Vajad kellegagi rääkida?
Küsi julgelt abi LasteAbi
Logi sisse

Keemia ja materjaliõpetuse eksam (1)

4 HEA
Punktid

  • Sõnastage ja kommenteerige ( millistel juhtudel on vaja neid arvestada või kasutada) järgmised keemia valdkonnas kasutatavad keemia ja füüsika seadused: elementide ja nende ühendite omaduste muutumise perioodilisus , massi jäävus kinnises süsteemis, aine koostise püsivus (millistel juhtudel kehtib, millistel mitte, näited?), Archimedese seadus, Faraday seadused.
  • Elementide ja nende ühendite omaduste muutumise perioodilisus – Keemiliste elementide ja (mõnede) nendest moodustunud liht- ja liitainete omadused on perioodilises sõltuvuses elementide aatomite tuumalaengust (elementide aatommassist). Tuumalaengu kvantitatiivse muutusega kaasneb uute omadustega elemendi teke. Mendelejevi tabelis iga periood v.a. esimene algab aktiivse metalliga, lõpeb väärisgaasiga. Perioodi piires elementide järjenumbri kasvamisel nõrgenevad metallilised ja tugevnevad mittemetallilised omadused. Suurtes perioodides nn pea- kui ka kõrvalalarühmade elementide omadused korduvad perioodiliselt. Kahe esimese peaalarühma elemendid asuvad perioodi paarisarvulistes, ülejäänud paarituarvulistes ridades. Paarisarvulistes ridades on ülekaalus metallilised omadusded. 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.
  • Massi jäävus kinnises süsteemis – Reaktsioonist osa võtnud ainete mass võrdub reaktsioonisaaduste massiga (Lomonossov, 1756), st ainete mass ja süsteemi energiale vastav mass on jääv suurus. Tavaliste keemiliste reaktsioonide puhul massi muutusega (~10-9g) ei arvestata.
  • Aine koostise püsivuse seadus – Paljudel puhastel ainetel on püsiv koostis olenemata nende saamisviisist. Daltoniidid – ühendid, mille korral seadus kehtib (C + O2 -> CO2, CaCO3 -> CaO + CO2). Bertolliidid – ühendid, mille korral seadus ei kehti. Tahkete ainete puhul olenevad aine omadused üldjuhul saamisviisist nt. boksi ja teemanti erinevad omadused on tingitud nende saamisel erinevatel rõhkudel.
  • Archimedese seadus – Üleslükkejõud on võrdne vedeliku (gaasi) selle ruumiosa kaaluga, mille keha asendab e. välja tõrjub. Sellel põhimõttel töötab areomeeter , millega mõõdetakse vedeliku tihedust .
  • Faraday seadused – 1) Elektrolüüsil eraldunud aine mass (m) on võrdeline voolutugevuse (I) ja elektrolüüsi kestvusega (t) – seega elektrolüüti läbiva elektrihulgaga (m~I·t). 2) Võrdsete elektrihulkade mõjul elektrolüüsil eraldunud erinevate ainete masside suhe võrdub vastavate ioonide molaarmasside ja ioonlaengute jagatiste suhtega.
  • Aine ja materjali mõiste, nende eksisteerimise füüsikalised olekud tavatingimustel, rõhu ja temperatuuri mõju nende olekule ja püsivusele. Millest sõltuvad ainete ja materjalide kõik omadused? Ainete ja materjalide enamkasutatav klassifikatsioon , ainete ja materjalide tähistamine praktikas. Näited kõikidemõistete ja seletuste juurde.
  • Aine on osake, mis omab nii massi, kui mahtu. Võib eksisteerida gaasi, vedeliku või tahkisena. Temperatuuri ja/või rõhu tõustes läheb tahkis üle vedelikuks ning vedelik gaasiliseks. Puhaste ainete (suhteline mõiste) omadused sõltuvad elementkoostisest ja sisestruktuurist. Aineid klassifitseeritakse mingi ühise tunnuse või omaduse järgi (nt. ( komposiit materjalid; heterogeensed segud; homogeensed segud; kolloidid ) (lihtained; binaarsed ; polüelemedid> orgaanilised ained; anorgaanilised ained)).
  • Materjal on aine, mille kasutamisel ja töötlemisel ei toimu arvestatavaid keemilisi muutusi (nt. alumiiniumpotid, metallid, looduslikud ja sünteetilised kivimid, pooljuhid). Selle omadused sõltuvad nagu ainetelgi elementkoostisest ja struktuurist.
  • Ainete tähistamine: 1)NIMI a)Nimi ei anna infot aine päritolu, kasutamise ega omaduste kohta (kriit, vesi); b)Nimes sisaldub mingi info ( sooraud , seebikivi); c)Kaubanduslik nimi ei sisalda mingit infot (määrdeõli, kiudained ); 2)VALEM: a) Empiiriline – näitab aine elementaarkoostist ja elementide gruppide omavahelist suhet, erandjuhul näitab valem aine molekulaarkoostist (gaasid, vedelikud, molekulvõrega tahkised, nt. N2 ja CH4) Tahkete ioonvõrega ainetel molekule ei ole; b)Struktuuri valem – näitab lisaks elementide ja elemendi gruppide suhtele, kuidas need on omavahel seotud; c)Valem tähtede ja numbrite kombinatsiooniga N:El00-E199 toiduvärvid; d)Nomenklatuursed nimetused on standardiseeritud puhastele ainetele JUPAC poolt H2SO4 (tetraoksosulfaat(VI) vesinik ). Lisaks keemilisele tähestikule kasutatakse mitmeid numbrilisi koode, milledest tähtsamad on CAS ja EINEKS registrite numbrid . (CAS – Chemical Abstract Services (kemikaali (aine) reg. nr. andmebaasis ), EINEKS (European Inventon of Existing Commercial Chemical Substances) – on kemikaali (aine) reg. nr. Euroopa kaubanduslike ainete loetelus. CAS reg. nr. omistatakse ainele kui see lisatakse andmebaasi, igale CAS nr. vastab üks ja ainult üks aine. CAS nr. järgi saab Interneti kaudu kätte ka selle kemikaali ohutuskaardi.
    3. Liht- ja liitaine , puhta aine, materjali, homogeense ja heterogeense segu mõisted. Vastavad näited. Reaktsiooni kiiruse mõiste, mõõtmine. Millised tegurid ja kuidas mõjutavad reaktsiooni kiirust homogeenses, millised heterogeenses süsteemis?
  • Lihtaineks nim. ainet, mis koosneb vaid ühe elemendi aatomitest, keemilises reaktsioonis ei saa seda lõhkuda lihtsamateks aineteks. Lihtaine valemina kasutatakse vastavate elementide sümboleid (üheaatomilised:Fe, Au, Ag, C, S; kaheaatomilised: H2, O2, F2, C12, Br2). Enamik elementidele vastavaid lihtaineid on toatemperatuuril tahked ained või gaasid.
  • Liitaine e. ühend koosneb kahe või enama elemendi omavahel seotud aatomitest (H2O, H2SO4, CO2, NaCl). Tal on koostiselementidega võrreldes teistsugused füüsikalised ning keemilised omadused. Iga elemendi sisaldus ühendis on konstantne , nt vesi koosneb alati kahest osast H-st ja ühest osast O-st.
  • Puhtas aine on aine, mis sisaldab ainult ühte lihtainet või ühendit (suhteline mõiste, sest ainet, kus on 100% põhiainet, ei ole olemas). Puhtaks loetakse aineid, milles on lisandeid 0,00001% või milles on põhiainet rohkem kui 95% (puhasaine).
  • Materjal on keemilisest seisukohast mistahes keemiline aine, mille kasutamisel ei toimu arvestatavaid keemilisi muutusi. Nt. Malm, looduslikud ja sünteetilised kivimid, pooljuhid.
  • Homogeenseks nim. segu, mille mistahes osas on keemiline koostis ja struktuur, seega ka faas, ühesugused.
  • Heterogeenseks nim. segu, mis koosneb kahest või enamast, kas keemilise koostise või struktuuri poolest erinevast homogeensest segust . Üldjuhul sisaldab vähemalt kahes eri faasis olevaid aineid.
  • Reaktsiooni kiirus näitab ajaühikus ruumala kohta tekkinud reageerinud aine hulka moolides. Reaktsiooni kiirust mõõdetakse reageerivate ainete kontsentratsiooni muutusega ajaühikus. Homogeenses segus oleneb reaktsiooni kiirus temperatuurist (Van't Hoffi reegel: temperatuuri tõstmisel 10OC võrra kasvab reaktsiooni kiirus 2-4 korda) ja kontsentratsioonist, gaaside ja aurude puhul ka rõhust. Heterogeensete segude korral on olulised ka veel faaside kokkupuutepinna suurus, reaktsiooniproduktide difusioonikiiruse faasi sügavusse ning kaheaatomiliste gaaside korral dissotsiatsiooni kiirus. Ülikiiret reaktsiooni nimetatakse plahvatuseks. Jääval temperatuuril on reaktsiooni kiirus võrdeline reageerivate ainete konsentratsioonide korrutisega. Arvutatakse reaktsiooni kiirust jääval temperatuuril järgmiselt: v=k*[A]m*[B]n, kus k on reaktsiooni kiiruskonstant.
    4. Ainete valemite mõiste ja seletus (sisu). Mis on keemiline reaktsioon , tooge vähemalt viis näidet reaktsioonivõrranditena. Milliseid reaktsioone nimetatakse redoksreaktsioonideks. Keemilise reaktsiooni võrrand (mõiste), selle koostamine ja kasutamine praktikas. Näited.
  • Ainete valemid jagunevad:
  • Empiiriline valem – näitab ühendisse kuuluvate aatomite arvu vahekorda vähimate täisarvudega, ka elementide gruppide omavahelist suhet.
  • Struktuurvalem – lisaks elementide ja elementide gruppide suhtele näitab ka kuidas need on omavahel seotud.
  • Tähtede, numbrite kombinatsioon – identifitseeritav käsiraamatute abil.
  • Nomenklatuursed nimetused – kokkuleppelised standardiseeritud puhaste ainete nimetused.
  • Keemiline reaktsioon on ühe või mitme aine – reagendi – muundumine keemilise koostise või struktuuri poolest teistsuguseks aineks – reaktsiooni saaduseks. Keemilised reaktsioonid võivad olla, kas lõplikud (lähteainet ei jää, nt. põlemine) või tasakaalureaktsioonid e. pööratavad (seiskuvad näiliselt, lähteaine ei lähe täielikult üle saaduseks). Keemilisel reaktsioonil katkeb vähemalt üks ja tekib juurde vähemalt üks keemiline side erinevate elementide vahel. Näited, reaktsioonidest kahe erineva aine osakeste vahel:
    1)2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O; 2)MgCO3+2HCI=MgCl2 +H2O+CO2; 3) CuSO4 + Zn=ZnSO4+Cu; 4)CuO+ H2SO4= CuSO4+H2O; 5)2SO2+ O2=2SO3
    Sama aine osakeste sees ( lagunemisreaktsioon ): 1)NH4Cl=NH3+HC1; 2) CaCO3= CaO+CO2; 3)2NaHCO3= Na2CO3+H2O+CO2
  • Redoksreaktsiooniks nim. keemilist reaktsiooni, mille käigus muutub reageerivate ainete oksüdatsiooniaste. Osakest, mis liidab elektrone nim. oksüdeerijaks (nt. O2), ainet, mis loovutab elektrone nim. redutseerijaks (nt. C).
  • Keemilise reaktsiooni võrrand on keemilise reaktsiooni väljendusviis reaktsioonist osavõtvate ainete valemite kaudu. Võrrandi koostamise üldpõhimõtted: 1)Võrrandi vasakule poole kirjutatakse lähteaine valemid, paremale saaduste valemid. Võrrandi pooli eraldab pöördumatu reakts korral või =, pöörduva reakts korral; 2)Võrrand tuleb tasakaalustada, st. elemendi aatomeid on võrrandi vasakul ja paremal pool võrdselt, on tavaks kirjutada gaasina eralduva aine valemi järele ↑ ja sademena eralduva aine järele . Praktikas kasutamine: fotokeemia – valgustamine, kiirguskeemia – kiiritamine, katalüüs.
    5. Ainete ja materjalide iseloomustamise ( sertifitseerimise ) printsiibid nende pakenditel ja saatedokumentidel. Millised on vesilahuste peamised omadused, milledega iseloomustatakse neid sertifikaadis? Loodusliku vees on Ca2+ + Mg2+ sisaldus o 4,8 mmol⋅dm─3, HCO3sisaldus 3,1 mmol⋅dm─3, kui palju võib moodustuda katlakivi viiest kuupmeetrist veest (katlakivi koostiseks võtta CaCO3)?
  • Ainete ja materjalide iseloomustamise printsiipideks pakenditel ja saatedokumentidel on CAS (Chemical Absract Servce) ja EINECS (European Inventory of Existing Commercial Chemical Substances) registrite numbrid. Lisaks peab igal kasutataval ainel olema MSDS ohutuskaart, milles on ainele, kemikaalile või materjalile iseloomulikud omadused (nt. identifitseerimine, koostis, ohtlikkus, esmaabi, käitlemine ja hoiustamine, keskkonnarisk ).
  • Vesilahustes on lahustiks alati vesi olenemata tema protsendilisest koostisest, enamasti on tegu anorgaanilise lahusega, mis võib olla tuleohtlik või toksiline . Sertifikaadis: 1)Vedelik; 2)Värvus; 3)Vikoossus erinevatel temperatuuridel ; 4)Tihedus; 5) Keemistemperatuur ; 6)Koostis; 7) Lisainfo .
    6. Aatomi, elektroni, molekuli, iooni, valemi, mooli, faasi ja süsteemi mõisted ja sisu, näited. Avogadro arvu suurus ja sisu. Hapete ja aluste teooria, hapete ja aluste tugevuse ja reaktsioonivõime mõiste, näited. pH mõiste, näited. pH arvutamine prootonite kontsentratsioonist ja vastupidi.
  • Aatomiks nim. keemilise elemendi väikseimat osakest, mis kuulub liht- või liitaine molekulide koostisse.
  • Elektron on aatomi negatiivse laenguga osake.
  • Molekul on mõnede ainete väikseim osake, mis on võimeline iseseisvalt eksisteerima ja, millel on antud aine keemilised omadused.
  • Iooniks nim. molekulaarse aine osa, mis on, kas positiivse- ( katioon ) või negatiivse ( anioon ) laenguga.
  • Valem väljendab ühendi kvalitatiivset ja kvantitatiivset koostist ühendit moodustavate elementide sümbolite ja aatomite arvu kaudu molekulis.
  • Mool ainet sisaldab 6,02· 1023 osakest (aatomit, molekuli, iooni, elektroni).
  • Faas on ühtlane piirpindadega eraldatud süsteemi osa. Ühtlasi on see ka heterogeense süsteemi üks homogeenne osa. Faasid võivad erineda üksteisest füüsikalise oleku, keemilise koostise või struktuuri poolest.
  • Süsteemiks nim. isoleeritud ruumiosa.
  • Avagadro arv – 6,02·1023 – näitab osakeste arvu 1 moolis aines.
  • Hapeteks nim. ühendeid, mis vesilahustes vabastavad H+ iooni. Alusteks nim. neid ühendeid, mis vesilahustes vabastavad OH– iooni. Mida rohkem happed ja alused dissotseeruvad seda tugevamad nad on. Hapete ja aluste reaktsioonivõime ei ole otseselt seotud nende tugevusega. Tugev hape on nt. HCl, nõrk (COOH)2. Tugev leelis on nt. NH3 ning nõrk alus on nt. NaHCO3.
  • pH on negatiivne kümnendlogaritm vesinikioonide kontsentratsioonist [mol/l]. Seda mõõdetakse indikaatorite abil ning kasutatakse keskkonna happelisuse või aluselisuse hindamiseks. Kui pH on 7, siis on tegemist neutraalse lahusega. Mida madalam on pH seda happelisem on keskkond ning mida kõrgem on pH, seda aluselisem on keskkond. Näiteks: Nõrk alus on NH3- vesilahus (pH=10,6), tugev alus on NaOH (pH=14,0), nõrk hape on äädikhape (pH=2,4) ja tugev hape on HNO3 (pH=1,0). Üldjuhul jääb lahuste pH 0 ja 14 vahele, kuigi võimalik on ka kõrgem pH. Üldjuhul arvutatakse pH'd järgmiselt pH = log [H+] ja vesinikioonide sisaldust vastavalt: [H+] = 10pH.
    7. Gaasi ja auru mõiste, nende üldised omadused ning nende omadusi väljendavad põhiseadused (normaaltingimused, tiheduste väljendamine ja määramine, mooli ruumala, kriitiline temperatuur ja rõhk, käitumine rõhu ja temperatuuri muutumise korral, segude iseloomustamine , osarõhud).
  • Gaasideks nim. aineid, mille keemistemperatuur normaalrõhul on alla 20°C. Gaasis on molekulidevahelised kaugused suuremad, kui molekulide mõõtmed, kusjuures osakesed liiguvad ruumis vabalt. Gaasidele on iseloomulik, et neid saab paisutada ja kokku suruda, st. neil ei ole kindlat kuju, mistõttu nad täidavad kogu anuma. Samas on gaasi ruumala otseselt sõltuv rõhust ja temperatuurist. Normaaltingimustel (0OC, 1 atm) on ühe mooli gaasi ruumala 22,4 l. Gaasi tihedus võib ruumala ulatuses kõikuda ning gaas avaldab anuma seintele püsivat rõhku, mis on kõigis suundades ühesugune (Pascali seadus). Gaaside puhul kehtib Clapeyroni võrrand: . Kriitiliseks temperatuuriks nim. temperatuuri, millest kõrgemal ei saa vedeldada rõhu tõstmisega. Kriitiliseks rõhuks nim rõhku, mille korral gaas on nii vedelas kui gaasilises olekus, st. vedela ja gaasilise oleku vahel on tasakaal. Gaas liigub suurema kontsentratsiooni või rõhuga piirkonnast väiksema kontsentratsiooni või rõhuga piirkonda. Osarõhk on rõhk, mida vaatlusalune segu komponent omaks, kui ta antud temperatuuril täidaks üksinda kogu segu ruumala.
  • Aurudeks nim. selliseid gaasilises olekus aineid, mille keemistemperatuur on kõrgem toatemperatuurist. Küllastunud auruks nim. maksimaalset auru kogust, mis võib olla antud temperatuuril ja rõhul. Küllastunud auru rõhk ja tihedus suurenevad temperatuuri tõustes. Küllastumata auru rõhk on väiksem küllastunud auru rõhust antud temperatuuril. Üleküllastunud aur e. kuiv aur on selline, millel puudub kokkupuude vedela faasiga. Niiskes aurus on vedela faasi piisku.
    8. Väävelvesiniku (H2S) iseloomulikud omadused, leidumine tehis- ja looduskeskkonnas, moodustumise kemism .
  • Väävelvesinik on toksiline gaas, mida leidub põhjaveekaevudes, mineraalvee allikates , kanalisatsioonikaevudes ja –trassides, kommunikatsioonikanalites ja –kaevudes, naftamahutites, heitvete mahutites ja teiste lagunemisprotsesside käigus. 90% väävelvesinikust on loodusliku päritoluga ning 10% on tekkinud sulfiitide lagunemisel. Keskmiselt on õhus 0,0001-0,0002 osakest miljoni õhuosakese kohta. Kui väävelvesiniku sisaldus õhus kasvab 0,0047 osakeseni miljoni õhuosakese kohta on tunda mädamunalõhna, kui on 800 väävelvesiniku osakest miljoni õhuosakese kohta sureb 50% inimestest ning kui väävelvesiniku sisaldus kasvab 1000 osakeseni miljoni osakese kohta sureb 100% inimestest. Seetõttu ei tohi õhutamata sahtkaevudesse ning kanalisatsiooni- ja kommunikatsioonikaevudesse minna ilma kaitsevarustuseta. Looduses on ka baktereid, mis toodavad väävelvesinikust väävelhapet, seega võib väävelvesinik soodustada metallide korrosiooni.
    9. Veeaur õhus. Absoluutne niiskus, suhteline niiskus. Kondensaadi tekkimise põhjused õhus olevast veeaurust ja kondensaadi koguste arvutusmetoodikad. Kuidas arvutatakse õhu samal rõhul rõhu muutumisel temperatuur, millal tekib kondensaat ? Kuidas arvutatakse rõhu suurus, mille juures tekib kondensaat ja temperatuur ei muutu?
  • Veeauru kogust õhus väljendatakse kahel viisil: absoluutne niiskus (gH2O·m-3) ja suhteline niiskus (veeauru rõhu suhe küllastunud veeauru rõhku või veeauru sisalduse suhe maksimaalsesse veeauru sisaldusse).
  • Kondensaat tekib kui veeauru osarõhk õhus ületab küllastatud veeauru rõhu antud tingimustel.
  • Boyle ’I- Mariotte seadus on pH2O/Püld=VH2O/100. Selle järgi on veeauru osarõhu suhe üldrõhku 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 temperatuuril hakkab veeaur kondenseeruma.
    10. Vedeliku mõiste ja üldised omadused: aurumine (küllastatud auru rõhu mõiste), lendumine , keemine , kondenseerumine (mõiste ja tingimused), kondensaat (mõiste), tahkumine (mõiste ja põhjused). Näited. Mis toimub tavatemperatuuridel vedelate lahustega (vedelik vedelikus , tahke aine vedelas lahustis) kinnises ja avatud süsteemis (aururõhud, lendumine, lahustunud tahke aine käitumine)?
  • Vedelikeks nim. aineid, mis voolavad raskusjõu mõjul. Nendes on osakeste vahelised sidemed nõrgemad kui tahketes ainetes, seega vedelik ei avalda vastupanu nihkedeformatsioonile ning seetõttu saavad liiguvad vedeliku osakesed mistahes väikeste jõudude mõjul. Seetõttu võtab vedelik alati anuma kuju.
  • Aurumine on vedeliku osakeste pidev lahkumine vedeliku pinnalt gaasilisse faasi. Kui auru kontsentratsioon gaasi faasis on konstantne, siis auru osarõhku nim. küllastunud auru rõhuks.
  • Lendumiseks nim. aine osakeste eraldumist vedeliku pinnalt difusiooni tõttu.
  • Keemine leiab aset kui vedeliku aururõhk saab võrdseks välisrõhuga. Keemise põhjustab mitte üksnes vedeliku pinnal olev aur, vaid ka vedeliku sees olev aur.
  • Kondenseerumiseks nim. aurumise pöördprotsessi, mille käigus eraldub aurumiseks kulunud soojushulk. Toimub süsteemi jahutamisel või kui välisrõhk suureneb küllastunud aururõhust.
  • Kondensaadiks nim. vedelikku, mis tekib aurunud osakeste kondenseerumisel külmal pinnal.
  • Tahkumiseks nim. aine üleminekut vedelast faasist tahkesse. See leiab aset vedeliku jahutamisel, millega kaasneb osakeste liikumiskiiruse vähenemine.
    11. Vedeliku mõiste, vedelike saamine (tekkimine). Vedelike voolavuse, viskoossuse ja pindpinevuse mõisted, millised välistegurid mõjutavad vedelike voolavust, viskoossust ja pindpinevust . Vedelike käitumine tahke aine tasasel pinnal ning pragudes ja kapillaarides . Osmoos (mõiste, seletus). Näited.
  • Vedelikeks nim. aineid, mis voolavad raskusjõu mõjul. Vedelikke saadakse gaaside veeldamisel (nt. rõhu langetamisel) või tahkiste sulamisel.
  • Vedelike voolavuseks nim. vedelike omadust liikuda .
  • Viskoossus e. sisehõõrdetegur on vedelikule iseloomulik suurus, mis näitab vedeliku takistust voolamisele. Viskoossus tõuseb vedeliku temperatuuri langemisel .
  • Pindpinevuseks nim. pinnaosakestele mõjuvat jõudu, mis on suunatud vedelikku sisse (vedeliku pinna puutujat mööda risti kontuuri selle osaga, millele nad mõjuvad), ehk tööd, mis tuleb teha molekulide toomiseks faasi sisemusest piirpinnale. Vedeliku pinnaosakestele mõjuvad jõud on väljastpoolt tasakaalustamata ning seetõttu omab pind energiat. Sellest tingituna püüab vedeliku osake võta maksimaalselt kera kuju.
  • Vedelik märgab tahket ainet kui äärenurk (nurk vedeliku ja gaasi vahelisele piirpinnale tõmmatud puutuja ja tahke faasi vahel) on alla 90° (nt. vesi), ei märga kui äärenurk on üle 90° (nt. elavhõbe) ning kui äärenurka ei teki valgub vedelik laiali (nt. bensiin ). Kui tahke aine pinnal on kaks vedelikku, siis nende märgumise järgi klassifitseeritakse tahked ained hüdrofiilseteks (märguvad enne vee kui süsivesikutega) ning hüdrofoobseteks (märguvad süsivesikutega).
  • Kapillaarsus on nähtus, mida põhjustab molekulaarjõudude mõju tasakaalus oleva või liikuva vedeliku vabale pinnale, mittesegunevate vedelike lahutuspinnale või tahke ja vedela aine piirpinnale. Märgav vedelik tõuseb mõõda kapillaare ja pragusid üles. Tõusu kõrgus on pöördvõrdeline kapillaari raadiusega .
  • Osmoos on lahusti molekulide ühesuunaline difusioon läbi poorse vaheseina. Selle käigus läheb aine väiksema kontsentratsiooniga lahusest suurema kontsentratsiooniga lahusesse. Selle tõttu saab kasutada nt. betoonist hoidlaid magevee hoidmiseks merevees .
    12. Vedelate lahuste (gaas vedelikus, vedelik vedelikus ja tahke aine vedelikus) mõiste, iseloomustamine (kontsentratsioonid, küllastamata, küllastatud ja üleküllastatud lahused) ja käitumise seaduspärasused temperatuuri ja rõhu muutumisel (keemine ja külmumine, aururõhud). Vees on Ca2+ + Mg2+ sisaldus 2,8 mmol⋅dm─3, HCO3sisaldus 4,5 mmol⋅dm─3, kui palju tekib katlakivi 12 m3-st veest (katlakivi koostiseks võtta CaCO3)?
  • Gaas vedelikus e. vaht – Rõhu tõstmisel gaasi lahustuvus vedelikus suureneb. Lahustuvuse määrab vahetult antud gaasi osarõhk, mitte ülerõhk lahuse kohal. Temperatuuri tõustes gaasi lahustuvus väheneb. Lahustuvus väheneb ka kui vesi sisaldab lahustunud soolasid.
  • Vedelik vedelikus e. emulsioon – Sarnased vedelikud lahustuvad üksteises igas vahekorras. Enamasti lahustuvad erinevad vedelikud teineteises aga piiratult . Harilikult kasvab lahustumine temperatuuri tõusuga.
  • Tahke aine vedelikus e. suspensioon – Tahke aine lahustuvus oleneb aine ja lahusti iseloomust. Absoluutselt mittelahustuvaid aineid pole aga olemas. Anorgaanilised ained lahustuvad halvasti orgaanilistes lahustites . Rõhke ei avalda märgatavat mõju ainete lahustuvusele, kuid endotermilisel protsessis suureneb aine lahustuvus temperatuuri kasvu korral ning eksotermilisel väheneb.
    13. Milline protsess on lahustumine? Ainete (tahked, vedelad, gaasid) vees lahustumise iseloomustamine (ühikud, sõltuvus temperatuurist ja rõhust, lahustuvuskorrutis ). Ainete lahustumisomaduste tähtsus igapäevases elus ja kasutamine praktikas (protsessid, kus lahustunud ainete hulka vees vähendatakse või suurendatakse). Näited. Lahuste komponentide eraldamine lahustest (tahke aine vedelikus, vedelikud vedelikus, gaas vedelikus).
  • Lahustumine on protsess, mille käigus aine seguneb lahustiga ning tekib lahus, mis on kahest või enamast homogeensest ainest koosnev segu.
  • Üldjuhul lahustab sarnane sarnast, ehk siis aine, mille molekulide omadused sarnanevad lahusti molekulide omadustega, lahustub kergesti. Tahkete ainete lahustuvus suureneb temperatuuri tõusuga, gaaside lahustuvus vedelikes aga väheneb. Rõhu tõstmisega kasvab gaaside lahustuvus. Ühtlasi ei ole olemas aga mitte ühtegi täielikult lahustuvat või täielikult mittelahustuvat ainet. Lahustuvust mõõdetakse g/l või mol/dm3.
  • Lahustuvuskorrutiseks nim. jäävat suurust, mis näitab rasklahustuva elektrolüüdi küllastunud lahuses tema ioonide kontsentratsioonide korrutist antud temperatuuridel.
  • Lahustuvuse omadusi kasutatakse tahkete ainete puhastamisel. Selleks tehakse ainest küllastunud lahus, mille aeglasel jahtumisel lähevad lahustunud olekust tahkesse olekusse lahustunud ained, kusjuures toksilised ained jäävad lahusesse. Ka doseeritakse lahuseid, mis sisaldavad vajalikke aineid süsteemidesse (nt. ravimite lahused).
  • Lahustunud ainete eraldamiseks lahustest aurutatakse lahusti temperatuuri tõstmisega või destilleeritakse lahus. Vee eraldamiseks lahustest kasutatakse ka erinevaid absorbente.
    14. Loodusliku vee koostis. Miks ja kuidas töödeldakse looduslikku vett ioonvahetajatega ja millistega? Millised keemilised protsessid toimuvad vee kuumutamisel üle 65oC? Mis toimub Fe2+ - ioone sisaldava vee (põhjavesi) kokkupuutel õhuga? Milline on kõige lihtsam raud(II)ioonide sisalduse vähendamise viis vees?
  • Looduslik vesi koosneb veest (H2O), Ca22+, Mg22+, Fe33+, Na+, K+, HCO3 –, Cl–, SO42 –, H+, OH–, mudast, savist jt peendisperssetest ainetest ning mikroorganismidest.
  • Ioonvahetajaid kasutatakse veekareduse vähendamiseks, mis on tingitud Ca2+ ja Mg2+ ioonidest. Kasutusel on näiteks Na- ja H-katioonid.
  • Vee kuumutamisel üle 65°C HCO3–laguneb ning tekivad H+ ja CO32 –. Veest sadestub välja CaCO3, mis on katlakivi peamine komponent.
  • Põhjavee kokkupuutel õhuga Fe2+ laguneb vee ja hapniku toimel Fe3+ ja OH–, millest tekib omakorda Fe(OH)3.
  • Fe2+ vähendamiseks segatakse vesi õhuga, nii et tekib Fe(OH)3. Seejärel juhitakse vesi läbi liivafiltri ja Fe(OH)3 settib.
    15. Vee dissotsiatsioon : prootonite kontsentratsioon, pH mõiste, vesilahuste pH väärtuste diapasoon . Kas ja kui, siis kuidas on võimalik määrata vesilahuste pH väärtusi? Millised on lahuste pH väärtused, kui: a) [H+] = 6,2 . 10 -3 mol / L; b) [H+] = 2,7 . 10 -12 mol . dm -3?
  • Vesi dissotseerub üheaegselt kui hape ja kui alus, sest vesi on oma omadustelt neutraalne (pH 7). Vee dissotsatsioonil tekib võrdne arv H+ ja OH– ioone, mis tähendab, et puhtas vees on nende kontsentratsioonid võrdsed.
  • pH on negatiivne kümnendlogaritm vesinikioonide kontsentratsioonist. Seda mõõdetakse indikaatorite abil ning kasutatakse keskkonna happelisuse või aluselisuse hindamiseks. Kui pH on 7, siis on tegemist neutraalse lahusega. Mida madalam on pH seda happelisem on keskkond ning mida kõrgem on pH, seda aluselisem on keskkond. Üldjuhul jääb lahuste pH 0 ja 14 vahele, kuigi võimalik on ka kõrgem pH.
  • Prootonite kontsentratsioon leitakse valemist : pH=-log[H+]; [H+]=10-pH
    16. Millised ained on happed, millised alused? Hapete ja aluste moodustumine. Näited! Milles seisneb hapete ja aluste tugevus ning reaktsioonivõime? Tooge näited tugevatest ja nõrkadest hapetest ja alustest! Millised on prootonite kontsentratsioonid järgmistes lahustes: a) pH = 2,7; b) pH = 8,8; c) pH = 12,8?
  • Hapeteks nim. ühendeid, mis vesilahustes vabastavad H+ iooni. Alusteks nim. neid ühendeid, mis vesilahustes vabastavad OH– iooni. Mida rohkem happed ja alused dissotseeruvad seda tugevamad nad on. Hapete ja aluste reaktsioonivõime ei ole otseselt seotud nende tugevusega. Tugev hape on nt. HCl, nõrk (COOH)2. Tugev leelis on nt. NH3 ning nõrk alus on nt. NaHCO3.
  • Hapete moodustumine: Hapnikhappeid saab vastavate oksiidide reageerimisel N:H2O+SO3=H2SO4, vesiniksulfiidhape ja vesinik-halogeniidhapped on vastavate gaasiliste ainete vesilahused ja neid saadakse vesiniku reageerimisel veega H2 + Cl2 = 2HCl või vastavate soolade reageerimisel tugevama happega FeS+H2SO4=FeSO4+H2S. Aluste moodustumine: aluseid võib saada oksiidide lahust veega Na2O+H2O=2NaOH. Raskesti lahustuvate aluste saamiseks käsitsetakse soola lahuseid leelistega CuSO4+2NaOH = Cu(OH)2+Na2SO4.
  • Prootonite kontsentratsioon leitakse valemist: pH=-log[H+]; [H+]=10-pH
    17. Millist ainet ja materjali nimetatakse tahkeks ? Millega on määratud tahkete ainete ja materjalide kõik omadused? Tahke aine ja materjali eksisteerimise vormid, tegelik ja efektiivne tihedus (mis need on ja kuidas määratakse), materjalide makro- ja mikrosisestruktuurid ( poorsed , kihilised ; kristalne , amorfne , klaasjas). Homogeensus ja heterogeensus tahkete ainete ja materjalide korral. Käitumise üldised seaduspärasused temperatuuri ja rõhu mõjul, näited.
  • Tahketeks nim. aineid, mis omavad kindlat iseseisvat kuju ja ruumala. Tahkistes seovad molekule tugevad jõud, nii et molekulid saavad üksnes võnkuda ümber tasakaaluasendi ja pole suutelised ümber paigutuma.
  • Tahkiste omadused on määratud aine keemilise koostise ja sisestruktuuriga. Viimase põhjal jagunevad ained amorfseteks ja kristallilisteks. Amorfsete ainete füüsikalised omadused on isotroopsed ( soojus juhtivus, tugevus jm.) ning neil puudub kindel tahkumistemperatuur. Amorfsed ained hanguvad.. Kristallilistel ainetel on kindel sulamis- ja tahkumistemperatuur, füüsikalised omadused on tulenevalt kristalli siseehituse eripärast anisotroopsed.
  • Efektiivne tihedus näitab aine massi suhet täismahtu (aine ja selles olevad poorid ). Tegelik tihedus näitab aine massi suhet ainemahtu, millest on lahutatud aines olevate pooride maht.
  • Poorsed on ained, milledes leidub poore ehk tühimikke.
  • Kihilised on ained, mis koosnevad kihtidest.
  • Kristalne on aine, milles osakesed paiknevad rangelt tasapinniti, st. ainel on kristallvõre. Sellistel ainetel on kindel sulamis- ja tahkumistemperatuur ning aine füüsikalised omadused on vektoriaalsed.
  • Amorfne on aine, mille osakesed paiknevad korrapäratult. Sellistel ainetel puuduvad kindel sulamis- ja tahkumistemperatuur.
  • Klaasjas aine saab olla nii kristalne kui amorfne. Eri vormide keemilised omadused võivad erineda. Amorfsest ainest saab kritallilise sulami ülikiire jahutamise teel.
  • Seaduspärasused: kui muuta temperatuuri ja rõhku suurenemise suunas, siis saab muuta ainete kuju ning viia neid gaasilisse või vedelasse olekusse. Samal ajal paljud tahked ained temperatuuri tõstmisel lagunevad. Üldiselt tahketele kehadele rõhu muutus ei mõju, küll aga temperatuuri muutudes : a)muutub elektrijuhtivus b)osakeste vaheliste sidemete tugevus.
    18. Tahkete ainete röntgenfaasianalüüsi printsiip, faasi mõiste, saadav informatsioon ja analüsaatori(seadme) põhimõtteline skeem. Millisel kujul ja kui suur (väike) peab olema uuritava aine proov , mis asi on difraktogramm ja kuidas põhimõtteliselt interpreteeritakse difraktogramme?
  • Tahkete ainete röntgenfaasianalüüs on aine struktuuri analüüs, mis põhineb röntgenkiirguse difraktsioonil. See võimaldab kristalsete ainete korral määrata osakesi ühendavate tasandite vahekaugusi, mis on refleksidena loetavad difraktogrammilt. Kasutatav seade koosneb röntgentorust, preparaadist ja registraatorist, mis võib olla nii elektrooniline kui mehhaaniline.
  • Analüüsitavad ained peavad neelama või kiirgama elektromagnetkiirgust. Preparaat ehk proov on üldjuhul pulbri kujul (osakese suurus 10-15 mm), kuid võimalik on kasutada ka lihvitud pindu. Viimase korral esineb aga häireid difraktogrammil.
  • Difraktogramm peegeldunud kiirte üleskirjutus, millelt saab lugeda osakesi ühendavate tasandite vahekaugusi, mis avalduvad refleksidena. Difraktogrammi abil on võimalik määrata, kas tegemist on amorfse või kristalse ainega, kristalse aine korral saab täpsemalt määrata kristalli struktuuri (mida vähem reflekse, seda lihtsam struktuur). Ühtlasi on võimalik määrata ka kuni kuuest ainest koosneva segu täpset koostist. Hästi kristalliseerunud aine refleksid on kõrged ja sihvakad ning baasjoon peaaegu sirge. Röntgenamorfsete ainete korral on difraktogramm aga segane ning kindlaid reflekse pole näha.
    19. Puistematerjalide ja pulbrite mõiste. Eripinnad. Pulbrite ja pooride klassifikatsioon keskmise läbimõõdu järgi. Pulbrite autoadhesioon , agregaadid ja aglomeraadid (mõisted ja moodustumise põhjused). Näited toodetavatest ja laialt tehnikas ja tavaelus kasutatavatest aglomeraatidest. Kuidas määratakse pulbrite fraktsioonilist koostist osakese suuruse järgi ja kuidas määratakse nende faasikoostist?
  • Pulbrid ja puistematerjalid on tahketele materjalidele iseloomulikud eksisteerimise vormid. Pulbri osakeste suurus on 100-500μm (nt. tsement , jahu), puistematerjali osake on >500 μm (nt. kruus, liiv) ning tolmu osakese suurus on 10-30 μm.
  • Eripind iseloomustab pulbri korral tahke aine pindala.
  • Keskmise läbimõõdu järgi jagatakse poore järgmiselt: mikropoor (50 mm).
  • Pulbrite autoadhesioon on pulbri osakeste iseeneslik liikumine üksteise suhtes. Seda põhjustavad molekulaar-, elektrilised -, magnetilised-, kapillaar - ja mehhaanilised jõud.
  • Agregaadid on sekundaarsed osakesed, millede vahel on nõrk side
  • Aglomeraadid on kuumutamisel või surve all agregaatidest tekkinud osad, millede vahel on tugevad sidemed (nt. katusekivide valmistamisel kasutatav “punane savi”).
  • Pulbrite koostise määramiseks kasutatakse: sõelumist, mikroskoopiat, erikaalust ja magnetetilisusest tulenevaid omadusi.
    20. Mõisted kristallaine struktuurist: elementaarrakk, võre parameetrid . Võre klassifitseerimine võre sõlmpunktides olevate osakeste ja nende paiknemise geomeetria järgi. Näited. Kas kristalseid aineid on võimalik identifitseerida nii puhtal kujul kui segudes amorfsete ainetega ja mitmete kristalsete ainetega, põhjendage vastust?!
  • Elementaarrakk on kristallvõre väikseim osa, mille puhul ilmnevad kõik võre struktuuri iseärasused.
  • Võre parameetrid on sidemete pikkused ja nendevahelised nurgad.
  • Kristallvõre sõlmpunktides olevate osakeste ja nende paiknemise geomeetria järgi jagunevad kristalsed ained järgmiselt
  • Aatomvõre – võre sõlmpunktides asuvad neutraalsed aatomid , mis on üksteisega seotud tugevate koovalentsete sidemetega (nt. teemant ).
  • Molekulvõre – võre sõlmpunktides asuvad neutraalsed olekulid, mis on omavahel seotud nõrkade jõududega (nt. naftaliin).
  • (Vastus: jah) Looduslike kristallide kuuluvust ühte või teise kristallsüsteemi määratakse kristallograafia põhiseaduse alusel: igas süsteemides tahkude vahelised nurgad on konstantsed, st. et ka moonutatud kristallvormi puhul jäävad tahkudevahelised nurgad muutumatuteks.
    21. Millistel juhtudel toimub keemiline reaktsioon elektrolüütide vesilahustes? Vee Ca2+ + Mg2+ sisaldus on 5,2 mmol⋅dm─3, HCO3sisaldus 4,1 mmol⋅dm─3, kuidas neid arve on vaja kasutada sellise vee kasutamisel? Mis asi on katlakivi, kus seda leidub, kuidas valmistatakse? Näited. Millised keemilised reaktsioonid võivad toimuda plahvatuste korral? Millised on kõige plahvatusohtlikumad süsteemid argielus, näiteid?
  • Keemiline reaktsioon toimub elektrolüütide vesilahustes kui vesilahuse dielektriline läbitavus on küllalt suur, et lõhkuda elektrolüüdi sidemeid. Kui tõsta elektrolüüdi vesilahuse temp, siis tekib ioone veelgi rohkem.
  • Katlakiviks nim. CaCO3 ja MgCO3 sadet, mis tekib loodusliku vee kuumutamisel üle 65˚C, mis tingib HCO3– lagunemise H+ ja CO32–.
  • Plahvatuseks nim. väga intensiivset põlemist. Selleks tuleb ergastada üks osake ning edasi toimub ahelreaktsioon. Põhimõtteliselt on plahvatus suure energiahulga vabanemine osakeste vahelistest sidemetest väga väikese aja jooksul. Plahvatusohtlikeks loetakse põlevate gaaside ja õhu segu (nt õhu segu bensiini auruga, majapidamisgaasiga või tärklisse tolmuga).
    22. Millised reaktsioonid on tasakaalureaktsioonid? Mõiste ja näited. Tasakaalukonstant. Tasakaalu nihkumise ja nihutamise mõisted ja seaduspärasused. Näited. Katalüüs: mõiste, klassifikatsioon.
  • Tasakaalureaktsioonid on keemilised reaktsioonid, mis on pööratavad , st. et need seiskuvad näiliselt, sest kogu lähteaine ei lähe üle saaduseks (nt. N2 + 3H2 ↔ 2NH3).
  • Tasakaalukonstandiks nim. suurust, mille korral päri- ja vastassuunalise reaktsiooni kiirused on võrdsed.
  • Tasakaal nihkub kui toimuvad välised muutused (temperatuuri ja rõhu muutused). Le Chatelier’ printsiip: tasakaalulises süsteemis tasakaalu nihkumine toimub selles suunas, mis toimub vastu välisele muutusele. Näiteks: Temperatuuri tõstmisel nihkub tasakaal endotermilise reaktsiooni suunas. Tasakaalu nihutamiseks võib süsteemi viia ka täiendava aine hulga, mille tagajärjel nihkub tasakaal selle aine suurema ärakasutamise suunas, mistõttu väheneb teiste reageerivate ainete kontsentratsioon ning suureneb saaduse kontsentratsioon.
  • Katalüüsiks nim. protsessi, mille käigus muudetakse keemilise reaktsiooni kiirust katalüsaatori abil. Katalüüs jaguneb homogeensseks, heterogeenseks ja bioloogiliseks. Homogeenses katalüüsis on katalüsaator ja reageerivad ained samas faasis. Heterogeenses katalüüsis on reageerivad ained ja katalüsaator erinevates faasides, kusjuures katalüsaator on üldjuhul tahkes faasis. Bioloogilises katalüüsis on katalüsaatoriks ensüümid.
    23. Difusiooni mõiste. Millest sõltub difusiooni kiirus? Difusiooni kiirus gaasides , vedelikes ja tahkes aines (kiiruste võrdlev hinnang). Difusioon looduskeskkonnas. Difusiooni kasutamine tootmisprotsessides (konkreetsed näited). Adsorbtsioon . Adsorbtsiooni isotermid , adsorbtsiooni kasutamine praktikas.
  • Difusioon on aineosakeste soojusliikumisest tingitud protsess, mis viib kontsentratsioonide ühtlustumiseni süsteemis. Difusioon põhjustab molekulide, ioonide ja teiste osakeste liikumine kõrgema kontsentratsiooniga aladelt madalama kontsentratsiooniga aladele . Vedelikes on horisontaalsuunas difusioon kiirem kui vertikaalses suunas. Ühtlasi soodustab difusiooni ka keskkonna liikumine. Difusiooni kiirus on suurim gaasides ning väga väike tahketes ainetes. Difusiooni rakendatakse paljudes tehnoloogilistes protsessides (nt. Metallide jootmisel) ning sellel on väga tähtis roll organismide elutegevuses (tänu difusioonile tungib hapnik läbi naha inimese organismi ning toitained imbuvad loomade soolestikust verre).
  • Adsorbtsioon on tahke aine omadus siduda endaga, kas gaasi osakesi või vedeliku lahustunud osakesi.
  • Adsorbtsiooni isotermideks nim. sõltuvust, mis väljendab adsorbtsiooni sõltuvust gaasi osarõhust või lahuse kontsentratsioonist püsival temperatuuril.
  • Praktikas kasutatakse adsorbtsiooni õhu jt gaaside puhastamiseks kahjulikest lisandites, õlidest jm ning segudest mõne kindla aine eraldamiseks.
    24. Millised reaktsioonid on redoksreaktsioonid? Kirjutage vähemalt 4 redoksreaktsiooni võrrandit. Millised ained on oksüdeerijad, millised redutseerijad ? Loetlege enamkasutatavaid oksüdeerijaid ja redutseerijaid. Milline nähtus on metallide korrosioon ? Millised protsessid leiavad aset metallide korrosioonil, näited?
  • Redoksreaktsiooniks nim. keemilist reaktsiooni, mille käigus muutub reageerivate ainete oksüdatsiooniaste.
  • Osakest ( aatom , ioon , molekul), mis liidab elektrone nim. oksüdeerijaks (nt. Cl2, Br2, NO3, O2).
  • Osakest ( aatom , ioon, molekul), mis loovutab elektrone nim. redutseerijaks (nt. C, CO, Na, K, Mg, Al).
  • Metallide korrosioon on metalli hävimine ümbritseva keskkonna (teised materjalid, kemikaalid , atmosfäär, looduslikud veed , pinnas) toimel.
  • Korrosioon jaguneb järgmiselt: keemiline- (kõrgetel temperatuuridel, elektrolüütide osavõtul), elektrokeemiline - (tekib galvaanipaar ning anoodiks olev metall hävib), bioloogiline- (organismide elutegevusetulemusel) ning erosioonkorrosioon (mehaailiste jõudude toimel).
  • Levinuimad korrosiooni ilmingud on: ühtlane-, pisteline- (roostevabateras), laiguline- (süsinikterased atmosfääris), piirpinna- (keevisliidesed), kihtide vaheline- (kihilised materjalid), kontakt- (roostevabateras süsinikuga), kristallidevaheline- (valatud detailid), pinge- ja erosioonkorrosioon.
    25. Tsingi korrosiooni seaduspärasused vees ja vesilahustes ning atmosfääris. Millised protsessid leiavad aset tsingitud teraspleki ja tsingitud terasest konstruktsioonielementide korrosioonil? Kuidas valmistatakse tsinkkatet metallidele? Milliste omaduste järgi hinnatakse tsingikihi kvaliteeti? Millest sõltub tsingikihi paksus terase kuumtsinkimisel?
  • Vees oleneb tsingi korrosiooni kiirus temperatuurist. Umbes 75-80˚C on korrosiooni kiirus maksimaalne ning 25˚C ja 100˚C saavutab see suhteliselt püsiva ning madala taseme.
  • Vesilahustes oleneb tsingi korrosiooni kiirus otseselt lahuse pH-st. Korrosioon on aeglaseim kui pH 10 ning kasvab märgatavalt kui pH on üle 12 või alla 4.
  • Atmosfääris oleneb tsingi korrosiooni kiirus otseselt atmosfääri puhtusest. Korrosioon on kiireim merevees ning aeglaseim maa atmosfääris. Tavaliselt kattub tsink atmosfääris ZnCO3·3Zn(OH)2 (aluseline sool) kihiga, mis on tihe, hästi nakkuv, vees ei lahustu ning kaitseb tsinki edasise korrosiooni eest. Kui sarnane kiht tekib vees on see poorne ning ei kaitse tsinki korrosiooni eest.
  • Tsingitud terasplekki ja tsingitud terasest konstruktsioonielemente tuleb hoida kuivas, hästi tuulutatud kohas, sest vastasel juhul tekib juba mõne päevaga tsingile valge rooste kiht, mis hävitab tsingi väga kiirest . Kui rooste kiht on juba tekkinud tuleb kahjustatud pinda töödelda kemikaalidega, mis pidurdavad tsingi edasist hävingut. Kui tsink on detaililt hävinud hakkab korrodeeruma selle all olev teras.
  • Tsinkkatteid valmistatakse järgmiselt:
  • Kuumtsinkimine – Sulatsink (temperatuuril 462˚C) kantakse detailidele või kastetakse need tsinki. Katte paksus 40-400μm.
  • Kuumpihustus – Pulbrist või traadist valmistatud sulatsinki pihustatakse detailile 2-5 kihti saavutamaks 200-300μm kihti.
  • Elektrokeemiline e. galvaaniline katmine – Zn-soolalahust kasutatakse elektrolüüdina, kusjuures tsink on anoodiks ning kaetav detail katoodiks. Saadav kate on suhteliselt õhuke. Antud meetodit kasutatakse tavaliselt plekkide katmisel tsingiga.
  • Difusioonmeetod – Detail asetatakse koos tsingipulbriga trumlisse ning kuumutatakse kuni tsink sulab. Saadakse õhuke Fe-Zn kiht.
  • Tsinkpulbervärv – Detailile kantakse õhuke värvikiht, milles on umbes 95% tsinki.
  • Tsinkkatte kvaliteeti hinnatakse katte paksuse, poorsuse , kuluvuskindluse, korrosiooni vastupidavuse ja terast kaitsvate omaduste järgi.
  • Tsinkkatte paksus oleneb terase kuumtsinkimisel terase eripinna suurusest ja lisanditest, mida leidub kasutatavas tsingis .
    26. Milline on kõige levinum pinnases asuvate gaasi magistraaltorude kaitsmisviis korrosiooni vastu? Millised on kasutatud kaitsmisviisi ohud?
  • Pinnases asuvaid gaasi magistraaltorusid kaitstakse katoodkaitse ning pinnasest isoleerimisega. Kui isolatsioon saab aga kahjustada võivad torul tekkida anoodi- ja katoodipiirkonnad ning selle tõttu võib esineda pistelist korrosiooni.
    27. Milliseid protsesse nimetatakse elektrokeemilisteks? Konkretiseerige ja selgitage näidete abil põhilisi elektrokeemilisi protsesse (metallide tootmine, mõnede kemikaalide tootmine, metallide rafineerimine , galvaaniliste katete valmistamine, metallist katete eemaldamine detailidelt, detailide poleerimine)!
  • Elektrokeemilisteks nim. protsesse, millede kulgemisel tekib elektrivool või, mis toimuvad elektrivoolu toimel.
  • Metallide tootmine – I ja II rühma metalle toodetakse sula halogeniitidest (NaCl2, CaCl2) ning Fe, Cd, Zn jt metalle vesilahustest. Al toodetakse sula boksiidi ja krüoliidi (Al2O3· nH2O + Na3AlF6) segust temperatuuril üle 940ºC ning pingel 4,2-4,5V.
  • Metallide rafineerimine – Toodetakse Al, Cu, Ni, Sn jt metalle puhtusega kuni 99,99%. Selleks kasutatakse elektrolüüdina soola lahust (nt. Cu rafineerimisel CuSO4), anoodina puhastamata metalli (nt. puhastamata Cu) ja katoodina puhast metalli (nt. puhas Cu).
  • Mõnede kemikaalide tootmine - KMnO4; HClO4; H2O2; Cl2
  • Galvaaniliste katete valmistamine – Galvaaniliste katete valmistamisel puhastatakse kõigepealt detail hoolikalt ning loputatakse siis destilleeritud veega. Seejärel kantakse detailile vajalikud katted (nt. Fe katmisel Cr kantakse detailile kõigepealt Cu kiht, siis Ni kiht ning lõpuks Cr kiht).
  • Metallist katete eemaldamine detailidelt – Katete valikuliseks eemaldamiseks kasutatakse sama süsteemi, mida katmisekski. Anoodina kasutatakse detaili ning katoodina käitub puhas metall, mida detaililt eemaldatakse.
  • Detailide poleerimine – Kasutatakse suuri pingeid (nt. terase poleerimisel 40-60V, tihedusega 400- 600A /m2) ning tõsiasja, et vool liigub üldjuhul läbi teravike, mistõttu saabki voolu abil detaile poleerida.
    28. Elektroodide mõisted elektrokeemias. Elektroodi standardpotentsiaali mõiste, kuidas seda määratakse ja millest oleneb selle suurus? Järjestage standardpotentsiaalide suurenemise järjekorras Fe, Zn, Sn, Al ja Cu. Milline on kontaktkorrosioon? Millised on tüüpilised kontaktkorrosiooni toimumise kohad praktikas?
  • Keemias on kasutusel kahte tüüpi elektroode: lahustuvad elektroodid ja ainult elektrone üle kandvad elektroodid. Elektroodi, mille standardpotentsiaal on kõrgem nim. katoodiks ning elektroodi, mille standardpotentsiaal on madalam nim. anoodiks.
  • Elektroodi standardpotentsiaal on galvaanielemendi elektromotoorjõud, milles üheks elektroodiks on vesinikelektrood , teiseks elektroodiks on uuritav metall. Galvaanielemendi elektromotoorjõud o
  • n leitav valemist:. Nt. vasest ja tsingist galvaanielemendi standardpotentsiaal on .
  • Metallide järjestus standardpotentsiaalide kasvu järgi ühtib metallide aktiivsuse reaga: Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Cu.
  • Kontaktkorrosioon on tingitud eri omadustega metallide kokkupuutest elektrolüüdi lahuses (nt. vesi), mille tagajärjel tekib galvaanipaar ning metall, mis on galvaanipaaris anoodiks, hävib.
  • Praktikas esineb kontaktkorrosiooni kui välitingimustes kasutatakse tsingitud teraspleki ühendamiseks alumiiniumist tõmbeneete, sest needi tõmbevarras on terasest ning neet hakkab toimima galvaanipaarina ja hävib. Alumiiniumneetide asemel tuleks kasutada terasest tõmbeneete. Samuti hävivad terasplekk ja alumiiniumplekk vahetult vaskneedi või raudpoldi läheduses. Lisaks ei tohi aluminiumist elektrijuhtmete ühendamiseks kasutada vaskklemme, sest alumiinium hävib ning tekib süttimise oht.
    29. Millest olenevad reaalsed elektroodide potentsiaalid (Nernsti võrrand ja sellest tulenevad järeldused. Elektrokeemilise korrosiooni kemism. Millest oleneb elektrokeemilise korrosiooni kiirus? Selgitage, mis on metallide korrosioonis anoodipiirkond ja mis katoodipiirkond? Millistel põhjustel need tekivad(moodustuvad)?
  • Reaalsed elektroodide potentsiaalid olenevad standardpotentsiaalidest, temperatuurist ja elektrolüüdi kontsentratsioonist. Selle võtab kokku Nernsti võrrand: , kus EMe0 – elektroodi standardpotentsiaal, n – üleminevate elektronide arv, F – Faraday arv (-96485 C/mol), R – 8,314J/Kmol, CMen+ - vastavate ioonide kontsentratsioon. Kui T=298K, siis . Sellest tulenevalt võib tekkida galvaanipaar, milles mõlemad elektroodid on samast materjalist, kuid erinevatel temperatuuridel (temperatuuri galvaanielement ) või erineva kontsentratsiooniga elektrolüüdis (kontsentratsiooni galvaanielement).
  • Elektrokeemiline korrosioon on seotud galvaanielementide tekkega ning üldjuhul kulgeb see nii, et elektrolüüdi lahuses olevalt anoodilt eralduvad elektronid ( anood hävib aja jooksul), samas kui katoodilt eraldub tavaliselt vesinik, mistõttu katood ei hävi.
  • Elektrokeemilise korrosiooni kiiruse määrab korrosioonivool Ikorr, mis sõltub katoodi ja anoodi elektropotentsiaalidest ja süsteemi takistusest: .
  • Anoodipiirkonnaks nim. metallide korrosioonis piirkonda, millel on positiivseid laenguid ning, kus toimub oksüdeerimine. Katoodipiirkonnaks nim. piirkonda, kust metall loovutab elektrone anoodile, muutudes ise positiivsemaks. Antud piirkonnad tekivad, kui on loodud kõik tingimused galvaanipaari moodustumiseks.
    30. Millised soolad hüdrolüüsuvad ja kuidas? Nende vesilahuste pH-de piirkond (kirjutage vastavad reaktsioonivõrrandid)! Kuidas määratakse vee mööduvat karedust ? Kui palju tekib katlakivi, kui Ca2+ + Mg2+ sisaldus on1,2 mmol⋅dm─3ja HCO3sisaldus 1,8 mmol⋅dm─3, 5 m3-st veest, kui katlakivi koostiseks võtta CaCO3?
  • Hüdrolüüsuvad omavahel tugevate aluste ja nõrkade hapete ning nõrkade hapete ja tugevate aluste soolad.
  • Mööduvat e. karbonaatset karedust määratakse CO32– ja HCO3– ioonide summaarse sisalduse põhjal ning arvutatakse ümber tahkes olekus mitteeksisteeriva Ca(HCO3)2 sisalduseks.
    31. Kuidas töötavad Volta ja Jacobi galvaanielemendid (skeem ja toimuvad reaktsioonid)? Kuidas viiakse läbi elektrokeemilist poleerimist (skeem ja orienteeruvad tehnoloogilised parameetrid) ning alumiiniumi ja titaani elektrokeemilist oksüdeerimist?
  • Volta galvaanielement koosneb kahest elektroodist (tsink ja vask), mis on ühendatud juhtmetega. Elektronid liiguvad tsingilt vasele, kusjuures vase pinnale tekib vesiniku kiht. Voolu saab kuni tsink elektrood on täielikult hävinud. Tegemist on lõpuni mineva reaktsiooniga.
  • Jacobi galvaanielement koosneb kahest elektroodist (tsink ja vask), mis asuvad vastaval ZnSO4 ja CuSO4 lahustes. Lahuseid eraldab membraan läbi mille liiguvad SO42– ioonid. Reaktsiooni käigus läheb tsink elektroodilt lahusesse ning vask lahusest elektroodile. Antud protsess on pööratav. Selleks tuleb galvaanielemendiga liita väline vooluallikas nii, et positiivse poolusega on liidetud vask elektrood ja vooluallika negatiivse poolusega on ühendatud tsink elektrood. Galvaanielemendist voolu läbi juhtimise tulemusel taastub esialgne olukord.
  • Elektrokeemilisel poleerimisel on poleeritav detail anoodiks ning kuna vool liigub eelistatult läbi teravike, siis lahustuvad need kõigepealt. Poleerimisel kasutatakse suuremaid pingeid kui galvaanilisel katmisel (nt. terase poleerimisel 40-60V, tihedusega 400-600A/m2, elektrolüüdiks on HClO4 lahus).
  • Elektrokeemilisel oksüdeerimisel on detail (Al või Ti) anoodiks. Kasutades erinevaid elektrolüütide lahuseid saadakse erinevate omadustega (värvus, paksus, tugevus, elektrilised omadused) oksiidikihid.
    32. Millised seadmed on akumulaatorid? Iseloomustage raud- nikkel - ja pliiakumulaatorit (iseloomustavad parameetrid, elektrivoolu saamist iseloomustavad võrrandid)! Millistel tingimustel moodustuvad(tekivad) igapäevases elus galvaanielemendid? Kuidas saab valmistada galvaanielemente, tooge vähemalt viis näidet?!
  • Akumulaator on keemiline vooluallikas, milles muundatakse keemilistes reaktsioonides vabanev energia elektrienergiaks. Akumulaatorid jagatakse leelis- (raud-nikkelakumulaator) ja happeakumulaatoriteks (pliiakumulaator).
  • Raud-nikkelakumulaatoris on elektrolüüdiks leelise lahus. Anoodiks on raud ning katoodiks NiO2. Akumulaatoris toimub järgmine keemiline reaktsioon: 2NiOOH + Fe + 2H2O ↔ 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 ning standardpotentsiaal on E=1,48V.
  • Pliiakumulaatori Elektrolüüdiks on väävelhappelahus, elektroodideks on Pb ja PbO2 ning akumulaatori töötamise käigus moodustub elektroodidel PbSO4. Akumulaatori tühjenemisel toimub järgmine keemiline reaktsioon: Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O. Aku laadimisel toimub antud reaktsioon vastupidiselt ning elektrone “võetakse” PbSO4-lt. Üldjuhul on pliiakumulaatoris väävelhapet alati liiaga, sest nii on võimalik saada akust suuremat voolu ning “tühja” akumulaatori külmumise oht on väiksem.
    33. Värvide põhimõtteline koostis ja klassifikatsioonis kasutatavad peamised tunnused. Milline on värvikilede moodustumise kemism- mehanism . Näited. Kuidas korrodeeruvad sünteetilised polümeerid ja puit?
  • Värvide põhimõtteline koostis on: sideaine , pigmendid, lahusti, lisaained ( inhibiitorid , mürkkemikaalid jm.).
  • Värve klassifitseeritakse järgmiste tunnuste alusel: kile moodustumise viis (füüsikaline või keemiline), sideained, kasutamisviis, pigmendid ( korrosioonikaitse , värvus jm.), kasutamiskohad (metall, puit, betoon , krohv jm.), kasutamisjärjekord (alus-, vahe- ja pealmine värv).
  • Värvikile moodustub, kas füüsikaliselt või keemiliselt. Füüsikalise protsessi korral on tegemist vedelate värvidega, millest lahusti aurub ning sideaine osakesed liituvad kileks. Sellised on näiteks mõned lateksvärvid. Keemilise protsessi korral moodustub kile keemiliise reaktsiooni tulemusena. Sellised on näiteks epoksüvärvi ja alküüdvärvid.
  • Sünteetiline polümeer korrodeerub kui sellesse tungib vedelikke, aure või gaase , mille tulemusena polümeer paisub ning algavad keemilised reaktsioonid, mis polümeeri hävitavad. Korrosiooni soodustavad mehhaanilised pinged aines, temperatuuri kõikumine ning UV-kiirgus, millele pole mitte ükski polümeer vastupidav.
  • Puidu korrosioon seisneb ligniini välja lahustumises. Ligniin on looduslik polümeer, mida puidus on umbes 30% kogu puidu mahust. See toimub kahes järgus: esiteks eralduvad puidu rakud üksteisest ning siis lahustub ligniin välja raku seinast. Ligniini lahustumise järel jääb järgi tselluloos . Lisaks hävitavad puitu ka mitmed seened, milledest mõned toituvad ligniinist, mõned tselluloosist, ning mõned nii ligniinist kui ka tselluloosist. Igasuguse puidu korrosiooni tulemuseks on puidu struktuuri hävimine.
    34. Milline protsess on elektrolüüs? Elektrolüüsi printsipiaalne aparatuur ja põhiparameetrite suurusjärgud. Mis on lagunemispinge ja mis on ülepinge? Millest olenevad nende suurused? Milliseid aineid toodetakse elektrolüüsi abil (näited)? Millistel eesmärkidel ja kuidas töödeldakse puitu kemikaalidega?
  • Elektrolüüs on protsess, milles alalisvoolu läbijuhtimisel kas elektrolüüdi lahusest või elektrolüüdi sulatisest positiivse laenguga osakesed liiguvad negatiivsele elektroodile ja vastupidi ning elektroodidel toimub oksüdatsiooniastme muutumine. Katoodil leiab aset redutseerimis- ning anoodil oksüdeerimisprotsess. Kui oksüdatsiooniaste on null eraldub elektroodil lihtaine, kui oksüdatsiooniaste erineb nullist eraldub elektroodil mingi muu aine.
  • Lagunemispinge on pinge, mis tuleb anda elektroodile, et algaks elektrolüüs. Lagunemispinge suurus oleneb elektrolüüsi rakus olevate elektroodide tasakaalude potentsiaalide erinevusest. Lagunemispinge on tavaliselt alla 10V.
  • Ülepinge on lagunemispinge ja süsteemis moodustunud galvaanielemendi elektromotoorjõu vahe ning seega sõltub nende suurusest.
  • Elektrolüüsi abil toodetakse mitmeid metalle (nt. sula halogeniitidest I ja II rühma metalle; vesilahustest rauda, vaske, tsinki; alumiiniumitoodetakse sula boksiidi ja krüoliidi segust pingel 4,2-4,5V) ning keemilisi ühendeid (nt. Cl2, H2, H2O2).
  • Puitu töödeldakse kemikaalidega, et suurendada selle vastupidavust välismõjudele. Enamlevinud puidukaitsevahendid on kemikaalid, milledega immutatud puit on tulekindlam ja vastupidavam leeliste või hapete lahustele. Lisaks kasutatakse erinevaid seenetõrjekemikaale ning värve, mis kantakse puidule isoleerimaks seda väliskeskkonnast ja selle kahjustavast mõjust.
    35. Mida käsitlevad ja formuleerige Faraday seadused? Kuidas viiakse läbi elektrokeemilist oksüdeerimist. Miks alumiiniumi kui materjali oksüdeeritakse? Miks on enamikel juhtudel saadav oksiidikiht värviline?
  • Faraday seadused – 1) Elektrolüüsil eraldunud aine mass (m) on võrdeline voolutugevuse (I) ja elektrolüüsi kestvusega (t) – seega elektrolüüti läbiva elektrihulgaga (m~I·t). 2) Võrdsete elektrihulkade mõjul elektrolüüsil eraldunud erinevate ainete masside suhe võrdub vastavate ioonide molaarmasside ja ioonlaengute jagatiste suhtega.
  • Elektrokeemilisel oksüdeerimisel on detail anoodiks. Kasutades erinevaid elektrolüütide lahuseid saadakse erinevate omadustega (värvus, paksus, tugevus, elektrilised omadused) oksiidikihid.
  • Alumiiniumi oksüdeeritakse, sest tehasest tulnud alumiinium on atmosfääris vähe vastupidav. Elektrolüüsil tekitatud 20-30μm paksune Al2O3 kiht aga kaitseb alumiiniumi pinda suhteliselt hästi, kui keskkonna pH jääb vahemikku 5-6.
  • Oksiidikiht on üldjuhul värviline, sest kasutatavatesse elektrolüüdilahustesse segatakse värvaineid, et suurendada saadava oksiidikihi nakkuvust ning vastupidavust väliskeskkonnale.
    36. Milline nähtus on korrosioon? Metallide korrosiooni klassifikatsioon kulgemise kemismi- mehanismi järgi. Kirjeldage (joonistage) korrosioonikahjustuste ilmingud, kuidas klassifitseeritakse korrosiooni ilmingute järgi? Kuidas vältida (vähendada) kontaktkorrosiooni? Selgitage, milline on metallide korrosioonis anoodipiirkond ja milline katoodipiirkond?
  • Metallide korrosioon on metalli hävimine ümbritseva keskkonna (teised materjalid, kemikaalid, atmosfäär, looduslikud veed, pinnas) toimel.
  • Korrosioon jaguneb järgmiselt: keemiline- (kõrgetel temperatuuridel, elektrolüütide osavõtul), elektrokeemiline- (tekib galvaanipaar ning anoodiks olev metall hävib), bioloogiline- (organismide elutegevusetulemusel) ning erosioonkorrosioon (mehaailiste jõudude toimel).
  • Levinuimad korrosiooni ilmingud on: ühtlane-, pisteline- (roostevabateras), laiguline- (süsinikterased atmosfääris), piirpinna- (keevisliidesed), kihtide vaheline- (kihilised materjalid), kontakt- (roostevabateras süsinikuga), kristallidevaheline- (valatud detailid), pinge- ja erosioonkorrosioon.
  • Kontaktkorrosiooni vähendamiseks tuleb võimalusel kasutada detailide kinnitamiseks detailiga täpselt samast metallist neete, polte, kruvisid jm. Või kui see pole võimalik siis tuleb erinevatest metallidest detailid teineteisest isoleerida ning võimaluse piires tagada elektrolüüdivaba (kuiv) keskkond.
  • Anoodipiirkonnaks nim. metallide korrosioonis piirkonda, millel on positiivseid laenguid ning, kus toimub oksüdeerimine. Katoodipiirkonnaks nim. piirkonda, kust metall loovutab elektrone anoodile, muutudes ise positiivsemaks. Antud piirkonnad tekivad, kui on loodud kõik tingimused galvaanipaari moodustumiseks.
    37. Raua ja raua sulamite korrosiooni seaduspärasused vees ja vesilahustes (pH, O2 ja Cl - mõju) ning atmosfääris (SO2 ja tolmu ning suhtelise niiskuse, temperatuuri ja terase legeerivate lisandite mõju). Kuidas korrodeerub tsingitud ja tinatatud teras ning alutsink sulamiga kaetud teras, vastus illustreerige vajalike skeemide ja reaktsioonivõrranditega?!
  • Raud korrodeerub väga kiiresti happelises keskkonnas (pH alla 5), kuid tugevalt aluselises (pH üle 11) keskkonnas raud ja selle sulamid ei korrodeeru. Lisaks mõjutab raua korrodeerumise kiirust lahuse liikumise kiirus. Kui see ületab 6m/s, siis korrosiooni kiirus enam ei kasva. Ühtlasi kiirendavad raua korrosiooni nii Cl– kui O2, sest nende olemasolul tekib metallil anoodi piirkond, millelt eralduvad elektronid ning, mis seetõttu hävib.
  • Atmosfääris on raua ja selle sulamite korrodeerumise kiiruse olulisimaks faktoriks lisandite olemasolu või puudus. Nii näiteks ei olene puhtas atmosfääris korrosiooni kiirus atmosfääri niiskustasemest, 0,01% SO4 ja puusöe lisanditega õhus kasvab korrosiooni kiirus aga 30% niiskuse juures hüppeliselt. Korrosiooni kiirust mõjutab ka atmosfääri temperatuur. Temperatuuri kasvul 0-40ºC kiireneb raua ja selle sulamite korrosioon 4 korda. Korrosiooni kiirust langetavad aga mitmed legeerivad lisandid. Näiteks 0,05-1% vase lisand või 1,5-2% nikli lisand vähendavad raua ja selle sulamite korrosiooni märgatavalt.
  • Tsingitud või tinatatud terase korrosioon algab tsingi või terase korrodeerumisega ning juhul kui tsink- või tinakattes pole lõikeid või muid läbivaid kahjustusi teras ei korrodeeru. Teras hakkab korrodeeruma alles siis kui tsink- või tinakattesse on tekkinud piisava ulatusega kahjustused, misläbi teras omab kokkupuudet väliskeskkonnaga. Alutsink on üldjuhul väga vastupidav atmosfääri korrodeeruvatele omadustele, kuid kui atmosfääris on tolmu või tuhka ( aluselised ) reageerib alumiinium nendega väga aktiivselt ning hävib, misläbi tekib terasdetailil pisteline korrosioon.
    38. Milliste meetoditega kaitstakse metalle korrosiooni vastu (loetlege ja kirjeldage)?. Kus leiab aset pilukorrosioon? Milline on kemism ja tõrje meetodid? Kuidas eristada välimuse järgi galvaaniliselt tsingitud terasplekki teistest plekkidest?
  • Metalle kaitstakse korrosiooni vastu järgmiste meetoditega:
  • Pinna isoleerimine katetega (vajadusel eelneb eripinna suurendamine UV-kiirguse või söövitavate lahustega), milleks võivad olla värvid, polümeerid (nt. polüvinüülklorii, kumm), galvaaniliselt peale kantud metallkatted, sulasse metalli kastmisega saadud katted, pihustamisega saadud katted, vaakumis elektrivälja abil peale kantud katted, emailid (väga head happelises keskkonnas), keraamilised katted (nt. Al2O3, Cr2O3).
  • Metalli pinnale tekitatakse mõne oksiidi või kromaadi kiht.
  • Elektrokeemiline kaitse, mille kasutamine on sobib kohtades kus on võimalik luua vooluring (nt. vees, pinnases, elektrolüütide lahustes). Jaguneb katood- ja anoodkaitseks. Katoodkaitse korral ühendatakse kaitstav detail mõne negatiivselt laetud objektiga, millelt kanduvad elektronid kaitstavale metallile, mis takistab metalli aatomite üleminekut ioonideks. Anoodkaitse korral ühendatakse kaitstav detail positiivselt laetud objektiga, mistõttu tekib detaili pinnale pidevalt kaitsev oksiidikiht.
  • Inhibiitorite kasutamine, mis tähendab, et metalli ümbritsevasse keskkonda (elektrolüüti) lisatakse aineid (nt. silikogeel õhuniiskuse vähendamiseks), mis aeglustavad metalli korrosiooni.
  • Pilukorrosioon leiab aset kahe erineva metalli kinnituskohas, mis on jäänud korralikult puhastamata ning kus leidub seetõttu mustust või elektrolüütide lahuseid. Pilukorrosiooni soodustavad voolav vesi. Selle vähendamiseks tuleks liitekohti hoida puhtana (eemalda juba tekkinud rooste), katta need inhibiitoritega ja võimalusel kasutada katoodkaitset.
  • Galvaaniliselt tsingitud terasplekk on ära tuntav tsinkkatte struktuuri järgi, mis avaldub pinna laigulisuses.
    39. Alumiiniumi korrosiooni seaduspärasused vees ja vesilahustes (pH mõju), lämmastikhappes (kontsentratsiooni mõju), orgaanilistes vedelikes (temperatuuri ja kontsentratsiooni mõju) ja atmosfääris (atmosfääri tüübi ja oksiidikihi paksuse mõju). Millised reaktsioonid kulgevad alumiiniumi kokkupuutel raua ja vasega?
  • Alumiiniumi korrosiooni lahustes mõjutab väga tugevalt lahuse pH. Näiteks 60ºC vesilahuses kasvab alumiiniumi korrosiooni kiirus hüppeliselt, kui lahuse pH langeb alla 4. Kõrgemate pH tasemete korral on korrosiooni kiiruse tõus ühtlane, kuid jääb märgatavalt madalamaks kui tugevalt happelises keskkonnas. Alumiiniumi korrosioon on väga kiire ka 20%-lises lämmastikhappes, samas kui 80-100%-lises lämmastikhappes (suitsev lämmastikhape) on alumiiniumi korrosioon küllaltki aeglane. Keemistemperatuuril hävib alumiinium täielikult puhastes alkoholides. Kui alumiinium asub tööstuslikus või saastatud atmosfääris hävib see suhteliselt kiiresti. Selle vältimiseks tekitatakse alumiiniumile elektrolüüsi käigus 20-30μm Al2O3 kiht, mis on väga vastupidav kui keskkonna pH jääb vahemikku 5-6.
  • Alumiiniumi kokkupuutel raua ja vasega elektrolüüdi lahuses tekib galvaanipaar, kus alumiinium käitub anoodina ning hävib.
    40. Raudbetooni korrosioon. Tsementkivi korrosioon (I, II ja III tüüpi korrosioon), betooni hoolduse ja korrosioonitõrje viisid. Näited. Terasarmatuuri korrosiooni iseärasused betoonis, nende korrosioonitõrje.
  • Raudbetooni korrosioon leiab aset keskkonna toimel. Kõigepealt hävib tsementkivi ning seejärel betoonis olev teraskonstruktsioon .
  • Tsementkivi korrosiooni on kolme tüüpi. Need on:
  • I tüüp – Tsementkivi komponentide väljakanne betoonist veega. Antud protsess algab Ca(OH)2 lahustumise ning väljakandega betoonist, millele järgneb tsementkivi mineraalide hüdrolüüs ja produktide väljakanne. Selle tulemuseks on betooni struktuuri muutused, millega kaasneb betooni tugevuse vähenemine ning aluselise vesilahuse kandumine betooni ümbritsevasse keskkonda.
  • II tüüp – Reageerimine betooniga kokkupuutuvas keskkonnas olevate ainetega (nt. Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O; Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3·H2O + H2O; magneesiumühendid; leeliste lahused; hapete lahused; rasvhapped , suhkrud ). Selle tulemusena langeb betooni esialgne pH 12,5 tasemeni, kus betoon pole enam aluseline, mistõttu algab terasarmatuuri intensiivne korrosioon.
  • III tüüp – Faaside muutused betoonis, millega kaasneb mahu suurenemine. Selle põhjuseks on ettrigiidi või soolade kristallhüdraadi teke poorides ning tulemuseks on betooni lagunemine kristallide paisumisel tekkivate jõudude toimel.
  • Betooni korrosioonitõrjeks kaetakse betoon mõne pinnakattega (nt. polüretaankate), vähendatakse betooni poorsust pooride täitmise teel, leelistatakse betoon uuesti ( elektroforees ), kasutatakse armatuuri kaitseks elektrokeemilist kaitset või viiakse betooni inhibiitoreid, mis vähendavad armatuuri korrosiooni.
  • Terasarmatuur hakkab betoonis korrodeeruma alles siis kui tsementkivi on piisavalt kahjustatud, kas on selle pH langenud alla 8,5 või on see nii palju pudenenud, et armatuur on kokkupuutes väliskeskkonnas. Terasarmatuuri kaitseks tuleb eemaldada selle ümbert kogu kahjustatud tsementkivi ning kattapaljad ” armatuuri osad mõne polümeeriga. Seejärel tuleb taastada kahjustatud tsementkivi võimalikult sama koostisega tsemendiga, mida kasutati konstruktsiooni ehitamisel .
    41. Mis aine on tsement? Milleks kasutatakse portlandtsementi, millised keemilised reaktsioonid toimuvad tema kasutamisel? Miks ja kuidas lagundab vesi tsementkivi? Millised metallid ei tohi olla ei otseses ega kaudses kontaktis betooniga ja miks? Betooni renoveerimise põhimõtteline skeem. Avage mõiste "karboniseerumine" ja selle tagajärjed!
  • Tsement on mistahes aine, mis seob pulber ja puistematerjalid kompaktseks massiks.
  • Portlandtsementi kasutatakse ehituses lisandina krohvimörtides, müürimörtides, plaatide vuugi täitesegudes ning muudes segudes. Tsemendi tahkumisel tekib Ca(OH)2 (tsementkivi), mille sisaldus aja jooksul kasvab.
  • Vesi lagundab tsementkivi lahustades seda ning kandes selle komponente betoonist välja.
  • Betooniga ei tohi olla kontaktis metallid, mis hävivad kiiresti tugevalt aluselises keskkonnas, sest betooni pH on tavaliselt 12,5 või rohkem. Selline on näiteks tsink.
  • Betooni renoveerimine algab kogu kahjustatud tsementkivi eemaldamisega. Seejärel tuleb roostest puhastada ning siis mõnd polümeeri sisaldava ainega katta kõik “paljad” armatuuri osad Järgmiseks tuleb taastada kahjustatud tsementkivi võimalikult sama koostisega tsemendiga, mida kasutati konstruktsiooni ehitamisel ning lõpuks on soovitatav katta betoon mõne pinnakattega, mis tagab betooni parema vastupidavuse väliskeskkonna kahjulikele mõjudele.
  • Karboniseeruminseks nim. betooni reageerimist seda ümbritsevas keskkonnas leiduvate ainetega (nt. CO2). Karboniseerumise tagajärjel langeb betooni pH ning selle keskkonna omadused muutuvad. Sellega kaasneb armatuuri korrosioon, mis ei saa toimuda aluselises keskkonnas, küll aga on üpriski intensiivne happelises keskkonnas. Ulatuslik karboniseerumine toob kaasa ka betooni mahu vähenemist ning pragude teket konstruktsiooni.
    42. Kuidas valmistatakse galvaanilisi katteid (millistest ainetest valmistatakse, milline on protsessi skeem ja protsessi orienteeruvad põhiparameetrid)? Mis on ülepinge ja mis lagunemispinge? Kuidas valmistatakse pindasid ette igasuguste katete pealekandmiseks (puhastamise meetodid, fosfatiseerimine, aktiveerimine )?
  • Galvaanilisi katteid valmistatakse väga erinevatest metallidest, mida leidub kasutatavates elektrolüütide lahustes. Galvaaniliste katete valmistamisel puhastatakse kõigepealt detail hoolikalt ning loputatakse siis destilleeritud veega. Seejärel kantakse detailile vajalikud katted (nt. Fe katmisel Cr kantakse detailile kõigepealt Cu kiht, siis Ni kiht ning lõpuks Cr kiht). Protsessis on anoodiks kattematerjal ning katoodiks kaetav detail. Kasutatakse voolu, mille pinge on 10-30V ja tihedus 400-600A/m2.
  • Ülepinge on lagunemispinge ja süsteemis moodustunud galvaanielemendi elektromotoorjõu vahe ning seega sõltub nende suurusest.
  • Lagunemispinge on pinge, mis tuleb anda elektroodile, et algaks elektrolüüs. Lagunemispinge suurus oleneb elektrolüüsi rakus olevate elektroodide tasakaalude potentsiaalide erinevusest. Lagunemispinge on tavaliselt alla 10V.
  • Enne katete kandmist pinnale tuleb pinda hoolikalt puhastada. Selleks pestakse pinda vee või auruga (soolade eraldamine) ning vajadusel leotatakse leeliste, hapete või emulsioonidega (õlide ja rasvade eemaldamine). Seejärel eemaldatakse pinnalt igasugune rooste. Selleks kasutatakse, kas liivapritsi või veejuga ning mehhaanilisi seadmeid (nt. kaabits, terasharjad), töödeldakse pindu hapetega (kasutatakse vedelaid happeid või happeid sisaldavaid pastasid) ja kasutatakse leekpuhastust (vanade ja paksude värvikihtide eemaldamiseks tõstetakse pinna temperatuur 150ºC). Lisaks kasutatakse enne värvimist veel fosfatiseerimist (pinnale tekitatakse fosfaadi kiht), kromaatimist (pinnale moodustatakse kromaadi kiht) või pinna aktiveerimist (suurendatakse detaili eripinda mehhaaniliste või keemiliste vahenditega). Vajadusel kaetakse pind enne lõpplikku värvimist mõne kaitsevärviga, mis suurendab pinna vastupidavust korrosioonile.
    43. Molaarmassi mõiste sisu, mõõtühik. Kuidas määratakse(arvutatakse) molaarmassi. Hüdrofoobsed ja hüdrofiilsed pinnad. Millest oleneb tahke aine pinna märgamine vedelike poolt? Mis on märgamise kriteeriumiks? Kas on võimalik mõjutada tahke aine pinna märgamist vedelike poolt? Kui on, siis kuidas, kui ei, siis miks? Ioonvahetajad.
  • Molaarmass on ühe mooli aine mass grammides. See võrdub arvuliselt aine molekulmassiga [g/mol].
  • Hüdrofoobsed on pinnad, mis märguvad paremini süsivesikute kui veega. Hüdrofiilsed on pinnad, mis märguvad paremini vee kui süsivesikutega.
  • Tahke aine pinna märgamine vedelikuga oleneb vedeliku ja gaasi vahelisele piirpinnale tõmmatud puutuja ja tahke faasi vahelisest nurgast. Kui see on üle 90°,siis vedelik märgab tahket ainet ning kui see on alla 90°, siis vedelik ei märga tahket ainet. Kui antud nurka ei teki valgub vedelik tahke aine pinnal lihtsalt laiali.
  • Kuna vedeliku märgavad omadused määravad kohesiooni- (osakestevaheline jõud vedelikus) ja adhesioonijõud (vedeliku osakeste ja pinna osakeste vaheline jõud) siis saab vedeliku märgavaid omadusi muuta muutes neid jõude. Selleks tuleb vedelikku lisada selle pindpinevust muutvaid aineid või muuta tahke aine pinna energiat (nt. silikoonpolümeeriga kaetud klaaskuul ei märgu veega).
  • Ioonvahetajad on lahustumatud tahked ained, millel on omadus vahetada oma struktuuris olevaid mõningaid ioone lahus olevate ioonide vastu. Ioonvahetajat nim. kationiidiks, kui vahetuvaks iooniks on katioon ja anioniidiks, kui vahetuvaks iooniks on anioon.
    44. Keemilise reaktsiooni toimumise põhitunnus. Ekso- ja endotermilised reaktsioonid (näited). Kütteväärtus, enamkasutatavate ainete kütteväärtusi. Hessi seadus. Kuidas arvutatakse reaktsiooni soojusefekti, milleks seda arvutatakse ja kasutatakse tulemusi?
  • Keemilise reaktsiooni toimumise põhitunnuseks on, et iga keemilisereaktsiooniga kaasneb, kas energia eraldumine või neeldumine . Üldjuhul toimub see soojuse näol.
  • Eksotermiline reaktsioon on selline, milles vabaneb energiat. Eksotermilised on üldjuhul lagunemisreaktsioonid nagu nt. CH4 → C + 4H.
  • Endotermiline reaktsioon on selline, milles neeldub energiat. Endotermiline reaktsioon on nt. C2H6 + 3,5O2 → 2CO2 + 3H2O.
  • Kütteväärtuseks nim. orgaaniliste ainete põlemissoojust, mis väljendab 1 kg aine täielikul põlemisel eralduvat soojushulka (nt. puit – 2700-4500kcal/kg; turvas – 2000-5900kcal/kg; põlevkivi – 1500-8200kcal/kg, nafta – 10400-11000kcal/kg; bensiin – 10450-11250kcal/kg)
  • Hessi seadus: Keemilise protsessi summaarne soojusefekt on võrdne üksikute protsesside soojusefektide summaga ΔH=H1+H2. Reaktsiooni soojusefekt ei olene sellest, kas reaktsioon kulgeb ühes astmes või läbi mitme vaheastme.
  • Kui aine moodustub lihtainetest leitakse reaktsiooni soojusefekt valemist: (saaduste tekkesoojus - lähteaine tekkesoojus). Tekkesoojus on soojusefekt, mis esineb liitaine moodustumisel lihtainetest standardtingimustel. Täielikul põlemisel avaldub reaktsiooni soojusefekt valemist: (lähteaine põlemissoous – saaduste põlemissoojus). Reaktsiooni soojusefekti arvutatakse, et saada teada ainete põlemissoojusi (kütteväärtusi) ning kasutatakse erinevate ainete kütteväärtuste võrdlemiseks ja parima küttesegu tuvastamiseks.
    45. Mida nimetatakse keemiliseks reaktsiooniks? Mis on eelduseks keemilise reaktsiooni toimumiseks? Seosed keemilise reaktsiooni ja energia vahel: soojuse, valguse, elektrivoolu ja mehaanilise jõu mõju keemilisele reaktsioonile (näited).
  • Keemiline reaktsioon on ühe või mitme aine – reagendi – muundumine keemilise koostise või struktuuri poolest teistsuguseks aineks – reaktsiooni saaduseks. Keemilised reaktsioonid võivad olla, kas lõplikud (lähteainet ei jää, nt. põlemine) või tasakaalureaktsioonid e. pööratavad (seiskuvad näiliselt, lähteaine ei lähe täielikult üle saaduseks).
  • Keemilise reaktsiooni toimumise eelduseks on, et reageerivate ainete molekulid peavad omavahel põrkuma. Ühtlasi peab molekulidel olema ka küllaldaselt energiat, et toimuvad põrked oleksid efektiivsed.
  • Iga keemilise reaktsiooniga kaasneb, kas energia eraldumine või neeldumine. See energia võib olla valguse, elektrivoolu või mehaanilise jõu kujul. Valguse toimel leiavad aset nt. fotosüntees (6CO2 + 6H2O →C6H12O6 + 6O2) ning vaba radikaali teke (Cl2 → 2Clº). Elektrivoolu toimel leiavad aset reaktsioonind galvaanielemendis (nt. Cu2+ +2=Cu; Zn = Zn2+ + 2). Mehaanilise jõu abil toimub ainete aktiveerimine (eripinna suurendamine), mis võimaldab aktiivsemat reaktsiooni, sest eri ainete kokkupuutepinnad ja seega ka kokku puutuvate molekulide arv on suuremad.
    46. Alumiiniumi elektrokeemiline oksüdeerimine: eesmärk, põhimõtteline skeem, valmistatava kihi omadused (vastupidavus atmosfääris jt.). Millised on piirangud alumiiniumi kasutamisele konstruktsioonimaterjalina keemilise püsivuse seisukohalt?
  • Alumiiniumi oksüdeeritakse elektrokeemiliselt, sest tehasest tulnud alumiinium on atmosfääris vähe vastupidav. Elektrolüüsil tekitatud 20-30μm paksune Al2O3 kiht aga kaitseb alumiiniumi pinda suhteliselt hästi, kui keskkonna pH jääb vahemikku 5-6.
  • Alumiinium on suhteliselt “paindlik” materjal. Seda on lihtne töödelda, kuid alumiinium pole eriti vastupidav korrosioonile. Kui alumiinium satub tolmusesse või happelisse keskkonda hävib see suhteliselt kiirest. Samuti hävib alumiinium kokkupuutes aktiivsemate metallide ning betooniga.
    47. Vase korrosiooni seaduspärasused atmosfääris. Mida tuleb arvestada lähtudes vase elektrokeemilistest omadustest tema kasutamisel materjalina ehitustel ja rajatistel ( plekk -katused, vihmaveerennid, vihmaveetorud, vaskkaablid, kuuma- ja külmaveetorud, elektrisüsteemid)? Selgitage, mis on metallide korrosioonis anoodipiirkond ja mis katoodipiirkond?
  • Vask on suhteliselt vastupidav korrosioonile nii pinnases, atmosfääris kui ka looduslikes vetes. Atmosfääris kattub vask vaskoksiidi või vasksulfiidiga. Musta värvi oksiidi reageerimisel atmosfääris leiduvate ühenditega tekib vase pinnale mõne aastaga roheline soolakiht. Vase korrosioon on kõige aeglasem maa atmosfääris ning kiirem merevees ja pinnases.
  • Lähtudes vase elektrokeemilistest omadustest tuleb arvestada, et vask käitub elektrolüüdilahuses teiste metallide suhtes katoodina. Seega ei tohi ained nagu vihmavesi kanduda vaselt rauale, alumiiniumile ja teistele metallidele. Seetõttu tuleb ka vask ja teras või alumiiniumdetailid teineteisest isoleerida plastikute või muude selliste materjalidega. Seda tuleb silmas pidada näiteks elektrisüsteemide koostamisel või veetorustiku paigutamisel. Vasktorudele on iseloomulik auguline korrosioon.
  • Anoodipiirkonnaks nim. metallide korrosioonis piirkonda, millel on positiivseid laenguid ning, kus toimub oksüdeerimine. Katoodipiirkonnaks nim. piirkonda, kust metall loovutab elektrone anoodile, muutudes ise positiivsemaks. Antud piirkonnad tekivad, kui on loodud kõik tingimused galvaanipaari moodustumiseks.
    48. Terase tsinkimise meetodid, loetlege ja seletage . Erinevate tsinkimismeetodite omavaheline võrdlus. Millistest tsingikihi omadustest oleneb terase vastupidavus korrosioonile? Kuidas on võimalik eristada kuumtsinkimismeetodil ja galvaanilisel meetodil valmistatud tsingitud terasplekki. Elektrokeemiliselt tsingitud teraspleki kindlakstegemine plekkide näidiste paketis. Selgitage, mis on metallide korrosioonis anoodipiirkond ja mis katoodipiirkond? vt. 55.
  • Terase tsinkimiseks kasutatakse järgmisi meetodeid :
  • Kuumtsinkimine – Sulatsink (temperatuuril 462˚C) kantakse detailidele või kastetakse need tsinki. Katte paksus 40-400μm.
  • Kuumpihustus – Pulbrist või traadist valmistatud sulatsinki pihustatakse detailile 2-5 kihti saavutamaks 200-300μm kihti.
  • Elektrokeemiline e. galvaaniline katmine – Zn-soolalahust kasutatakse elektrolüüdina, kusjuures tsink on anoodiks ning kaetav detail katoodiks. Saadav kate on suhteliselt õhuke. Antud meetodit kasutatakse tavaliselt plekkide katmisel tsingiga.
  • Difusioonmeetod – Detail asetatakse koos tsingipulbriga trumlisse ning kuumutatakse kuni tsink sulab. Saadakse õhuke Fe-Zn kiht.
  • Tsinkpulbervärv – Detailile kantakse õhuke värvikiht, milles on umbes 95% tsinki.
  • Terase vastupidavus korrosioonile oleneb tsingikihi paksusest ja lisanditest, mida on tsinkkattesse lisatud (nt. räni 0,08% lisand parandab tsinkkatte omadusi märgatavalt).
  • Kuumtsinkimismeetodil saadud tsinkkate on märksa peenema ja tihedama “mustriga” kui galvaaniliselt saadud tsinkkate. Viimasel on kristallide mõõdud suuremad.
  • Anoodipiirkonnaks nim. metallide korrosioonis piirkonda, millel on positiivseid laenguid ning, kus toimub oksüdeerimine. Katoodipiirkonnaks nim. piirkonda, kust metall loovutab elektrone anoodile, muutudes ise positiivsemaks. Antud piirkonnad tekivad, kui on loodud kõik tingimused galvaanipaari moodustumiseks.
    49. Zn-Al sulamiga kaetud teras, selle iseloomulikud füüsiko-keemilised omadused, kasutamine praktikas.
  • Zn-Al sulamiga kaetud teras (nt plekk) on üldjuhul väga vastupidav atmosfääri korrodeeruvatele omadustele, kuid kui atmosfääris on tolmu või tuhka (aluselised) reageerib alumiinium nendega väga aktiivselt ning hävib, misläbi tekib terasdetailil pisteline korrosioon.
    50. Millised on vedelike liikumise seaduspärasused kapillaarides ja pragudes. Millest sõltuv vedeliku tõusu kõrgus kapillaaris ja praos? Milliseid aineid nimetatakse pindaktiivseteks ja milliseid pindinaktiivseteks ning kus ja milleks neid kasutatakse?
  • Märgav vedelik tõuseb mõõda kapillaare ja pragusid üles. Tõusu kõrgus on pöördvõrdeline kapillaari raadiusega. See sõltub ka vedeliku pindpinevusjõust.
  • Pindaktiivseteks nim. aineid, mis vähendavad vedeliku pindpinevust. Pindinaktiivseteks nim. aineid, mis suurendavad vedeliku pindpinevust. Nii pindaktiivseid kui ka pindinaktiivseid aineid kasutatakse tööstuses, et muuta vedeliku pinda märgavaid omadusi. Nii näiteks on võimalik antud ainetega tagada, et helkivad kuulikesed ei vaju mitte teemärgistusteks kasutatava värvi põhja vaid jäävad selle pinnale.
    51. Metallkonstruktsioonide ja metallist detailide korrosioonitõrje meetodid – loetlege koos vajalike seletustega ja näidetega. Milline on legeerivate lisandite Cu ja Ni sisalduse efektiivsus terase vastupidavusele korrosioonile? Mille poolest erineb ilmastikukindel teras süsinikterasest?
  • Metalle kaitstakse korrosiooni vastu järgmiste meetoditega:
  • Pinna isoleerimine katetega (vajadusel eelneb eripinna suurendamine UV-kiirguse või söövitavate lahustega), milleks võivad olla värvid, polümeerid (nt. polüvinüülklorii, kumm), galvaaniliselt peale kantud metallkatted, sulasse metalli kastmisega saadud katted, pihustamisega saadud katted, vaakumis elektrivälja abil peale kantud katted, emailid (väga head happelises keskkonnas), keraamilised katted (nt. Al2O3, Cr2O3).
  • Metalli pinnale tekitatakse mõne oksiidi või kromaadi kiht.
  • Elektrokeemiline kaitse, mille kasutamine on sobib kohtades kus on võimalik luua vooluring (nt. vees, pinnases, elektrolüütide lahustes). Jaguneb katood- ja anoodkaitseks. Katoodkaitse korral ühendatakse kaitstav detail mõne negatiivselt laetud objektiga, millelt kanduvad elektronid kaitstavale metallile, mis takistab metalli aatomite üleminekut ioonideks. Anoodkaitse korral ühendatakse kaitstav detail positiivselt laetud objektiga, mistõttu tekib detaili pinnale pidevalt kaitsev oksiidikiht.
  • Inhibiitorite kasutamine, mis tähendab, et metalli ümbritsevasse keskkonda (elektrolüüti) lisatakse aineid (nt. silikogeel õhuniiskuse vähendamiseks), mis aeglustavad metalli korrosiooni.
  • Legeerivai lisandid tõstavad terase vastupidavust atmosfääris. Parimad tulemused annab umbes 0,05-1% Cu lisand ja 1,5-2% Ni lisand.
  • Ilmastikukindlas terases kasutatakse legeerivate lisanditena Cr, Cu ja Ni, mistõttu on ilmastikukindel teras vastupidavam atmosfääri korrodeerivatele mõjudele kui süsinikteras.
    52. Terase tsinkimise meetodid. Millest sõltub (lähtub) tsinkimise meetodi valik? Millised on iga meetodi korral saadava tsingikihi paksus? Kas terase koostis mõjutab kuumtsinkimisel moodustuva tsingikihi paksust? Kui ja, siis kuidas?
  • Terase tsinkimiseks kasutatakse järgmisi meetodeid:
  • Kuumtsinkimine – Sulatsink (temperatuuril 462˚C) kantakse detailidele või kastetakse need tsinki. Katte paksus 40-400μm.
  • Kuumpihustus – Pulbrist või traadist valmistatud sulatsinki pihustatakse detailile 2-5 kihti saavutamaks 200-300μm kihti.
  • Elektrokeemiline e. galvaaniline katmine – Zn-soolalahust kasutatakse elektrolüüdina, kusjuures tsink on anoodiks ning kaetav detail katoodiks. Saadav kate on suhteliselt õhuke. Antud meetodit kasutatakse tavaliselt plekkide katmisel tsingiga.
  • Difusioonmeetod – Detail asetatakse koos tsingipulbriga trumlisse ning kuumutatakse kuni tsink sulab. Saadakse õhuke Fe-Zn kiht.
  • Tsinkpulbervärv – Detailile kantakse õhuke värvikiht, milles on umbes 95% tsinki.
  • Tsinkimise meetod tuleb valida vastavalt sellele, milliste omadustega tsinkkatet on vaja ning, milliseid ressursse on võimalik kasutada (elektrivool, kõrgtemperatuuri seadmed jm.).
  • Terase koostis mõjutab kuumtsinkimisel saadava tsinkkatte paksust, sest terase koostisest oleneb osaliselt kui hästi tsink nakkub terase pinnaga.
    53. Tsingi korrosiooni seaduspärasused õhus, vees ja vesilahustes. Vastused anda graafiliselt!
  • Vees oleneb tsingi korrosiooni kiirus temperatuurist. Umbes 75-80˚C on korrosiooni kiirus maksimaalne ning 25˚C ja 100˚C saavutab see suhteliselt püsiva ning madala taseme.
  • Vesilahustes oleneb tsingi korrosiooni kiirus otseselt lahuse pH-st. Korrosioon on aeglaseim kui pH 10 ning kasvab märgatavalt kui pH on üle 12 või alla 4
  • Atmosfääris oleneb tsingi korrosiooni kiirus otseselt atmosfääri puhtusest. Korrosioon on kiireim merevees ning aeglaseim maa atmosfääris. Tavaliselt kattub tsink atmosfääris ZnCO3·3Zn(OH)2 (aluseline sool) kihiga, mis on tihe, hästi nakkuv, vees ei lahustu ning kaitseb tsinki edasise korrosiooni eest. Kui sarnane kiht tekib vees on see poorne ning ei kaitse tsinki korrosiooni eest.
    54.Raua ja rauasulamite korrosiooni seaduspärasused atmosfääris, vees ja vesilahustes. Vastused anda graafiliselt!
  • Raud korrodeerub väga kiiresti happelises keskkonnas (pH alla 5), kuid tugevalt aluselises (pH üle 11) keskkonnas raud ja selle sulamis ei korrodeeru. Lisaks mõjutab raua korrodeerumise kiirust lahuse liikumise kiirus. Kui see ületab 6m/s, siis korrosiooni kiirus enam ei kasva. Ühtlasi kiirendavad raua korrosiooni nii Cl– kui O2, sest nende olemasolul tekib metallil anoodi piirkond, millelt eralduvad elektronid ning, mis seetõttu hävib.
  • Atmosfääris on raua ja selle sulamite korrodeerumise kiiruse olulisimaks faktoriks lisandite olemasolu või puudus. Nii näiteks ei olene puhtas atmosfääris korrosiooni kiirus atmosfääri niiskustasemest, 0,01% SO4 ja puusöe lisanditega õhus kasvab korrosiooni kiirus aga 30% niiskuse juures hüppeliselt. Korrosiooni kiirust mõjutab ka atmosfääri temperatuur. Temperatuuri kasvul 0-40ºC kiireneb raua ja selle sulamite korrosioon 4 korda. Korrosiooni kiirust langetavad aga mitmed legeerivad lisandid. Näiteks 0,05-1% vase lisand või 1,5-2% nikli lisand vähendavad raua ja selle sulamite korrosiooni märgatavalt.
    55. Milliste omaduste järgi hinnatakse tsinkkatte omadusi terasel? Võrrelge erinevate meetoditega saadud katete omadusi. vt. 52.
  • Tsinkkatte kvaliteeti hinnatakse katte paksuse, poorsuse, kuluvuskindluse, korrosiooni vastupidavuse ja terast kaitsvate omaduste järgi.
  • Erinevate meetoditega saadavad tsinkkatted on erinevate omadustega. Kuumtsinkimisel saadakse kõige paksem kate ning elektrokeemiliselt, difusioonmeetodil ja tsinkpulbervärvidega saadakse kõige õhemad katted, mis on ka kõige vastuvõtlikumad mehhaanilistele vigastustele. Kuumpihustamisel saadav tsinkkate on erinevalt teistest katetest kihiline ning seega on selles võimalik katete kihtide vaheline korrosioon. Kõige paremini kaitseb korrosiooni vastu kuumtsinkkate.
    56. Terase korrosiooni seaduspärasused pinnases ja merevees.
  • Teras korrodeerub vahetult pinnasel ning maapinnast natukene madalamal ja natukene kõrgemal. Seetõttu tuleb just neid osi kaitsta kõige hoolikamalt. Soovitatav on tõsta teras maapinnast kõrgemale näiteks betoonile või isoleerida terasdetail pinnasest betooniga.
  • Merevees on terase korrosioon kõige intensiivsem veepinnal ning kuni meetri sügavusel merevees, sest see on hapnikurikas kiht merevees. Vee süvakihis, hapniku puuduse tõttu, on korrosioon suhteliselt aeglane. Antud korrosioonitüüp on tavaline sadamarajatistel ning nafta jt. seesugustel platvormidel. Korrosioonikaitsena tuleb kasutada topeltkaitset, mis koosneb katoodkaitsest ja keskkonnast isoleerimisest.
    57. Tasakaalureaksioonid raua ja raua sulamite karastamisel kuumutamise-jahutamisega redutseerivas keskkonnas (2 kõige tähtsama reaktsiooni võrrandit).
  • Raua ja raua sulamite karastamisel toimuvad järgmised tasakaalureaktsioonid: C + CO2 → 2CO2 ning Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
    58. Tasakaaluolukorrad betoonis olevas tsementkivis. Tsementkivi mineraalide hüdrolüüs.
  • Tsementkivi mineraalide hüdrolüüsi käigus toimuvad järgmised reaktsioonid: 2(3CaO∙SiO2) + 6H2O → 3CaO∙2SiO2∙3H2O + 3Ca(OH)2; 2(3CaOSiO2) + 4H2O → 3CaO2SiO23H2O + 3CaOH2; 3CaO∙Al2O3 + 6H2O → 3CaO∙Al2O3∙6H2O.
    59. Kemikaalide tähistamine tehnilistes, juriidilistes ja kaubanduslikes dokumentides.
  • Ainete ja materjalide iseloomustamise printsiipideks pakenditel ja saatedokumentidel on CAS (Chemical Absract Servce) ja EINECS (European Inventory of Existing Commercial Chemical Substances) registrite numbrid. Lisaks peab igal kasutataval ainel olema MSDS ohutuskaart, milles on ainele, kemikaalile või materjalile iseloomulikud omadused 1)NIMI a)Nimi ei anna infot aine päritolu, kasutamise ega omaduste kohta (kriit, vesi); b)Nimes sisaldub mingi info (sooraud, seebikivi); c)Kaubanduslik nimi ei sisalda mingit infot (määrdeõli, kiudained); 2)VALEM: a)Empiiriline – näitab aine elementaarkoostist ja elementide gruppide omavahelist suhet, erandjuhul näitab valem aine molekulaarkoostist (gaasid, vedelikud, molekulvõrega tahkised, nt. N2 ja CH4) Tahkete ioonvõrega ainetel molekule ei ole; b)Struktuuri valem – näitab lisaks elementide ja elemendi gruppide suhtele, kuidas need on omavahel seotud; c)Valem tähtede ja numbrite kombinatsiooniga N:El00-E199 toiduvärvid; d)Nomenklatuursed nimetused on standardiseeritud puhastele ainetele JUPAC poolt H2SO4 (tetraoksosulfaat(VI)vesinik). Lisaks keemilisele tähestikule kasutatakse mitmeid numbrilisi koode, milledest tähtsamad on CAS ja EINEKS registrite numbrid. (CAS – Chemical Abstract Services (kemikaali (aine) reg. nr. andmebaasis), EINEKS (European Inventon of Existing Commercial Chemical Substances) – on kemikaali (aine) reg. nr. Euroopa kaubanduslike ainete loetelus. CAS reg. nr. omistatakse ainele kui see lisatakse andmebaasi, igale CAS nr. vastab üks ja ainult üks aine. CAS nr. järgi saab Interneti kaudu kätte ka selle kemikaali ohutuskaardi.
    60. Kemikaalide ohutuskaardid : mis need on, milleks neid kasutatakse ja milline on nende kohustuslik sisu.
  • Igal kasutataval ainel olema MSDS ohutuskaart, milles on ainele, kemikaalile või materjalile iseloomulikud omadused: 1)Nimi, sünonüümid, valmistaja nimi; 2)Koostis – keemiline, CAS, EINECS; 3)Ohtlikkus – omaduste kirjeldus jm vajalik; 4)Esmaabi viisid kemikaali sissehingamisel , allaneelamisel ja sattumisel nahale; 5)Tegutsemine tulekahju korral 6)Õnnetuste vältimise abinõud ( kaitsevahendid , seadmed); 7)Käitlemine ja hoiustamine 8)Mõju inimesele ja isikukaitsevahendid 9)Füüsikalised ja keemilised omadused 10)Püsivus (stabiilsus) ja reaktsioonivõime 11) Terviseriskid 12)Keskkonnariskid 13)Jäätmekäitluse viis 14)Veonõuded 15)Reguleerivad õiguaktid 16)Muu teave.
    62. Mida sisaldab EL Nõukogu REACH ’i määrus? Kas see hakkab mõjutama töid ja tegemisi Eestis? Kui jaa, siis keda ja kuidas?
  • REACH’i ( Registration , Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) määrus on kemikaale identifitseerivate dokumentide kogum, mille peab kinnitama EL Nõukogu. See sarnaneb MSDS ohutuskaartidega. REACH’i määrus puudutab kõiki Euroopa Liidus tegutsevaid ettevõtjaid, kes käitlevad kemikaale (tootjad, ladustajad jt) suuremas mahus kui 1 tonn aastas. EL Nõukogu kinnitus on vajalik iga kemikaali jaoks eraldi igale ettevõttele, kes selle kemikaaliga tegeleb (erinevates protsessides kasutatavad samad kemikaalid tuleb registreerida eraldi). Vajadusel seatakse ettevõtjatele ka piiranguid. Kemikaalid tuleb kanda registrisse ajavahemikus 01.06.2008-31.05. 2018 (sõltuvalt kemikaali ohtlikkusest).
    63. Kuidas vähendada CO2 paiskumist atmosfääri Eesti põlevkivi põletamisel soojuselektrijaamades? Milline on põlevkivi põletamise eripära võrreldes kivisöe, gaasi ja naftaga?
  • CO2 atmosfääri paiskumise vähendamiseks tuleb põletusahjude korstnatele paigutada filtrid ning täiustada põlevkivi põletamise protsessi (mida efektiivsem on põlemisprotsess, seda väiksem on eralduva CO2 kogus).
  • Põlevkivi kütteväärtus (1500-8200 kcal /kg) on madalam, kui kivisöe (5000-8200), gaasi või nafta (10400-11000) oma. Ühtlasi jääb põlevkivi põletamisel järgi ka suurtes kogustes põlevkivituhka, mis on aluseline, ning seega on seda keskkonda kahjustamata raske ladustada.
  • Vasakule Paremale
    Keemia ja materjaliõpetuse eksam #1 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #2 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #3 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #4 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #5 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #6 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #7 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #8 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #9 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #10 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #11 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #12 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #13 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #14 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #15 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #16 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #17 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #18 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #19 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #20 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #21 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #22 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #23 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #24 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #25 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #26 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #27 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #28 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #29 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #30 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #31 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #32 Keemia ja materjaliõpetuse eksam #33
    Punktid 50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.
    Leheküljed ~ 33 lehte Lehekülgede arv dokumendis
    Aeg2011-03-14 Kuupäev, millal dokument üles laeti
    Allalaadimisi 229 laadimist Kokku alla laetud
    Kommentaarid 1 arvamus Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid
    Autor pistix Õppematerjali autor
    Põhjalikud vastused 63-le keemia ja materjaliõpetuse eksami kordamisküsimusele.

    Sarnased õppematerjalid

    Konspekt eksamiks
    25
    docx

    Konspekt eksamiks

    see mõiste OH­ sisaldust, geoloogias aga Si aatomite sisaldust kivimites. Süsteemsuse olemus: Süsteem on kas vahetult omavahel seotud ja üksteist mõjutavate või lihtsalt üksteist mõjutavate objektide ja nähtuste (tegurite) kogum. Süsteemsuse olulisus inseneride jaoks: Praktikas uuritakse väga paljude ainete ja materjalide ning nähtuste omadusi mingis keskkonnas ja mingitel tingimustel. Kui jäetakse määratlemata süsteem, kus vastav aine või materjal või nähtus asub ning ilmneb, või tehakse seda ekslikult, saadakse eksitavad või valed tulemused, mis võivad viia väga tõsiste tagajärgedeni. Rajatiste ja ehitiste projektid on vastava reaalse süsteemi mudelid. Kui projektis jäetakse mõni süsteemi kuuluv nähtus kas üldse käsitlemata või käsitletakse ebapiisaval tasemel, võivad tagajärgedeks olla avariid, õnnetused, konstruktsioonmaterjalide hävimised jm. Näide:

    Keemia ja materjaliõpetus
    Keemia ja materjaliõpetuse eksami küsimuste vastused
    30
    docx

    Keemia ja materjaliõpetuse eksami küsimuste vastused

    väljendab see mõiste OH­ sisaldust, geoloogias aga Si aatomite sisaldust kivimites. Süsteemsuse olemus: Süsteem on kas vahetult omavahel seotud ja üksteist mõjutavate või lihtsalt üksteist mõjutavate objektide ja nähtuste (tegurite) kogum. Süsteemsuse olulisus inseneride jaoks: Praktikas uuritakse väga paljude ainete ja materjalide ning nähtuste omadusi mingis keskkonnas ja mingitel tingimustel. Kui jäetakse määratlemata süsteem, kus vastav aine või materjal või nähtus asub ning ilmneb, või tehakse seda ekslikult, saadakse eksitavad või valed tulemused, mis võivad viia väga tõsiste tagajärgedeni. Rajatiste ja ehitiste projektid on vastava reaalse süsteemi mudelid. Kui projektis jäetakse mõni süsteemi kuuluv nähtus kas üldse käsitlemata või käsitletakse ebapiisaval tasemel, võivad tagajärgedeks olla avariid, õnnetused, konstruktsioonmaterjalide hävimised jm

    Keemia ja materjaliõpetus
    Keemia ja materjaliõpetuse eksam 2011
    33
    doc

    Keemia ja materjaliõpetuse eksam 2011

    valmistamisest, tootmistehnoloogiast, töötajatest ning aparatuurist; õlle valmistamine koosneb teravilja sordi ja kasvukoha valikust, linnaste valmistamisest, õlle valmistamise tehnoloogiast ja säilitamise viisist. Praktikas tuleb paljudel juhtudel lahendada mingis süsteemis olevat probleemi. Edukaks lahendamiseks tuleb tingimata määratleda vastava süsteemi kõige olulisemad objektid ja mõjutegurid. Kui aga jäetakse määratlemata süsteem, kus vastav aine, materjal või nähtus asub ning ilmneb, või tehakse seda ekslikult, saadakse eksitavad või valed tulemused, mis võivad viia väga tõsiste tagajärgedeni. Rajatiste ja ehitiste projektid on vastava reaalse süsteemi mudelid. Kui aga projektis jäetakse mõni süsteemi kuuluv nähtus kas üldse käsitlemata või käsitletakse ebapiisaval tasemel, võivad tagajärgedeks olla avariid, õnnetused, konstruktsioonmaterjalide hävimised jms.

    Keemia ja materjaliõpetus
    Keemia eksam 2011
    48
    doc

    Keemia eksam 2011

    Õlle valmistamine. Koosneb teravilja (oder, nisu, rukis jt.) sordi valikust ja kasvukoha valikust, linnaste valmistamisest, õlle valmistamise tehnoloogiast ja säilitamise viisist. Eluslooduste seisukohalt peamiste elementide ­ s.t. C, P ja N ühendite loodusliku ringkäigu süsteem. Praktikas uuritakse väga paljude ainete ja materjalide ning nähtuste omadusi mingis keskkonnas ja mingitel tingimustel. Kui jäetakse määratlemata süsteem, kus vastav aine või materjal või nähtus asub ning ilmneb, või tehakse seda ekslikult, saadakse eksitavad või valed tulemused, millised võivad viia väga tõsiste tagajärgedeni. Rajatiste ja ehitiste projektid on vastava reaalse süsteemi mudelid. Kui projektis jäetakse mõni süsteemi kuuluv nähtus kas üldse käsitlemata või käsitletakse ebapiisaval tasemel, võivad tagajärgedeks olla avariid, õnnetused, konstruktsioonmaterjalide hävimised jm. KONKREETSEID NÄITEID

    Keemia ja materjaliõpetus
    Nimetu
    23
    docx

    Nimetu

    Perioodi piires elementide järjenumbri kasvamisel nõrgenevad metallilised ja tugevnevad mittemetallilised omadused. Metallilised omadused tugevnevad peaalarühmas ülalt alla, mittemetallilised omadused aga nõrgenevad. Kasutamine: saab võrrelda erinevaid elemente omavahel nende omaduste poolest. Et inseneritöö oleks võimalikult kiire ja efektiivne. 2. Aine on osake, mis omab massi ja mahtu, ta võib esineda puhtana kui ka ühendites. Materjal on aine, mille töötlemisel (kasutamisel) ei toimu keemilisi reaktsioone ja muutusi (N: alumiiniumpott). Aine olekud ­ tahke, vedel, gaasiline, aur. Tavatingimused: 20 ºC (293 K) ja 1 atm (101325 Pa). Kõik ained, mis on tavatingimustel vedelas olekus, on võimalik üle viia tahkesse olekusse, kuid mitte kõiki gaasilisse olekusse (temp tõustes ja rõhu langemisel osad ained lagunevad); tavaolekus tahke aine võib viia vedelasse olekusse, aga mitte kõiki gaasilisse olekusse

    Keemia ja materjaliõpetus
    Eksami abimees
    14
    doc

    Eksami abimees!

    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, H 2). Aurud-gaasilises olekus

    Keemia ja materjaliõpetus
    Keemia eksam
    21
    pdf

    Keemia eksam

    Keemia ja materjaliõpetus 1. Sõnastage ja kommenteerige (millistel juhtudel on vaja neid arvestada või kasutada) Elementide ja nende ühendite omaduste muutumise perioodilisus: Keemil elem ja nendest moodust liht-ja liitainete omad on perioodilises sõltuvuses elementide aatomite tuumalaengust (elementide aatommassidest). Iga periood v.a. esimene algab aktiivse metalliga, lõpeb väärisgaasiga. Perioodi piires elementide järjenumbri kasvamisel nõrgenevad metallilised ja

    Keemia ja materjaliõpetus
    Keemia ja meterjaliõpetuse mõisted 1
    14
    docx

    Keemia ja meterjaliõpetuse mõisted 1

    on välja töötatud org.-i JUPAC poolt. Nt: H2SO4 – tetraoksosulfaat(VI)vesinik. 3. Lihtaine koosneb ühe ja sama elemendi aatomitest (hapnik, osoon, raud, vesinik). Jaguneb puhasteks aineteks. Liitaine on aine, mida saab lagundada lihtsamateks uuteks aineteks (vesià vesinik+hapnik). Liitaine ehk keemilise ühendi koostisesse kuuluvad erinevate ainete aatomid. Liitained jagunevad org. ja anor. aineteks. Ainet nimet. puhtaks, kui ta sisalda lisandina teisi aineid (puhas aine on 99,999%-ne). Materjal on aine, mille töötlemisel ei toimu keemilise reaktsioone ja muutusi. Homogeenses segus on keemiline koostis ja struktuur igas ruumiosas ühesugune (õhk, lahused). Heterogeenne segu koosneb kahest erinevas homogeensest osast, koostis ja struktuur on selles segus ebaühtlane. Faas on heterogeense süsteemi üks homogeenne osa, eri faase eraldab eripind. Reaktsiooni kiirus on ainete muundumise kiirus keemilises reaktsioonis.

    Keemia




    Meedia

    Kommentaarid (1)

    saag15 profiilipilt
    els e: Tänx!
    14:48 05-01-2013



    Sellel veebilehel kasutatakse küpsiseid. Kasutamist jätkates nõustute küpsiste ja veebilehe üldtingimustega Nõustun