse ja sealt edasi tahkesse
olekusse. Sellest järeldub ,et neil on sulamis-, keemis-,
veeldumistemperatuur.
Normaaltingimused:
P=101325Pa=1atm=760mmHg, T=273 K=0C.
Osarõhk-
rõhk, mida vaadeldav
komponent omaks, kui ta antud temperatuuril üksi täidaks kogu segu ruumala.
Clapeyroni võrrand:
PV=nRT(R=8,314 J/K*mol), Lussaci võrrand: P0*V0/T0=P1*V1/T1.
Tihedus
on suurus, mis on võrdne ruumala ühikus olevate osakeste arvuga.
Tihedus on ka mass ruumala ühikus =m/v =Kg/m3
kohta Tihedust saab arvutada teades gaasi või auru ja tema massi,
saame arvutada mitu mooli gaasi on. Moolide arvust leiame osakeste
arvu ja konsentratsiooni ja sealt tiheduse. Ühe mooli gaasi või
auru ruumala norm. tingimustel on 22,4. Kehtib seoses moolide arvu ja
suurusega n=V/22,4 dm3/mol.
8)
Veeauru kogust õhus väljendatakse kahel viisil: a)
Absoluutne
niiskus
(g H2O*m-3)
b)
suhteline
niiskus
(%). Suhtelist niiskust õhus arvutatakse kahel viisil: 1)Tegelik
veeauru rõhk temperatuuril tX
/
Küllastatud veeauru rõhk samal temp.-l*100=% 2) Tegelik veeauru
sisaldus temp. tX
, g H2O*m-3/
Maksimaalne veeauru sisaldus samal temp. , g H2O*m-3
*100=%. Tempil., mille juures õhus olev veeaur kondenseerub (kaste,
härmatis), nim. kastepunktiks. Veeaur kondenseerub siis, kui veeauru
osarõhk õhus ületab küllastatud veeauru rõhu antud tingimustel,
s.o. tempil ja rõhul.
Kastepunkt -
on temp., mille juures atmosfääri tavarõhu (ca 95-105 kPa) korral
moodustub
kondensaat . Rõhu kastepunkt- on temp., mille juures
tavarõhust erinevate rõhkude juures hakkab õhus olev veeaur
kondenseeruma. Enamasti vajalik arvutada rõhku, mille juures õhu
komprimeerimisel hakkab veeaur kondenseeruma ja kui palju moodustub
kondensaati.
Kondensaadi koguse( hulga) arvutusvõrrand tuleneb
Boyle `i- Mariotte seadusest:(1)
pH2O/Püld=V
H2O/
100, mille järgi veeauru osarõhu suhe üldrõhku on võrdne veeauru
osaga 100-s mahuühikus õhus. Kui võrrandi mõlemaid pooli
korrutada 100-ga, võrdub veeauru osarõhk õhus (gaasisegus)
protsentides veeauru sisaldusega mahuprotsentides õhus või
gaasisegus. Kuna õhu komprimeerimisel veeauru
mahuprotsent ei muutu seni, kuni veeaur ei kondenseeru, tuleneb võrrandist (1):
pH2O/Püld=pH2O,küll./Püld,
kompr..
Selle võrrandi abil saab arvutada rõhu, mille juures hakkab
komprimeeritavas õhus sisalduv veeaur kondenseeruma. Õhu
kokkusurrumisel suureneb üldrõhu suurenemisega ka veeauru osarõhk
õhus, sest veeauru osarõhu osa suurus ei muutu. Üldrõhul, mille
juures veeauru osarõhu suurus ületab küllastatud auru rõhu
suuruse sellel tempil, hakkab veeaur kondenseeruma.
9)
Vedelikud
– ained ja materjalid, millised voolavad tavatingimustel raskusjõu
mõjul.
Vedelikus on osakesed pidevas soojusliikumises, sellest
tingituna on kõigil osakestel Ekin,
mis pole kõigil ühesugune. Need osakesed, mille Ekin
on
keskmisest E-st suurem, ületavad naaberosakeste külgetõmbejõu ja
eralduvad pinnalt gaasilisse keskkonda. Temp vähenedes
liikumiskiirus väheneb, kui tõmbejõud osakeste vahel ületavad
tõukejõud, siis tekib osakeste vahel kindla pikkusega säde ja
selle järel moodustub vedelikus selle aine tahked osakesed. Kui temp
tõsta, siis liikumiskiirus suureneb ja iga osakene annab mingit
statistilist keskmist kin energiat. St, et üks osakeste osa liigub
kiiremini, aga teine osa aeglasemalt. Osakesed, mille kiirus on
suurem, võivad üle minna gaasilisse olekusse. Seda nähtust nim
aurumiseks
ja kuna vedeliku osakene on gaasilises olekus, siis ta omab mingit
kindlat rõhku, mida nimetatakse
aururõhuks.
Kui vedelik on kinnises süsteemis, siis mõne aja pärast saabub
tasakaal vedelikust väljuvate osakeste vahel ja sellisel juhul
vedeliku aururõhk vedeliku kohal ei muutu ja seda rõhku nim
küllastunud aururõhuks.
Tahkumine-
vedeliku üleminek vedelast tahkesse (põhjuseks on näiteks temp
langemine ).
Keemine
– kui küllastunud aururõhk on võrdne välisrõhuga või ületab
selle, siis aurumullid vedelikus
paisuvad pinnale. (vedelik võib
aurustuda mitte ainult oma pinnalt vaid kogu oma ruumala ulatuses).
Kui välisrõhk langeb, siis langeb ka keemistemp ja sulamistemp.
Kondenseerumine
– aurustumise
vastand , osakesed lähevad gaasilisest olekust
vedelasse. Toimub süsteemi jahutamisel või kui välisrõhk suureneb
küllastunud aururõhust.
Kondensaat
–
kondens -protsessi
produkt .
Vedelike lenduvus
– ühel ja samal temp sõltub nende vedelike keemistemp aurude
difusiooni kiirusest ümbritsevasse keskkonda. Lenduvusest saab
rääkida aint lahtises süsteemis. Mida madalam temp, seda suurem
lenduvus.
Vedelik
vedelikus
– sarnased vedelikud lahustuvad teineteises igas vahekorras. Temp.
tõusuga suureneb
lahustamine .
Tahke
aine vedelas
– absoluutselt mittelahustuvaid aineid pole olemas; rõhk olulist
mõju ei avalda.
Lahustuvus suureneb temp tõusuga, kui protsess on
endotermiline . Väheneb temp tõusuga, kui protsess on eksotermiline.
Lahustuvuse temp sõltuvus väljendab lahustuvuse temp muutmisel.
(joonised)
10)
Vedelikud
– ained, mis voolavad raskusjõu mõjul.
Voolamine
–
osakeste ühesuunaline liikumine üksteise suhtes ja pinna suhtes.
Viskoossus
–
takistus voolamisele, st mida väiksem on viskoossus, seda kiiremini
vedelik voolab; määtatakse vedeliku välja
voolamise kiirusega
anumast läbi peenikese toru. Temp tõusuga viskoossus väheneb ja
vastupidi. Viskoossuse arvutamiseks vaja temp sõltuvust.
Pindpinevus
– jõud, mis rakendub vedeliku pinnaosakestele ja on suunatud
vedeliku mahu sisse. Vedeliku pinnaosakestele mõjuvad jõud on
väljastpoolt tasakaalustamata ning seetõttu omab pind teatud
energiat (ka tahke aine puhul). Tingituna pindpinevusest püüab
vedelik võtta max-lt kera kuju.
Välisteguritest
mõjutavad vedelike voolavust: pinnakõrguste erinevused (seega
raskusjõud); temp;
kohesiooni ja adhesiooni jõud,
kapillaarsus .
Vedelik
tahke aine tasasel pinnal
– märgab:
tahke aine pind tõmbab vedeliku osakest tugevamalt, kui vedelik ise;
tõuseb mööda pragusid ja kapillaare üles (tõusu kõrgus on
pöördvõrdeline kapillaari
raadiusega h=2/gr);
ei
märga:
vedelikuosakeste omavahelilsed jõud on tugevamad, kui vedeliku ja
tahke aine vahelised jõud
.
Vedeliku
ja tahkiste vastastikust toimet
on
võimalik juhtida nii: *vähendatakse vedeliku
pindpinevust ()
või suurendatakse lisades pindaktiivseid aineid (
seep , Na-ja
K-
fosfaadid ); *muudetakse
tahkise pinnaenergiat; *tehakse mõlemat
eelnevat .
Hüdrofobisaator
–
vett tõrjuv aine (tahke aine pind määritakse sellega, et muuta ta
pinnaenergiat: näit manteetähistused).
Osmoos
– molekulide ühesuunaline difundeerumine läbi poose vaheseina,
kui vaadeldav vedelik on
poorse seinaga
anumas teise vedeliku sees.
Osmootne rõhk: p=RT/V
RTM (R on universaalne gaasikonstant). Näit: looduses on osmoosseks
anumaks rakk.
Betoonid võivad osutuda poorseteks, et leiab aset
osmoos. Mitmesugused läbivate pooridega
ehitusmaterjalid .
Keraamilised tooted st. põletatud
savid .
11)
Lahused
– kahe või enama puhta aine homogeensed
segud (võivad olla
vedelas, gaasilises või tahkes olekus)
Lahusti
–
üldjuhul see aine, mida on rohkem massi- või mahu%-des (
erand :
vesilahused – olenemata vee kogusest, on lahustajaks vesi). Vahuks
nimetatakse
vedelikus
lahustunud gaasi,
suspensiooniks
vedelikus
lahustunud tahket
ainet ja emulsiooniks vedelikus segunenud
mitte
lahustuva vedeliku
segu.
Vedelate lahuste
klassifikats
– küllastamata:
kui vedelasse lahusesse
viidud väike kogus ainet selles veel
lahustub. Kui aine enam ei lahustu, siis on lahus küllastunud;
küllastunud:
sisaldab lahustunud ainet hulgas, mis antud tingimustel (kindel rõhk
ja temp) võib maksimaalselt lahustuda; sel juhul tekib tasakaal
lahusesse läinud aine ja eraldi faasi jäänud aine vahel.
Aine
lahustuvuse määrab
ära küllastunud aine kontsentrats.
Küllastatuse
astme väljendamine:
(tegelik kons-küllastunud kons)/küllastunud kons.
Üleküllastatud
lahus
– kui lahusesse viidud kristallike kutsub esile lahustunud aine
kristallisatsiooni.
Temp
sõltuvus
–
soolad : temp tõuseb, siis lahustuvus suureneb (KCl); erandid:
tseeriumsulfaat (temp tõuseb, lahustuvus langeb). Temp tõstm
kiirendab lahustuvust ja seega ka küllastunud lahuse saamist
.
Keemine
– vedelik
keeb , kui küllastatud auru rõhk saab võrdseks
väliskeskkonna rõhuga.
Külmumine
– temp alandades igale vedelikule iseloomulikule temp-le osakeste
tõmbejõud ületavd tõukejõu ning vedelik tahkub (moodustuvad
kristallid või
amorfsed ained).
Auru
rõhud
–
kuna
vedeliku osakene on gaasilises olekus, siis ta omab mingit kindlat
rõhku.
Tahkete
ainete lahustuvus suureneb temperatuuri tõustes. Gaaside korral
lahustuvus väheneb
vedelikes (rõhu tõstmisel aga suureneb).
Vedelike
keemisel lähevad selle molekulid üle gaasilisse olekusse
kogu vedeliku mahu ulatuses.
Aurumine toimub ainult vedeliku pinnal
.
Vee karedus
– iseloomustab Ca2+
ja
Mg2+
-soolade
sisaldust vees.
Üldine
karedus
– Ca ja Mg ioonide kogusisaldus vees. See omakorda jaguneb
karbonaatseks kareduseks ja mittekarbonaatseks kareduseks.
Karbonaatne karedus määratakse CO32-
ja
HCO3 -
ioonide summaarse sisalduse põhjal. Tavaliselt on loodusliku vee
karedus põhiosas tingitud
karbonaatsest
karedusest,
mida nim ka
mööduvaks,
sest vee keetmisega saab
karbon karedust oluliselt vähendada. Kare
vesi tekitab kuumutamisel-
keetmisel katlakivi
väljasadenevad
ühendid CaCO3
ja Mg(OH)2
ongi katlakivi peamised komponendid.
Kui
Ca ja Mg ioone on vees
liias võrreldes HCO ioonidega, siis esineb ka
mittekarbonaatne karedus, mis on tingitud vees lahustunud Ca ja Mg
sulfiidsetest ja kloriidsetest
mineraalidest . Mittekarbonaatne
karedus=üldine karedus- karbonaatne karedus. Seda nim ka püsivaks
kareduseks, sest ei kõrvaldu keetmisel.
Vee üldine karedus- mööduv
karedus= jäävkaredus.
12)
Lahustumine
–
ühe aine osakesed liiguvad teise aine osakeste vahele
.
Lahusti
lahustamisomadused sõltuvad:
*lahusti molekulide polaarsusest; *lahustatava aine struktuurist. On
erinev, kas ained lahustuvad või reageerivad.
Lahustamise
põhireegel
– sarnane
lahustab sarnast, st lahusti molekulide omadused on
sarnased (lähedased) lahustatava aine molekulide omadustega.
Polaarsetes
lahustites (H2O,
CH3COOH)
lahustuvad reeglina hästi ioonvõrega kristallid (soolad),
mittepolaarsetes ja nõrgalt polaarsetes enamasti
orgaanil ained.
Tahketel
ainetel
lahustuvus temperatuuri tõusuga suureneb
,
gaaside
lahustuvus
vedelikes aga väheneb. Rõhu tõstmisel gaaside lahustuvus suureneb.
Ei ole olemas absoluutselt lahustunud ja absoluutselt lahustumatuid
aineid. Ainete vees lahustuvust võib anda g/l, mol/dm³.
Lahustuva
aine lahustuvuse kasutamine:
1) tahke aine puhastamine, selleks tehakse tahkest ainest kõrgel
temperatuuril küllastunud lahus, mille aeglasel jahtumisel lähevad
lahustunud olekust tahkesse olekusse lahustunud ained; toksilised
ained jäävad lahusesse. 2) lahuses lahustunud aineid doseeritakse
vajalikesse süsteemidesse. Rasklahustuva elektrolüüdi küllastunud
lahuses tema ioonide konsentratsioonide korrutis antud temperatuuril
on jääv ja seda suurust nimetatakse
lahustuvuskorrutiseks
L;
mida väiksem lahustuvuskonstant, seda halvemini aine lahustub, seda
väiksem kons on ioonidel.
Lahustumisomaduste
tähtsus igap elus
-
*ravimite lahused, mis süstitakse või viiakse voolikutega
organismi; *väetiste lahused, mis doseeritakse automaatseadmetes;
*ainete doseerimine komposiitidesse, mida kasut ehituses;
*pagaritööstus (sool solalahusesse).
Kasut
praktikas
– *ainete väljaleotamine segudest (suhkru tootm suhkrupeedist);
*ainete puhastamine (valmist küllastatud lahus, seda jahutataxe ja
osa läheb
tahkeks ja osa jääb vedelaks
).
Lahuste
lahutamine komponentideks
– a)kui lah ained on mittelenduvad, siis lahusti aurutatakse välja
temp tõstmisega ja alles jääb lahustunud aine ning lahusti
kondenseeritakse; b)kui lahuse moodust lenduvad ained, siis kasutxe
destillatsiooni
.
Destillatsioon
– järjestikune aurumise ja kondenseerumise protsess. Kasut
vedelike, millel on erinevad keemistemp-d, omavaheliste lahuste või
vedelate mittelenduvaid komponente sisaldavate lahuste lahutamisel
komponentideks (näit:
etanool 78,3
ja vesi 100)
. Samuti saab vett eraldada (orgaanilistest lahustest) selle
sidumisega adsorbentidega.
13)
Looduslik
vesi
– kõige
suuremates kogustes kasutatav vedelik
.
Pinnavesi
–
koostis: H2O,
Ca2+,
Mg2+,
Fe3+, Na+,
K+,
HCO3-,
SO42 -,
H+,
OH-
+ tahked peendispersed ained (muda, savi jne) ja
mikroorganismid .
Looduslikku vett ei tohi kuumutada üle 55,
sest üle 65
tekib katlakivi.
Vee
karedus
– iseloomustab Ca2+
ja
Mg2+
-soolade
sisaldust vees.
Üldine
karedus
– Ca ja Mg ioonide kogusisaldus vees. See omakorda jaguneb
karbonaatseks kareduseks ja mittekarbonaatseks kareduseks.
Karbonaatne karedus määratakse CO32-
ja HCO3-
ioonide summaarse sisalduse põhjal. Tavaliselt on loodusliku vee
karedus põhiosas tingitud
karbonaatsest
karedusest,
mida nim
ka
mööduvaks,
sest vee keetmisega saab karbon karedust oluliselt vähendada. Kare
vesi tekitab kuumutamisel-keetmisel
katlakivi
väljasadenevad ühendid CaCO3
ja Mg(OH)2
ongi katlakivi peamised komponendid.
Kui
Ca ja Mg ioone on vees liias võrreldes HCO ioonidega, siis esineb ka
mittekarbonaatne karedus, mis on tingitud vees lahustunud Ca ja Mg
sulfiidsetest ja kloriidsetest mineraalidest. Mittekarbonaatne
karedus=üldine karedus- karbonaatne karedus. Seda nim ka püsivaks
kareduseks, sest ei kõrvaldu keetmisel. Vee üldine karedus- mööduv
karedus= jäävkaredus. 5,2-4,1=1,1 [mmol/dm3] Jäävkareduse olemasolu näitab, et isegi vee pehmendamisel jääb
mingil määral vette Ca ja Mg osakesi.
Karedust
väljendatakse
katlakivi tekitavate Ca ja Mg soolade sisaldusega vees (mg-ekv)/dm².
Mööduvat karedust põhjustavaid vesinikkarbonaate eemaldatakse
keetmisel. Püsiva kareduse põhjustavad
CaCl2 ,
CaSO4 , Mg SO4,
MgCl ,
mis keetmisel ei kõrvaldu.
Pehmendamiseks
kasutatakse
2 meetodit:
keemilist
meetodit,
mis on vähe efektiivne ja mida enam ei kasutata(Na2CO3, Ca(OH) 2)
ja
ioonvahetus
meetodit
(ioniidid
).
Ioonvahetajad
–
tahked ained, millel on omadus vahetada oma struktuuris olevaid
mõningaid ioone lahuses olevate ioonde vastu. Katioone vahetavad
kationiidid ja anioone vahetavad
anioniidid . Vahetuskatioonid – Na+
ja H+;
vahetusanioonid – Cl ja OH-.
Nii kationiidid, kui anioniidid võivad olla looduslikud ja
sünteetilised, praktikas enamasti sünteetilised (sfäärilised
terakujulised, kollakad-pruunikad, meenutavad kalamarja). Kationiidid
ja anioniidid on regenereeritavad.
Kuumutamisel
üle 65,
laguneb HCO3-
→H+
+CO3²-,
siis sadestub välja CaCO3,mis on katlakivi põhikomponent, milles on
veel
Fe2O3 *n∙H2O ja CaMg(CO3)2 – need on vee aurumisjäägi
põhikomponendid.
Põhjavee
kokkupuutel
õhuga
tekivad
Fe(OH)3 sade (punakaspruun). Kui see vesi juhtida läbi liivafiltri,
saabki vähendada rauaioonide sisaldust vees.
14) Vee dissotsiatsioon :
2H2O
H3O+
+ OH-
,
lihtsustatult: H2O
H+
+ OH- Temp tõusuga
dissots suureneb.
Dissotsiatsioon
– ioonideks
lagunemine .
Prootonite
kontsentratsioon
– kui prootoneid on rohkem, kui hüdroksiidioone, siis keskkond on
happeline. Prootonite ehk vesinikioonide konsentratsiooni abil võib
avaldada lahuse reaktsiooni, aga selle asemel võib kasutada
vesinikioonide
konsentratsioon negatiivset logaritmi, mida
nimetatakse vesinikeksponendiks: pH= -log[H+].
pH
–
vesilahustes võib pH diapasoon
ulatuda 0-14. 0 kuni 6 on happeline,
6 kuni 8 on
neutraalne ja 8 kuni 14 on aluseline.
Vesilahuste
pH väärtusi on võimalik määrata
mitmel viisil: a)i
ndikaatorained
(kas nõrgad orgaanilised alused või nõrgad org happed, mille
ioonid on erineva värvusega, kui molekulid. Olenevalt prootonite
konsentr-st lahuses nihkub dissotsats tasakaal kas molekulide või
ioonide tekke suunas): *
indikaatoraine lahused – lisatakse
tilkadena; täpsem meetod, kui paberiga. *indikaatorpaberid –
indikaatorite lahusega
immutatud ja kuivatatud
filterpaber (kaasas
värvuseskaala, lahuse tilga laskmisel paberile, tekib värviline
laik, võrdlemine skaalaga). b
)ioonselektiivsed elektroodid
vastava mõõtaparatuuriga (pH-
meetrid ) – täpsus kuni 1/100 pH.
c)
kodused
vahendid
– *piim (kui koalguleerub, siis happeline; kui näppude vahel libe,
siis aluseline); *tee
ekstrakt + lahus -> hele (siis on
happeline).
Lahuste
pH väärtused:
a) [H+]=6,210-3
mol/dm3
=> pH= -log 6,210-3=
-log 6,2 +3= 2,2076...b) [H+]=2,710-12
mol/dm3
=> pH= - log 2,710-12
= -log 2,7 +12= 11,5683...
15)
Happed
– ained, mille pH on alla 6 (prootonid>hüdroksiidioonid); osake
(aine), mis loovtab prootoni H2SO4 2H+
+ SO42-;
HSO4 - SO42-
+ H+
Alused
– ained, mille pH on üle 8 (prootonid HF-happe
reakts -võime on oluliselt
suurem, kui HCl-happel, sest F moodustab tugevaid
kompleksühendeid.
Tugevate
ja nõrkade aluste-hapete näiteid ja pH: Happed: tugevad:
soolhape HCl (1,0), lämmastikhape HNO3 (1,0), väävelhape H2SO4
(1,0); nõrgad:
etaanhape CH3COOH (2,4), süsihape H2CO3 (3,8), oblikhape (COOH)2
(1,6); Alused:
tugevad:
Na-karbonaat Na2CO3 (11,6); nõrgad:
fosfaat Na3PO4 (12,0)
Prootonite
konsentrats: pH=-log[H+]
=>[H+]=10-pH a) pH=2,7 => [H+]=10-2,7=0,00199..
b) pH=8,8 => [H+]=
108,8
=630957344,5 c) pH= 12,8 => [H+]=
1012,8=
6,31012
16)
Tahked
ained
– ained ja materjalid, mis omavad kindlat massi ja kuju;
normaaltingimustes ei voola; molekule ja ioone seovad omavahel
tugevad jõud. Kõikide tahkete ainete omadused sõltuvad nende
ainete elementaarkoostisest ning
mikro - ja makrostruktuurist.
Eksisteerimisvormid
–
amorfne ,
kristalne Tegelik
tihedus
=mass/(
pulbri maht-pooride maht) = [mahu kaal] Tahke keha tihedus
koos pooridega – tahke
kompaktse
keha keskm tihedus.
Efektiivne
tihedus=pulbri
mass / pulbri maht; so sellise aine tegelik tihedus, millel puuduvad
poorid .
Sisestruktuur:
Kristalne
– osakesed paiknevad rangelt tasapinniti; kindel sulamis- ja
tahkumistemp; füüsikalised omadused on
anisotroopsed e
vektoriaalsed. On ruumvõre e kristallvõre. Enamik igapäevaelus ja
tööstuses
kasutatavatest matejalidest. (met-d, kivimid, soolad,
oksiidid ).
Amorfne
–
osakeste
paiknemine ruumis on suuremal või vähemal määral
ebakorrapärane; puuduvad kindlad sulamis- ja tahkumistemp-d;
füüsikalised omadused on isotroopsed (ühesugune füüsikal omad
olemasolu sõltumata
suunast )
Klaasjas
– aine saab olla nii kristalne kui amorfne (klaas), on võimalik
viia ühest olekust teise; ühe ja sama aine kristallilise ja amorfse
vormi keemil omad võivad olla erinevad (amorfne hõbe lahustub
vees); amorfsed ained kristallilisteks – sulami ülikiire jahutus
.
Homogeensus
– segu või süsteemi mistahes osas on keemil koostis ja struktuur
ühesugune.
Heterogeensus
– segu või süst koosneb kahest või enamast kas keemil koostise
või struktuuri poolest erinevast homogeensest osast (faasist). Aine
osakeste suurus 0,1m
Temp
mõju
– temp tõstmisel osad tahked ained: *lähevad üle vedelasse ja
gaasilisse olekusse; *ainult vedelasse olekusse; *ei saa üle viia
vedelasse ega gaasilisse olekusse, sest nad lagunevad kaheks või
enamaks muuks aineks.
Rõhu
mõju
– rõhk ei mõjuta
tahkeid aineid.
17)
Röntgenfaasianalüüsi
printsiip
– analüüs, mis põhineb röntgenkiirguse difraktsioonil.
Difraktsiooni pilt jäädvustatakse röntgennogrammina ja kantakse
isekirjuti lindile või salvestatakse numbriliselt arvuti mällu.
Pildil olevate difraktsioonide maksimumide asukoha järgi tehakse
kindlaks kristalli ühikraku mõõtmed ja difrageerunud kiirguse
intensiivsuse jaotust analüüsides sellel paiknevate aatomite
koordinaadid. Foureri meetodil annavad ühikrakus olevate aatomite
elektronide tiheduse jaotuse, mille max-d ühtivad aatomite
paigutusega. Faas
– aine (siinkohal); ühtlane piirpindadega eraldatud süsteemi osa.
Faas on heterogeense süsteemi üks homogeennne osa. Faasid võivad
erineda üksteisest füüsikalise oleku, keemilise koostise või
struktuuri poolest s.t et faaside vahel on piirpinnad.
Röntgenfaasi
analüüsiga on võimalil kindlaks teha:
*kas
tegemist on kristalse või amorfse ainega (või
seguga ); *millise
kristallaine või ainete seguga on tegemist; *võimalik määrata
kristallaine võre
parameetrid . Segudes võimalik identifitseerida
max 7 –8 kristallainet.
Preparaat
– analüüsiks ettevalmistatud proov; parem, kui on pulbriline
(läbimõõt alla 5 mikromeetri), see on surutud proovihoidjasse. Kui
tegemist on tahke ainega (tükk), siis lihvitakse pealt ja liimitakse
prep-hoidjasse. Proov võib olla paigal või pöörelda. Kui paigal,
siis võivad esieneda moonutused. Pöörlev elimineerib moonutused.
Tavaliselt on proov vertikaalasendis, harva horisontaalis.
Difraktogramm
– preparaadilt peegeldunud rönkgenkiirte üleskirjutus nurga
funktsioonina. Mida lihtsam kristallvõre, seda vähem on
difraktogrammil reflekse (
tippe e biite). Igal ainel on talle
iseloomulik d-väärtuste komplekt (nagu sõrmejäljed).
9 d väärtust. Difraktogrammil on d väärtuste ja
reflekside intensiivsuse suhe.
NB!
Betoonides, lubi- ja
tsement -mörtides, krohvides on
CaOH kogus
võimalik määrata ainult röntgenfaasianalüüsiga.
Difraktogrammide
interpretee- rimine
–
a) vastavalt refleksidele; b) määratakse kõikide reflekside
suhtelised kõrgused põhirefleksi suhtes; c) võrreldakse reflekside
väärtusi ja omavahelisi kõrgusi puhaste ainete väärtuste ja
suhteliste intensiivsustega.
18)
Puistematerjalid ja pulbrid
on tahke aine/materjali eksisteerimise vormid. Kõigil on
spetsiifilised omadused, mida tuleb arvestada nende kasutamisel.
Puistematerjalid
– killustik, kruus, liiv; suurus >500 m.
Pulbrid
– tsement, kriit, kips; osakeste suurus 100- 500 m.
Tolmud
– suitsugaasid, jahu, suhkur; osakeste suurus 10- 30m
.
Eripinnad
– mõõdetakse [m2/g]
ja eristatakse: *väline eripind (oleneb suurusest ja kujust);
*sisemine eripind (avatud pooride seinad, osakeste vahele jääv
pind); *üldine eripind (sisemine ja välimine kokku). Eripinnad on
koos suurusega pulbrite olulisimad näitajad.
Klassifikatsioon läbimõõdu järgi:
makropoor >50 nm; mesopoor 2 – 50 nm; mikropoor Autoadhesioon
– osakeste omavaheline iseeneslik liitumine (kleepumine); seda põhj
molekulaar -, elektriline, magneetiline, kapillaar- ja
mehaaniline jõud. Näit: jahu.
Agregaat
–
nõrga sidemega primaarsete osakeste kogum
Aglomeraat
– tugevad sidemed; moodustub kõrgemal temp-l (difusiooni
tagajärjel – soojusliikumisel ühe aine osakesed teise sisse) või
moodustub osakeste sulafaas (sulanud osa liidab teised sulanud)
[näit: punased ehitustellised, põranda-ja seinaplaadid]; sellel
põhineb
pulbermetallurgia – pulbrite segu
pressitakse vastavaks
detailiks ja kuumutatakse (paagutamine) redutseerivas atmosfääris
temp-l, mis on madalam, kui segus kõige madalamal temp
sulava komponendi sulamistemp. Poorid täidetakse määrdeainetega.
Kuumutamisel või surve alla agregaatidest tekkinud.
Fraktsioonilise
koostise määramine osakeste suuruse järgi:
sõelumise,
mikroskoopia (
mikroskoobi all loetakse üle osakeste arv vastavas
suuruse vahemikus) ja sedimentatsiooni (settimiskiiruse järgi
vedelikus) abil.
Pulbrite
omadused
jaotatakse : 1)pulbri
tehnoloogilised omadused, 2)keemiline koostis,
hõõrdejõud, autoadhesioon,
struktuurne koostis, ja
geomeetrilised parameetrid, 3)pulbri kui terviku parameetrid (osakeste pakkimise
tihedus, fraktsiooniline koostis, tugevus tõmbele, takistus nihkele,
sisehõõrdekoefitsient. Pulbrilise keha tugevus sõltub:
autoadhesioon, molekulaarjõud,
elektrilised jõud, kapillaarjõud.
19)
Elementaarrakk
–
kristallvõre väikseim osake, mis iseloomustab veel võre struktuuri
iseärasusi. Tal on omadus kasvada ruumis igas suunas. Kui kasv igas
suunas ei ole takistatud, siis saadakse monokristall, mille kuju
vastab võre tüübile (kuupvõrega->
kuubik ). Kui monokristalli
kasv mõnes suunas on takistatud, avaldab
kristall kasvamisel
takistusele teatud rõhku. Selle rõhu mõjul võib takistus puruneda
ja kui kasvamine toimub materjali sees, siis materjal hävib. Kui
pooorsetes materjalides (punane
tellis , betoon,
poorsed paekivid) on
soolad ja on tingimused monokristallide kasvamiseks, siis need
materjalid hakkavad murenema.
Võre
parameetrid
–
sidemete pikkused a, b ja c ja nende vahelised nurgad ,
,
.
Tasapindade
vaheline kaugus “d”
– aluseks kristallainete identifitseerimiseks;
Bragg -Wolfe’i
võrrand: n=2dsin
(
on nurk, mille all kiired langevad;
on röntgenkiirte lainep; d on aatomitasap vah kaugus).
Võre
klassifitseerimine
sõlmpunktides olevate osakeste ja paiknemise
geomeetria järgi –
kuubiline , tetragonaalne,
rombiline , heksagonaalne, monokliinne,
trikliinne, trigonaalne
.
Sõlmpunktides
olevate osakeste liigi järgi
võre klassifits – *aatom (
teemant ) – võre sõlmpunktides neutr
aatomid, mis on üksteisega seotud kovalentsete sidemetega; *
molekul – sõlmpunktides neutr molekulid, mis seotud nõrkade jõududega
(naftaliin) (kõige pehmemad ja nõrgemad; enamik kristallilisi
aineid); *ioon – sõlmpunktides korrapäraselt vahelduvad katioonid
ja anioonid; *
metall – sõlmpunktides on pos ioonid; *kihilised
ahelalised kordinatiivsed võred –
erijuhud , kihtide vah sidemed
nõrgad, kihis eneses tugevad. Enamik kristallaineid on
polükristallid (koosnevad vaikestest monokristallidest): korrapärane
siseehitus , ebakorrapärane väliskuju.
Looduslike kristallide kuuluvust ühte või teise kristallsüsteemi
määratakse kristalograafia põhiseaduse alusel (kehatahuliste
nurkade jäävuse järgi): igas süsteemis tahkude vahelised nurgad
on konstantsed, st et ka moonutatud kristallvormi puhul jäävad
tahkudevahelised nurgad muutumatuteks (mis on iseloomulikud antud
aine kristallile). Ainete sisestruktuur on peamine faktor, millest
oleneb aine/materjali kõvadus ja tugevus.
20)
Elekrolüütide vesilahustes
toimub
keemiline reakts siis,
kui vesilahuse dielektriline läbitavus on küllalt suur, et lõhkuda
elektrolüüdi sidemeid. Kui tõsta elektrolüüdi vesilahuse temp,
siis tekib ioone veelgi rohkem. Elektrolüüdi vesilah-s toimuva
keemil reakts käigus neutr elektrolüüdi molekul laguneb
iooniks .
CuCl2 Cu2+ +
Cl2
- Samuti toimub
keemil reakts
elektr vesilah-s, kui need lahused pole küllastunud.
Elektrolüüte
iseloomustatakse
lahustuvkorrutisega ja kui ioonide kontsentrats ületab selle
korrutise, siis tekib küllastunud vesilahus. Elektrolüütide
lahustes toimuvad lõpuni minevad reakts-d (mittepööratavad), tekib
gaas.
Elektrolüüs
– protsess, milles alalisvoolu läbijuhtimisel elekrolüüdi
lahusest või sulatisest pos laenguga osakesed liiguvad neg laenguga
elektroodile ja vastupidi ning elektroodidel muutub nendes osakestes
olevate aatomite oksüdats-aste, st elektroodide pinnal toimuvad
redoksreakts-d.
Elektrienergia ->keemiliseks energiaks. +
katoodil on redutseerumine ja –
anoodil on oksüdeerumine
.
Elektrolüüdid
– ained, mis annavad elektrit juhtivaid lahuseid.
Vee
karedus –
iseloomustab Ca2+
ja Mg2+
-soolade sisaldust
vees
. Üldine
karedus –
Ca ja Mg ioonide kogusisaldus vees. See omakorda jaguneb
karbonaatseks kareduseks ja mittekarbonaatseks kareduseks.
Karbonaatne karedus määratakse CO32-
ja HCO3-
ioonide summaarse sisalduse põhjal. Tavaliselt on loodusliku vee
karedus põhiosas tingitud
karbonaatsest
karedusest, mida
nim ka
mööduvaks,
sest vee keetmisega saab karbon karedust oluliselt vähendada. Kare
vesi tekitab kuumutamisel-keetmisel
katlakivi
väljasadenevad ühendid CaCO3
ja Mg(OH)2
ongi katlakivi peamised komponendid.
Kui Ca ja Mg ioone
on vees liias võrreldes HCO ioonidega, siis esineb ka
mittekarbonaatne karedus, mis on tingitud vees lahustunud Ca ja Mg
sulfiidsetest ja kloriidsetest mineraalidest. Mittekarbonaatne
karedus=üldine karedus- karbonaatne karedus. Seda nim ka püsivaks
kareduseks, sest ei kõrvaldu keetmisel. Vee üldine karedus- mööduv
karedus= jäävkaredus. 5,2-4,1=1,1 [mmol/dm3] Jäävkareduse olemasolu näitab, et isegi vee
pehmendamisel jääb mingil määral vette Ca ja Mg osakesi.
Katlakivi
– vees leiduvast karedust põhjustavatest sooladest ja metalli
korrosiooni produktidest katla või
soojusvaheti soojusvahetuspindade
veepoolsele küljele moodustunud kõva sadesti. Katlakivi koosneb
peamiselt leelismuldmet-de, raua ja vase ühenditest. Leidub eriti
soojaveetorudes, kateldes, veekeedumasinates. Tekib pinnavee ja
põhjavee kokku
sattumisel või põhjavee kokkupuutel õhuga. Tekib
vee korduval kuumutamisel. Ca2+
+ 2HCO3-
->
CaCO 3+
CO2 +
H2O
ja Mg2+ +
2HCO3- ->
Mg(OH)2
+ 2CO2 Plahvatuste
korral toimuvad
ühinemisreakts-d redoksreakts skeemi järgi ja üheks komponendiks
on õhus olev hapnik. Et
toimuks reakts, on vaja ergastada üks osake
ja edasi toimub ahelreakts. Plahvatusreakts toimub sekundi murdosa
jooksul. Põhimõtteliselt on see suure energiahulga
vabanemine osakeste vahelistest sidemetest väga väikese aja jooksul.
Argielus
kõige plahvatusohtlikumad süsteemid
on: *süst aur-õhk – dietüüleeter,
bensiin , atsetoon,
metüülatsetaat, etanool, diklooretaan; *süst gaas-õhk –
butaan ,
C3H8,
C2H2 , majapidamisgaas,
CH4, NH3
; *süst tol-õhk
– kivisüsi, tärklis, jahu, suhkur, väävel
21).
Keemiline
tasakaal
on pöörduva reaktsiooni olek, kus pärisuunalise ja vastassuunalise
reaktsiooni kiirused on võrdsed. Ehk
tasakaalureaktsioon
on
lõpuni mitte minev reaktsioon, kus nii lähteaine kui saaduse
kontsentratsioon ei muutu. Näited: FeCl3
+3NH4SCN
Fe(SCN)3
+3NH4Cl.
Tasakaalukonstant (k)–
ioonide
kontsentratsioonide korrutis antud temperatuuril. mA+nB
pC + qD (kus A,B,C,D on ained ja m,n,p,q vastavad
kordajad )
v1=k1*[A]m[B]n
; v2=k2*[C]p[D]q Kui
v1=v2,
ehk tekib tasakaal, siis
k1*[A]m[B]n
= k2*[C]p[D]q ehk k
= k1/
k2=[C]p[D]q
/
[A]m[B]n
; Näiteid: Fe(t) + 4H2O(g)
Fe3O4 (t)
+ 4H2(g)
v1=k1[H20]4
ja v2=k2[H2]4
; NB! Fe ja Fe3O4 pole arvestatud sellepärast, et nad on tahked ja
taskaalukonstandi väärtust ei leita nende kontsentratsiooni järgi,
sest nad reageerivad ainult pinnalt
.
Tasakaalu nihkumine ja nihutamine:
Tasakaalu saab nihutada soovitud suunas 2 teguri abil: 1)kasutades
üht komponenti liiga 2) saaduse pideva eemaldamisega süsteemist
. Le Chatelier ’ printsiip
-
tasakaalulises süsteemis tasakaalu nihkumine toimub selles suunas,
mis toimub vastu välisele muutusele.
a)konsentratsiooni
muutuse mõju (lähteaine lisamine nihutab tasakaalu saaduste tekke
suunas, saaduste kontsentratsiooni suurendamine lähteainete tekke
suunas) BiCl3(l)
+ H2O(v)
BiOCl(t)
+ 2HCl(l)
ZnCl2 + H2;
Oksüdeerija
–
osakene (aatom, ioon, molekul), mis liidab elektrone: Cl2, O2, O3,
Br2, H2O2,CrO3,MnO4-,
NO3-
.
Redutseerija -
osakene (aatom, ioon, molekul), mis loovutab elektrone: C, CO,
H2,H2S,Na,K,Mg, Al, SO2, SO3
2-. S + H2 -> H2S; 3Fe + 2O2 -> Fe3O4 ; 2Ca + O2 -> 2CaO; C +
O2 -> CO2; 2K + H2SO4 -> K2SO4 Oksüdeerija
–
osakene(aatom, ioon, molekul), mis liidab elektrone : Cl2,
O2,
O3,
H2O2,
MnO4,
kaaliumpermaganaat, NO3.
Redutseerija
–
osakene, mis loovutab elektrone: C, CO, H2,
H
Korrosiooniks
nimetatakse materjalide keemilist, elektrokeemilist, bioloogilist või
erosioonset hävinemist ümbritseva keskkonna toimel.
Looduses:
atmosfäär, vesi, vee ja atmosf liikumine.
Tehiskeskkonnas:
teised materj-d, kemikaalide lahused, gaasil ained, aurud, temp ja
mehaanil mõjutused. Metallid hävinevad üldjuhul elektrokeemilise
korrosiooni tõttu. Korrosioonil asetleidvad protsessid: tehnikas
kasutavad metallid sisaldavad reeglina näiteks teisi
metalle ja
elektrolüüdi lahusega kokku puutudes tekivad galvaanielemendid
neist metallidest, aktiivsema metalli pinnalt lähevad lahusesse
selle metalli ioonid ja metall hävib. Näited: Cu-Fe: Fe - 2e-
-> Fe2+;
Cu:2H+
+ 2e-
->H2; Al-Fe: Al - 3e-
->Al3+
;
Fe: 2H+
+ 2e-
->H2
Korrosiooni
klassifikats:
a)keemiline – materj reag mingi keskkonnas oleva ainega; met
korral: toimub kõrgetel temp-l reag-l gaaside ja
aurudega ilma
elektrolüüdi osavõtuta; erand: met korros kosmoses-temp abs 0
lähedal (korrodeerivaks aineks atomaarne vesinik);
b)
elektrokeemiline korros – kulgeb taval met-del elektrolüüdi
sulatise või selle lahuse osalusel; c)biokeemiline korros –
mikroorganismide osavõtul; d)
erosioon korros – materj
pinnaosakeste eraldamine liikuva gaasi (õhu) või vedelike korral.
24)
Tsingi
korrosiooni seaduspärasused:
vesilahustest 20% -ses N-
happes korrodeerub kõige kiiremini. Arvestatav
korrosioon ka
äädikhappelahuses ja alkoholides. Mida karedam vesi, seda vähem
mõjutab temp korrosiooni.
Zn
atmosfääris:
kattub 2ZnCO33Zn(OH)2
– ga. Kiht on hästi tihe, hästi nakkunud ning seepärast kaitseb
Zn-i. Vees kate on raskesti lahustuv. Atmosfääris on korros kiirus
0,13µm-0,012mm aastas. Kõige enam kasutatava Zn-
pleki kihi
(paksusega 25-30µm) vastupidavus Maa atmosfääris u 40 aastat
.
Zn
vesilahustes
– sarnaselt Al-ga omane pisteline korros;
amfoteerne (reag nii
hapete kui alustega).
Tsingitud
teraskonstruktsioonides
on
tsink n.ö protektorkaitseks, terase korrosioon algab alles siis,
kui tsingi kiht on
korrodeerunud .
Zn
katete valmistamine ja nendega katmine :
a)
kuumtsinkimine – materjal (teras) asetatakse korra sulasse Zn-i, kihi paksus 46
kuni 400µm; b)
kuumpihustus – pihustatakse kuuma sula Zn-i, kiht 2
kuni 300 µm; c)elektrokeemiline(galvaaniline) –
anoodiks Zn,
elektrolüüdiks Zn-soola lahus, kasut väikeste esemete puhul,
Zn-kate suht õhuke ja
poorne ; d)difusioonmeetod –
puhastatud detail koos Zn
pulbriga trumlisse. Ja tõstetakse temp Zn sulamistemp
lähedale, pinnale õhuke Fe-Zn kiht; e)tsinkpulbervärviga katmine –
väga peenikene Zn-
pulber , kuivanud värvikiht sis massi järgi 95%
Zn.
Tsingikihi
kvaliteeti hinnatakse
tema paksuse,
poorsuse , homogeensuse ehk ühtlase jaotumise järgi.
25)
Elektrokeemia
on valdkond, mis tegeleb protsessidega, milles tekib
elektrivool või
mis kulgevad elektrivoolu toimel. Tavaelus on elektrokeemia üheks
haruks metallide korrosioonis 8metallide hävimine) ümbritseva
keskkonna mõjul. 1)Metallide tootmine- Na ja Ca ainult I ja II rühma
metalle – sula halogeniitidest (NaCl, Ca Cl2) Vesilahustest: Fe,
Cd, CO, Zn, Mn, Cu. Al toodetakse sulaboksiidi ja krüoliidi
segust (ainult elektrolüüsiga)2) Metallide puhastamine ehk
rafineerimine -
Au, Cu, Ni, Sn, Pb- Al- 99,99% puhtusega. (Puhastamata Cu- anood;
Puhas Cu-
katood ; elektrolüüt- CuSO4)3) Galvaaniliste katete
pealekandmine : Näiteks: a)Fe- eseme (katood), puhastamine H2SO4-ga,
seejärel pesemine destilleeritud veega b) Fe (katood) katmine Cu-ga
c) Katoodi katmine Ni-ga (takistada korrosiooni) d9 Eseme lõplik
katmine Cr-ga. Galvaaniliste katete kvaliteet sõltub sellest,
millise tehnoloogiaga on kate valmistatud, sest iga partii alati ei
sobi. Galvaaniliste katete pealekandmisele
vastupidine protsess on
galvaaniliste katete elektrokeemiline (anoodne) eemaldamine:1) Katete
valikuliseks eemaldamiseks kast. Sama süsteemi, mida katmisekski,
vahetatakse ainult elektroodid- anoodiks on detail,
millelt kate
eemaldatakse, katoodiks puhas eemaldatav metall. 2) Anoodne
poleerimine:
Pinged suremad lui galvaanilisel katmisel. Terase
poleerimisel pinge 40-60 V, tihedus 400-600 A/m2
ja
elektrolüüdiks HClO4 lahus a) detailide täpne töötlemine: kasut.
Pindade söövitamisel ning detailidele ja avadele täpsete mõõtmete
andmiseks b) oksüdeerimine: detail on anoodiks. Erinevad
elektrolüüdi lahused- erinevate omadustega oksiidi kihid- s.o.
värvus, paksus, tugevus, elektrilised omadused 3) Anodeerimine- Al-
esemete katmine alumiiniumoksiidiga, kus
kaetav ese on anoodiks 4)
Keemiliste ainete tootmine: KMnO4; HClO4; H2O2; Cl2; H2 5)
elektroforees - laetud osakeste miratsioon
elektroodil 6)
Elektrodialüüs- kolloidosakeste eemaldamine elektrolüüdist.
26)
Elektroodid
on anoodid ja katoodid.
Katoodiks
on
elektrood , mille
standartne redokspotensiaal E0
on suurem
,
anoodiks
on elektrood, mille E0
on
väiksem. Elektroodi standardpotensiaal (E
0)
on galvaanielemendi elektromotoorjõud, milles üheks elektroodiks on
vesinikelektrood , teine elektrood on uuritavast metallist või
kompositsioonist. Galvaanielemendi emj. E-E Cu
0-
E Zn
0=0,34-(-0,76)=1,1V.
Galvaanielemendi emj. On katoodi ja anoodi elektroodpotensiaalide
vahe. Anoodiks on alati negatiivsema potensiaaliga elektrood.
Standardpotensiaalide järgi on koostatud metallide aktiivsuse rida
(
pingerida ). Järjestage standardpotensiaalide suurenemise
järjekorras 1. Al 2. Zn 3. Fe 4. Sn 5. Cu. Kontaktkorrosiooni
tüüpjuhud: Cu-Fe (kuivas ei juhtu midagi , kuid välistingimustes
kontaktis vask ja raud) ja Fe-Al (kontaktis raud ja alumiinium). Nii
terasplekk kui alumiinium plekk hävib vahetult vaskneedi ja
raudpoldi ümber. Lubamatu on kasutada välitingimustes detailide
kinnitamiseks Al-st tõmbeneete, ka Al-st detailide kinnitamiseks,
sest tõmbeneedil tõmbevarras on
terasest ja viib needi kui sellise
hävimiseni. Tõmbeneedid on needis kinnitusvahend
(katuseehitamisel). Peab kasutama teras tõmbeneete.
27) Nersti
võrrand: E = EMe
0
+RT/nF* ln[ CMe
n+]
väljendab reaalsetes tingimustes potensiaali, kus R-8,314 J/Kmol,
T-temp., n- üleminevate elektroodide arv, F- Farady arv- 96485
C/mol. Kui T= 298K, siis E = E Me
0+
0,059/ n *log [CMe
n+].
Elektroodide
polarisatsioon-
on positiivse elektroodi muutumine megatiivsemaks ja negatiivse
muutumine positiivsemaks. Järeldused:1)on võimalik valmistada
galvaanielement ühest ja
samast elektroodide materjalist.
Elektroodid on ühes ja samas lahuses, kuid elektroodid on erinevatel
tempidel, seda nim
tempi galvaanielement. 2) on võimalik valmistada
galvaanielement ühest ja samast elektroodide materjalist ja
elektroodid on samal tempil, kuid erineva konsentratsiooniga sama
elektrolüüdi lahuses, see on konsentratsiooni galvaanielement.
Elektrokeemilise korrosiooni kiiruse määrab korrosioonivool I korr.
, mis sõltub katoodi ja anoodi elektroodi potensiaalidest ja
süsteemi takistusest: J korr.=
E kat.
– Ean/
RΣ
Elektroodpotensiaali E suurust väljendab Nersti võrrand. Metallide
korrosioonis on anoodpiirkond piirkond , kus toimub oksüdeerimine,
omab positiivseid laenguid. Katoodipiirkond on aga piirkond kus
metall loovutab oma elektrone anoodile,
muutudes ise positiivsemaks.
28)
Tavaliselt
on
loodusliku
vee karedus
põhiosas tingitud karbonaatsest karedusest ja seda nim ka mööduvaks
karedusesks, lähtuvalt sellest, et vee keetmisega saab karbonaatset
karedust oluliselt vähenddada. Mööduvat karedust määratakse CO3
2- ja HCO 3- ioonide summaarse sisalduse põhjal ja arvutatakse ümber
tahkes olekus mitteeksisteeriva Ca(HCO3)2 sisalduseks.
29)
Galvaanielement
– seade, milles redokreaktsiooni tulemusena tekib elektrivool..
Esimese ehitas 1799a. füüsik
Volta-
Voolu suund vastupidine elektronide suunale. Elektrivoolu saab nii
kaua kui tsink läheb lahusesse. Volta galvaanielement on pöördumatu,
lõpuni minev reaktsioon(joonis).
Danielli-
Jakobi
ehk vask-tsinkelement- Protsess on pööratav. Pööramiseks
liidetakse Cu e`välisvooluallika positiivse poolusega ja Zn
e`negatiivse polusega ja lastakse vool läbi.
Poleerimine-
Poleeritav detail on anoodiks. Kuna vool liigub eelistatult läbi
teravike, siis need lahustuvad kõigepealt. Pinged on suuremad kui
galvaanilisel katmisel. Terase poleerimise pinge 40-60 V. Tihedus
400-600 A/m2
ja elektrolüüdiks HClO4 lahus.
30)
Akumulaatorid
on
seadmed elektrienergia kogumiseks ja saamiseks (sisuliselt
Daniell-Jacobi galvaanielemendid). Keemiline energia muudetakse
elektrienergiaks ja milles ladustatakse energiat.
Akumulaatorid
jaotatakse
plii- ehk happeakudeks ja raud-
nikkel - ehk leelisakudeks.
Pliiaku:
Elektroodidel moodustub PbSO4.
Elektrolüüdiks on väävelhappelahus. PbO+H2SO4→PbSO4+H2
O.
Laadimine:
+plaat: PbSO4
+2e→Pb+SO42
;-plaat:
PbSO4
+
2H2
O
– 2e → PbO2
+
4H+
+ SO42-
.Happe
kontsentratsioon tõuseb (vt 4H+).
Laadimisel moodustub galvaanielement (-) │H2SO4│
Ja (+)│PbO2
│
Summaarselt
tühjendamine:
Pb+ PbO2
+
H2
SO4→
2PbSO4+
2H2
O [niipidi on tühjend, vastupidi on laadimine] Tegemist on
redutseerijaga. Happe kontsentratsioon väheneb.
Raud-nikkel
aku:
elektrolüüdiks on
leelise lahus. Üheks elektroodiks on
raud(anood), teiseks aga aluseline nikkeloksiid(katood). Anoodil:
Fe+2OH → Fe(OH)
2 +
2e, Fe=Fe2+
+
2e (oksüdeerija). Katoodil: NiO2
+
2H2
O+2e
→ Ni(OH)2
+
2OH-
, NiO2
+ 2e=Ni;
2NiOOH + Fe + 2 H2
O
→ 2Ni(OH)
2 E=
1,48V; 2NiOOH + Cd + 2 H2
O
→ 2Ni(OH)
2 +
Cd(OH)
2 E= 1,44V.
Parimate omadustega
on Ag-Ni
aku. Akule lisatakse järgnev info: 1) saadav pinge 2) võimsus ühe
massiühiku kohta 3) võimsus, mis saadakse 5 minuti jooksul.
31)
Värvide
põhimõtteline koostis:
sideaine , pigmendid, lahusti, lisaained(mürkkemikaalid,
inhibiitorid ).
Värve
klassifitseeritakse
järgimste tunnuste abil: 1)kile moodustumise viis; 2)sideaine;
3)kasutamisviis; 4)pigmendid (
korrosioonikaitse , värvus jt);
5)kasutamiskohad (metall, puu, betoon jt); 6)kasutamisjärjekord
(alus-,vahe-, pealmine värv).
Kile
moodustumise kemism :
1)
füüsikaline:
vedelate värvide korral lahusti aurub ja sideaine osakesed liituvad
kileks. Nt: kloorkautshuk+lahusti, polüvinüülkloriid+lahusti, mõni
polümeer+vesi (lateksvärvid), ülalloetletud ainete pulbrid
(kuumutamisel hakkavad voolama ning katavad pinna kilega(kelmega).
2
)keemiline:
kile moodustub keemilise reaktsiooni tulemusena. Nt: ühekomponentsed-
a)reageerivad õhus oleva O2
–
alküüdvärvid, alküüdlateksid; b)kõvenevad kuumutamisel:
alküüdamiin, polüester, akrüülamiin.
kahekompetentsed:
a)
monomeer +kõvendaja, epoksüvärvid; b)epoksüvrävid+vesi, lateksid; c)pulber+vedelik, Zn+ etüülsilikaat.
Sünteetilised
polümeerid lagunevad
põhiliselt struktuuri muutuste järel, milledele kaasnevad
mehaanilised sisepinged. Ükski polümeerne orgaaniline aine ei
UVK(värvid).
Korrosioonid
jagunevad:
1)vedelikud
tungivad polümeeri, see
paisub ja võib hakata
reageerima . 2)gaasid ja aurud tungivad polümeeri. 3)pingekorrosioon
on tingitud struktuuri muutustest polümeeri tunginud ainete ja UVK
toimel.
Puidu
korrosiooni seaduspärasused:
korrosiooni mõjutavad niiskus,
soojus . Korrosioon seisneb
ligniini välja lahustumisel.
Ligniin on looduslik polümeer (sisaldab
Ca-30%). Korrosiooni esimeseks
astmeks on, et rakud eralduvad
üksteisest. Teisel astmel ligniin lahustub raku seinast ja järele
jääb tselluloos. Puitu hävitavad ka seened 1)mis söövad
ligniini, 2)hävitavad tselluloosi; aga on ka seeni 3)mis söövad
ligniini ja hävitavad tselluloosi.
32)
Elektrolüüs
on
protsess, milles alalisvoolu läbijuhtimisel
sulast elektrolüüdist
või elektrolüüdi lahusest pos laenguga osakesed liiguvad neg
laenguga elektroodile ja vastupidi. Alalisvoolu toimel siirduvad
elektrolüüdi katioonid katoodile ja anoonid anoodile, ioonide või
elektrolüüdi keskkonnas olevate molekulide osavõtul katoodil
redutseerimis- ja anoodil oksüdeerimisprotsess. Kui aatom on laetud,
eraldub katoodil vesinik, anoodil aga hapnik.
Lagunemispinge
(Elag)
– elektroodidele antav pinge, mille juures algab elektrolüüs.
Lagunemispinge suurus oleneb elektrolüüsi rakus olevate
elektroodide tasakaalude potentsiaalide erinevusest
.
Ülepinge
()
– lagunemispinge ja süst-s moodustunud galvaanielem emj vahe =
Elag-Egalv-el
Lagunemispinge on tavaliselt
3CaCO3+SiO2xH2O
atmosfääris sisalduva SO2-ga
Ca(OH)2(t,v)+SO2=>CaSO3H2O(t)+H2O
leeliste lahustega
3CaO2SiO23H2O(t)+NaOH(v)=>Ca(OH)2(t,v)+Na2SiO3(v)
3CaOAl2O36H2O(t)+NaOH(v)=>Ca(OH)2(t,v)+NaAlO2(v)
rasvhapetega, tekib kaltsiumseep
suhkrutega(lagundavad kiirelt tsementkivi)
tsementkivi korrosiooni tüüp:
Faaside muutused betoonis,
milledele kaasneb mahu suurenemine.
ettringiidi teke
3(CaSO42H2O)+3CaOAl2O36H2O+19H2O=>3CaOAl2O33CaSO431H2O
Võrreldes kipsi ja
Ca-aluminaathüdraadi mahuga suureneb ettriingiidi maht 4,76
korda.Kui on kasvamise ruumi, mingit purunemist ei toimu.
soolade kristallidehüdraatide teke poorides
NaClNaCl2H20
Teede, kõnniteede äärekivid,
mis on valmistatud betoonist ja soolatatud.Kivimüürid, mis teede
ääres ja mida soolatatakse. Lisaks betoonide NaCl kristallisatsioon lagundab kõiki poorseid materjale.
NB! Lisaks soolade faaside
üleminekule, millele kaasneb mahu kasv ja paisumisjõud, lagundavad
soolad poorseid materjale lihtsalt kasvades s.t. väikesed
monokristallid kasvavad suuremaks , millega kaasnevad
kristallisatsioonijõud.
Tagajärjed:
I
tüüp:
1)suureneb tsementkivi poorsus ja muutub tsementkivi koostis. Selle tulemusena väheneb betooni
tugevus, suureneb gaaside difusiooni kiirus, milline suurendab
karboniseerumise sügavust ning armatuuri korrosiooni kiirust juhul,
kui betoon on karboneerunud armatuurina; 2)betoonist väljub
aluseline vesilahu, kahjustab ümbritsevat keskkonda ja
konstruktsioone
II
tüüp:
1)karboneerumine
aladab keskkonna pH-d betoonis, milline on algselt~ 12,5 pH
vähenemisel 8,5-ni, algab terasarmatuuri korrosioon(aluselises
keskkonnas teras ei korrodeeru); 2)ulatuslikule karboniseerumisele
kaasneb mahu vähenemine ja tihti paragude tekkimine; 3)reageerimisel
atmosfääris sisalduva SO2-ga viib kipsi tekkele ja seejärel ettringiidi moodustumisele;
4)praktiliselt kõik tavahapped lagundavad betooni. Enamik ülejäänud
ainetest, millised reageerivad mõne tsementkivi komponendiga,
lagundavad betooni suuremal või vähemal määral.
III
tüüp:
kui kristallide kasvuks
ruumi ei ole, lagundavadümberkristallisatsioonil( paisumisel ) tekkivad
jõud betooni.
Analoogiline korrosioon tekib kõikides materjalides, mis sisaldavad
tsementkivi ja on poorsed nt. krohvid, mördid, vuugimördid.
Betooni hooldamine ja
korr-tõrje:
1)betooni
kaitsmine CO2,
H2O,
Cl-
ja SO42-
sissetungimise
eest pinnakatetega(polüretaankate); 2)betooni poorsuse vähendamine
ja tugevuse suurendamine pooride täitmise teel; 3)betooni
leelistamine uuesti(elektroforees)(joonis)
4)armatuuri elektrokeemiline
kaitse(põhimõtteline skeem on samasugune nagu kloriidi
väljaviimisel)
5)Cl-
väljaviimine betoonist elektrokeemiliselt(joonis)
6)armatuuri kaitse
inhibiitorite viimisega betooni
39)
Tsement
on aine, mis seob pulber ja tükimaterjalid kompaktseks massiks.
Ehituses kasut. portlandtsementi , seda võib kasutada lisandina
krohvimörtides, müürimörtides, keraamiliste plaatide
kinnitussegus ja plaatide vuugi täitesegus ja muudes segudes. Tsement
koosneb:
amorfsetest mineraalidest (sooladest-kristallhüdraatidest):
3CaO∙2SiO2
∙3H2O-trikaltsiumdislikaat
3CaO∙Al2O3∙ 6H2O -trikaltsiumaluminaathüdraat
3CaO∙Fe2O3
∙6H2O-trikaltsiumferrithüdraat
ning
amorfsetest ränihappe ja alumiiniumoksiidi geelist
Ca(OH)2
sisaldus tsementkivis pärast kõvenemist
1 kuu on 9-14 %
3 kuud on ca 15%
vanades, korrosioonist
kahjustamata betoonides kuni 22%
Miks ja kuidas vesi lagundab
tsementkivi? Tsementkivi komponentide väljakanne betoonist veega.
1)Ca(OH)2
lahustumine betoonis liikuvas vees ja väljakanne ümbritsevasse
keskkonda. Ca(OH)2
lahustuvus vees 20C juures on 1,6 g/dm3
2)Tsementkivi
mineraalide(kaltsiumsilikaat-ja kaltsiumaluminaathüdraadid)
hüdrolüüs ja produktide väljakanne
Ca(OH)2 sisaldus betoonis olevas vees
Kõik kommentaarid