Keemia ja materjaliõpetuse Eksami kordamisküsimuste vastused (7)

1. Mateeria ja aine: Aine on mateeria eksisteerimise vorm, mis omab kindlat või püsivat koostist ja iseloomulikke omadusi (vesi, ammoniaak, kuld , hapnik).Mateeria- kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma nähtuste ja asjade koguga. Mateeria peamised avaldumisvormid on aine ja kiirgus.
2.Keemiline element on kogum ühesuguse tuumalaenguga (prootonite arvuga) aatomeid. Element on aine, mida ei saa keemiliste meetoditega enam lihtsamateks aineteks jagada. (109 elementi, 83 looduses).
3. Keemilised ühendid moodustuvad keemiliste elementide ühinemisel, kus väikseim iseseisev osake on molekul . Molekul - aine väikseim osake, millel on antud aine keemilised omadused ning mis võib iseseisvalt eksisteerida (O2, CO2, H2O). Aatomid molekulis on seotud keemiliste sidemetega.
4. lihtaine- moodustub ainult ühe ja sama keemilise elemendi aatomitest. Näiteks: hapnik, raud, elavhõbe, väävel. liitaine - koosneb erinevatest keemilistest elementidest. Näiteks: vesi, lubi, süsinikdioksiid. Nii liht- kui liitained võivad esineda gaasilises, vedelas või tahkes olekus.
5. Tahkes aines on molekulid tihedalt koos ja nende liikumine pole võimalik. Vedelikus on molekulide vaheline kaugus mõnevõrra suurem ja nad võivad üksteisest mööduda. Gaaside puhul on molekulide vaheline kaugus suur ja nad võivad täiesti vabalt liikuda . Molekulidevahelised jõud on väikesed. .
6. Füüsikalisi omadusi saab mõõta ja jälgida ilma ainet ja tema koostist muutmata (värvus, sulamistemperatuur , keemistemperatuur ja tihedus). Keemilised omadused, on seotud aine koostise muutusega, keemiliste reaktsioonidega (vesiniku põlemine hapnikus).
7. Materjal on keemilisest seisukohast mistahes keemiline aine, mille kasutamisel (töötlemisel) ei toimu keemilisi muutusi. Keemiliste omaduste olulisus sõltub vastava aine või materjali kasutamise eesmärgist (viisist) või käitlemise ja hoidmise tingimustest. Teades mingi aine või materjali omadusi, nii üldisemalt kui täpsemalt, on võimalik määratleda: 1) nende mõju ümbritsevale keskkonnale (teised ained ja materjalid, elusorganismid) ja vastupidi keskkonna (atmosfäär, looduslikud veed , enamkasutatavad ained ja materjalid) mõju materjalidele. 2) erinevate materjalide omavahelist kokkusobivust või kokkusobimatust. ).
8. Segud - koosnevad 2 või enamast lihtainest või keemilisest ühendist, mis pole keemiliselt üksteisega seotud ja võivad seetõttu esineda segus mistahes vahekorras. Homogeenne segu- segu, mille koostis on igas ruumipunktis identne - gaasiline, vedel või tahke lahus; näiteks õhk. Heterogeenne segu- segu, mille koostis igas ruumipunktis pole ühesugune, koosneb mitmest eristatavast faasist: emulsioonid, kivimid, pulbrid ; näiteks graniit . ).
9. Materjalide klassifikatsioon : lihtained (puhtad metallid, puhtad gaasid); lihtainete segud (õhk, mõningad sulamid jt.); liitainete segud; liht- ja liitainete segud.
10. Puhaste ainete materjalide omadused sõltuvad elementkoostisest ja mikro -ning makrostruktuurist. Mikrostruktuur on aatomite tasandil struktuur. Makrostruktuur tähendab mismoodi on seotud suuremad osakesed. Makrostruktuur on kihiline - so. halb omadus, sest materjal võib hakata lagunema ja korrodeeruma kihtide vahel. ).
11. Kemikaal- aine mida valmistatakse või kasutatakse keemilistes protsessides
12. Mineraal - looduslik anorgaaniline aine. Kivim - on looduslike mineraalide kogum (agregaadid või aglomeraadid, või mõlemad), n. graniit : kvarts , päevakivi, vilgukivi
13. tähistamine. Nimed ei anna meile informatsiooni aine koht nt kriit. Osades üksikutes sisaldub vähene info nt lubjakivi . Kommertsnimed ei sisalda üldjuhul mingit infot nt nailon .
Kui aine on nimetatud valemiga siis empiiriline valem anneb meile infot aatomite liikide kohta nt vesi H2O ja molekulvalem näitab veel rohkem infot. Tähistatakse ka segaste numbrikombinatsioonidega mille tähendusi otsitakse internetist või spetsiaalsetest raamatutest.
14. Ohutuskaardis on kirjas aine nimi, kirjeldus, omaduste kirjeldus, esmaabi viisid, tegutsemine tulekahju korral, õnnetuste vältimis eabinõud, hoiustamine ja mõjud inimesele ning kaitsevahendid .
15. Aatomi ehitus: tean ise ka tuum jne laengud jne massiarv võrdub prootonite ja neutronite arvu summaga
16. Aatomi mass = tuuma mass + elektronide mass. Kuna tuuma moodustumisel esineb massidefekt , määratakse aatomite massid eksperimentaalselt. Prootoni ja neutroni massid kaaluvad ligikaudu 1amü. Molekulmass (Mr) on aine molekuli mass väljendatuna aatommassiühikutes. Molekulmass arvutatakse keskmiste aatommasside summana.
Näiteks H2SO4: Ar(H) = 1,01. Ar(S) = 32,07. Ar (O) = 16,00. Mr(H2SO4) = 2 x 1,01 + 32, 07 + 4 x 16,00 = 98, 09. Kuna elektroni mass on molekulide massidega võrreldes väga väike, loetakse. iooni mass enamasti võrdseks vastava molekuli massiga. Kui aine ei koosne molekulidest, vaid ioonidest, kasutatakse molekulmassina aine valemi lihtsaimale kirjapildile vastava kujuteldava molekuli massi.
17. Mool on selline ainehulk , milles sisaldub sama palju osakesi (aatomeid, molekule,...) kui kaheteistkümnes grammis süsinik-12s. Ehk avogaadro arv osakesi: 6,022* 1023 .
18. Keemiline reaktsioon on ühtede ainete muundumine teisteks. Keemilise reaktsiooni
eelduseks on erinevate ainete molekulide, aatomite või ioonide kokkupõrked.
19. Nomenklatuur: Katioonid: Ühe– või mitmeaatomiline osake, millel on positiivne laeng
Näiteks: Na+ naatriumioon; Mitmeaatomiliste H sisaldavate katioonidenimetusi: NH4+ ammoonium -. Anioonid : Ühe– või mitmeaatomiline osake, millel on negatiivne laeng. Binaarse ühendi (2 elementi) nimetuse lõpp –iid. Mitmeaatomilistel, hapnikku sisaldavatel sageli –aat või ka –it nt kloriidioon . Happed : Kõrgeima võimaliku oksüdatsiooniastmega mittemetalli sisaldavaid oksohappeid nimetatakse traditsiooniliselt mittemetalli järgi. Nt lämmastikhape HNO3 . Alused: Nimetused sõnast hüdroksiid ja metalli nimetusest nt kaaliumhüdroksiid. Kui metall moodustab mitu hüdroksiidi, kus metalli o–a on erinev, siis näidatakse sulgudes ära metalli o–a nt ferrum(II) oksiid Fe(OH)2. Oksiidid : Nimetused tuletatakse elemendi nimetusest ja sõnast oksiid. Muutuv o–a näidatakse sulgudes
või kasutatakse arvulist eesliidet nt FeO raud(II) oksiid. Rühma O–O sisaldavad oksiidid on peroksiidid . Soolad : Nimetused moodustatakse katiooni ja aniooni nimetustest. Erinev o–a näidatakse sulgudes. Valemites eelnevad katioonid anioonidele. Nt KNO3 kaaliumnitraat.
20. GAAS on aine, mis normaaltemperatuuril ja rõhul on täielikult gaasilises olekus.
AUR on selline aine gaasilises olekus, mille keemistemperatuur on kõrgem kui toatemperatuur. Näiteks veeaur.
21. Gaaside kõige iseloomulikum omadus on nende kokkusurutavus ja võime
paisuda. Gaasidel ei ole kindlat kuju, nad täidavad anuma võttes selle kuju. Gaasi ruumala ühtib anuma ruumalaga, milles ta asub. Ruumala sõltub temperatuurist ja rõhust. Gaasi isel. Ideaalne gaas.
22. Parameetrid : P, T, V, n.
23. Isoprotsessid: T-conts, P- const , V-const. Dalton: P=P1+P2+...=∑Pi
24. Gaasi suhteline tihedus on Ühe gaasi massi suhe teise gaasi massi samadel tingimustel (V, P, T); ühikuta suurus tavaliselt vesiniku või õhu suhtes. Absoluutne tihedus on normaaltingimustel e. 1 liitri gaasi mass normaaltingimustel.
25.Metaani graafik . Kriitiline temperatuur- so. temperatuur, millest kõrgemal ei saa gaasi veeldada rõhu suurendamisega. Kriitiline rõhk- rõhk, mille korral gaas on nii vedelas kui gaasilises olekus st. et vedela ja gaasilise oleku vahel on tasakaal.
26. sama aint CO2graafik
27. Reaalgaas : molekulidel on omaruumala ; molekulide vahel on vastasmõjud. Gaas erineb ideaalsest seda enam, mida madalam on temperatuur ja mida kõrgem on rõhk. Reaalgaase saab kirjeldada van der Waalsi võrrandi abil: (P+N2a/V2)(V-nb)=nRT.
28. Atmosfäär: 2500+- õhus H2. 1000-2500- Eksosfäär, õhu He, satelliidid. 500-1000- 1500k O2(1000). 250-500- Termosfäär. 80-250- N2 180K(all). 40-80- mesosfäär 270k(all), õhk. 10-40- stratosfäär. 0-10- 290K, ilm( pilved jne).
29. plahvatuslikud ained: maht(%) alumine sisaldus ja ülemine sisaldus. Atsetoon 2-13, bensiin 1-7, dikloroetaan 2,7-12,8, metüülatsetaat 2,2-15,5, etanool 3,3-19, dietüüleeter 1-40, tärpentiin 0,8.
30.CH4 omadused: Värvitu gaas põlemisreaktsioon: CH4 + 2O2->CO2 + 2H2O. Põleb sinise leegiga, tekib looduses anaeroobsetes tingimustes bakterite elutegevuse tulemusena; Osaleb atmosfääris keemilistes reaktsioonides on üks nn. kasvuhoonegaasidest; Eluiga atmosfääris ~10 a; Kõrvaldab reaktsioon OH- radikaaliga (tekivad CO2 ja vesi); On maagaasi peamine komponent 60-90%; Saadakse: NaOH + CH3COONa CH4 + Na2CO3 Vähemürgine, kerge narkootiline toime, Kergesti süttiv, koos õhuga plahvatusohtlik segu. Lämmatav gaas- lämbumine; Kasutamine: kütusena; vesiniku tootmine, Transport: torujuhtmetes, vedelgaasi tankerites, veoautodega.
31. Feroonid : inertsed , kergesti veeldatavad, tuleohutud ja suhteliselt suurt aururõhku omavad gaasid. Lõhnata. Suure lekkevõimega(läbi seinte). Lagundavad osoonikihti, kasvuhooneefekt . Illegaalsed. 400C juures lagunevad fosgeeniks.
32. Väävelvesinik H2S: tekib looduses ja väävlit sisaldavatsest aatomitest. Värvuseta ja mürgine gaas. Mädamuna lõhn. Üle 1000ppm seiskub hingamine . 800pm 50% surm. Gaasiandurid tuvastavad juba kui kons >15ppm. Võib tekkida mineraalvee allikate juures sulfaatioonidest, kanalisatsioonidest, kaevudest, naftasaaduste mahutitest, heitvete mahutitest.
33.CO2: gaseeritud jookides . Lahustub vees. Levib õhus. Kasvuhoonegaas, neelab infrapunast kiirgust. 1% õhust siis kahjustab inimest, 8%- narkootiline. Nägemine, kuulmine halveneb jt. Nt õlletehastes, kui vent jamab. CO2 kasutavad taimed.
34. Faasidiagramm Sublimatsioonikõver- AC; Aurustumiskõver- AB; Sulamiskõver- AD.
35. Superkriitilises olekus muutuvad järsult CO2 füüsikalised ja keemilised omadused. Muutub ülivoolavaks, materjale läbivaks. Sellega Ekstraheeritakse kohviubadest välja kofeiin . S.t tähendab eriomadustega olekut temperatuuril ja rõhul, mis on võrdne või kõrgem kui tema kriitilise punkti väärtused. CO2-l on need nt. 31,1°C (304,1K) ja 72,9 atm (7,38 MPa). Kergesti puhastatav, mitte-toksiline, inertne ja puudub plahvatus -,süttimisoht.
36.Veeaur õhus 1. Absoluutne niiskus on veeauru tegelik hulk õhus – g H2O m-3. Atmosfääri õhk sisaldab alati vähemal määral veeauru, vaja arvestada ehitiste konstrueerimisel, seadmete kasutamisel. 2. Suhteline niiskus – õhu tegeliku niiskusesisalduse suhe maksimaalsesse väljendatuna % (RH- relative humidity) 2.1. (tegelik veeauru rõhk tempeatuuril t1/ küllastatud veeauru rõhk temperatuuril t1) x 100% = …. % 2.2. (veeauru tegelik sisaldus temperatuuril t2 gm-3 /maksimaalne veeauru sisaldus temperatuuril t2 g m-3) x 100 = …. %
37. Temperatuuri, mille juures õhus olev veeaur kondenseerub nimetatakse kastepunktiks. Veeaur kondenseerub siis kui veeauru rõhk ületab küllastatud veeauru rõhu.
38. Üldiselt vedelike omadused on järgmised: - omandavad anuma kuju; - ei täida osaliselt täidetud anumat ühtlaselt; - ei pruugi seguneda omavahel; - on väga vähe kokkusurutavad. Temp tõstes molekulide soojusliikumine intensiivistub.
39. Viskoossus - vedelikukihtide omadus takistada vastastikku üksteise või vedelikku asetatud keha liikumist (η, kg / m⋅ s). Väheneb to kasvuga. Osakeste vaelised jõud. Määratakse nii et lastakse vedelik läbi väikese ava.
40. Pindpinevus on vedeliku võime hoida endas sisalduvaid osakesi koos.𝛂=mg/πd.
41. Pindaktiivsed ained - ühendid, mille lisamisel väheneb vedeliku pindpinevus (näit. seep )
42. Vesi: vedel 0-100oC. Tihedus 1 g/cm3 (4oC), jää 0,9. Looduslik vesi sisaldab alati lisandeid nt ookeanivesi soolasid kuni 4%. Magevesi 0,01-0,05%. Hea lahusti ioonilistele ja polaarsetele ühenditele. Kõrge soojusmahtuvus . Tugevad vesiniksidemed . H2=0. Keemiliselt aktiivne, reageerib paljude metallidega, mittemetallidega, sooladega ja oksiididega. Vee puudused on kerge katlakivi teke ja madal keemistemp ja kõrge jäätumistemp.
43. Looduslik vesi: Peamised koostisosad: H2O, Ca2+, Mg2+, Fe3+, Na+, K+, HCO3 -, Cl-, SO42-, H+, OH-, lisaks tahked peendisperssed ained ( muda , savi, Fe(OH)3 jt.) ja mikroorganismid .
44. Katlakivi: Ca(HCO3)2 → CaCO3↓ + H2O + CO2 – karbonaatne karedus
Mg(HCO3)2 → Mg(OH)2↓ + 2CO2 – üldkaredus
Kareduse eemaldajad : Leelismetallide karbonaadid , silikaadid , ortofosfaadid – moodustavad Ca2+ ja Mg2+ ioonidega sademe; Polüfosfaadid ja orgaanilised kompleksimoodustajad – seovad Ca2+ ja Mg2+ ioonid püsivateks vees lahustunud kompleksühenditeks. Näiteks etüleendiamiintetra-äädikhappe (EDTA) dinaatriumisool ehk triloon-B.
45. Karbonaatset karedust põhjustavad vees lahustunud kaltsium - ja magneesium vesinikkarbonaadid Ca(HCO3)2 ja Mg(HCO3)2. Temperatuuri tõustes üle 80°C need
soolad lagunevad. Magneesiumkarbonaat reageerib omakorda veega ja annab väga kõva ning raskesti lahustuva hüdroksiidi. Tekkinud sade juhib väga halvasti sooja ning ummistab tehnoloogilistes seadmetes jahutusvee kanaleid .
46. Mittekarbonaatne karedus ehk püsivat karedust põhjustavad vees lahustunud sulfaadid ( CaSO4 , MgSO4), silikaadid (CaSiO3, MgSiO3,), kloriidid ( CaCl2 , MgCl2) jt. Need soolad ei sadestu vee kuumenemisel, kuid kloriide sisaldav vesi põhjustab metallide korrosiooni. Tööstuses tuleb jahutusveena eelistada võimalikult pehmet vett, vajaduse korral tuleb seda pehmendada. Merevee kasutamine jahutussüsteemis on keelatud.
47.soolade kõrvaldamine. Ioniidid – teatud kõrgmolekulaarsed ühendid või Ca, Al silikaadid (näit. tseoliidid), millel on võime adsorbeerida oma pinnale lahustest anioone või katioone.
48. Orgaanilised lahustite kasutamine: värvide ja lakkide viskoossuse suurendamiseks . Vedelike eraldamiseks ükstesest. Nt bituumen ekstraheeritakse välja benseeniga või dietüüleetriga rasvad toidust. Metallide pindade puhastamine õlidest, rasvadest. Orgaaniliste ainete lahuste valmistamisel.
49. Lahus on kahest või enamast komponendist (lahustunud ained, lahusti) koosnev homogeenne süsteem.
50. Lahus=lahusti+lahustunud aine. Lahusti agregaatoleku järgi: gaasiline, vedel, tahke. Ainete agregaatolekute baasil saab eristada järgmisi lahuseid: gaas-gaas (õhk), gaas-vedelik ( soodavesi - CO2 vees), gaas-tahke (H2 pallaadiumis), vedelik-vedelik (etanool vees), tahke-vedelik (NaCl vees), tahke-tahke ( valgevask Cu/Zn)
51. Lahuste klassifikatsioon aine sialduse põhjal: küllastumata lahus – lahus, milles antud ainet veel lahustub; küllastunud lahus – lahus, mis sisaldab antud temperatuuril ja rõhul maksimaalse koguse lahustunud ainet (tasakaal); üleküllastunud lahus – aeglasel jahutamisel saadud ebapüsiv süsteem, mis sisaldab lahustunud ainet üle lahustuvusega määratud koguse. Vähesel mõjutamisel (loksutamine, tahke aine kristallikese lisamine) liigne ainehulk eraldub.
52. Lahustuvus – aine omadus lahustuda mingis lahustis –
puhta aine mass, mis lahustub 100 grammis lahustis antud
temperatuuril. Lahustuvuse järgi jagatakse ained: lahustumatu ; ; > 2 g/100 g – hästilahustuv.
53. Kontsentratsioonid: Protsentkontsentratsioon näitab lahustunud aine massi sajas massiosas lahuses. C%=(maine/mlahus)*100%. Molaarne kontsentratsioon(e. Molaarsus ) näitab lahustunud aine moolide arvu ühes kuupdetsimeetris (ühes liitris) lahuses. C=n/V. Molaalne kontsentratsioon näitab lahustunud aine moolide arvu 1 kilogrammis lahustis. C=n/m. Moolimurd näitab lahustunud aine moolide arvu suhet lahusti ja kõikide lahustunud ainete moolide arvu summasse. Kui lahus koosneb lahustist ja vaid ühest lahustunud ainest, siis Cx=naine/(naine+nlahusti). Normaalsus ppm näitab lahustunud aine massi miljonis (106)
massiosas lahuses.
54. Kolloidlahused - lahused, kus lahustunud aine
osakesed on palju suuremad (dosake ~2-200 nm).
Need osakesed on tekkinud paljude molekulide või
aatomite liitumisel ja nad on suhteliselt ebapüsivad.
55. Henry - Daltoni seadus- Gaasi lahustuvus vedelikus on võrdeline tema osarõhuga lahuse kohal. Seadus ei kehti veega reageerivate ainete kohta nt NH3 reageerib osaliselt veega ja tema lahustuvus osutub oodatust kõrgemaks.
56. Gaasi lahustuvus temperatuuri tõustes väheneb Näiteks külma vee soojenemisel eralduvad anuma seinale õhumullid lahustuvuse vähenemise tõttu
57. Lahuse aururõhk(Daltoni seadus)- kui lahustunud aine on mittelenduv (näit. suhkur), siis on lahuses oleva lahusti aururõhk alati väiksem puhta lahusti aururõhust. P=p1+p2+..+pi.
58. Raoult’i seadus: Komponendi aurude osarõhk lahuse kohal on võrdne vastava puhta komponendi moolimurru ja aururõhu korrutisega: Plahusti = CX lahusti * P°lahusti.
59. Lahuse keemistemperatuur on alati kõrgem kui puhta lahusti keemistemperatuur. ∆Tk=i*Ke*Cm, kus Cm - lahuse molaalne kontsentratsioon; Ke-ebulliskoopiline konstant; i-isotooniline tegur.
60. Lahuse külmumistemperatuur on madalam puhta lahusti külmumistemperatuurist: ∆Tk=i*Ke*Cm, kus Ke-ebulliskoopiline konstant.
61. Difusioon - aineosakeste soojusliikumisest tingitud protsess, mis viib kontsentratsioonide ühtlustumisele süsteemis. Kiireneb kõrgemal temp.-l. Kiirem gaasides . Lahustes põhjustab osakseste liikumise kõrgema kons. Aladelt madalama kons.-ga aladele .
62. Osmoos - lahusti molekulide liikumine läbi poolläbilaskva membraani kõrgema kontsentratsiooniga lahuse suunas. Osmoosist põhjustatud vedelikusambale vastavat rõhku tasakaaluolekus , kus lahusesse tungivate ja sealt tagasi pöörduvate lahusti molekulide arv võrdsustub, nimetatakse osmootseks rõhuks (π). π=iCmRT Cm- lahustunud aine kons(n/V).
Osm rõhk=rõhuga mis ta avaldaks ideaalgaasina täites ruumala.Kasutatakse molaarmassi määramisel. Loomade ja taimede ainevahetuses. Mõjutab vee jaotumist kudedes.
63. Elektrolüüdid on ühendid mis lahustudes vees moodustavad ioone ja põhjustavad lahuste elektrijuhtivust. Tugevad elektrolüüdid ioniseeruvad täielikult lahustudes vees nt HCl, KOH. Nõrgad elektrolüüdid ei ioniseeri aga täielikult vees nt NH3, HgBr2, HF. Sahharoos-mitteelektr
64.Vee ioonkorrutis: Ka vesi ise on lahuses mõningal määral ioniseerunud:H2OH++OH–. Seega on happe lahuses ka OH– ioone ja aluse lahuses H+ ioone, mis tekivad vee dissotsiatsioonist. Kuid kõikides vesilahustes kehtib seos C H+*COH-=KV KV ongi ioonkorrutis.
65. Lahuste happelisi - aluselisi omadusi kirjeldatakse
arvuliselt vesinikeksponendi ehk pH mõistega: Selle võttis kasutusele Rootsi keemik pH=log(CH+). pH on oluline materjalide püsivuse seisukohalt. Kunstmaterjalid, elusorganismid, polümeerid jm. Vere pH tase on kitsastes piirides, vastasel korral haigus. Annab joogile hapu(nt Coca- Cola pH 2,2) maitse, fosfaatanioon on organismile kasulik. pH taset määratakse indikaatoritega fenoolftaleiin - ff ja metüülpunane – mp. On ka olemas pH meeter, mis mõõdab täpsusega +- 0,01pH ühikut.
66. Hüdrolüüsiks nimetatakse lahustunud soola ioonide reageerimist vee, vesinik - või hüdroksiidioonidega, mistõttu soolade vesilahused ei ole neutraalsed, vaid olenevalt soolast kas happelise või aluselise reaktsiooniga. Tiugevate aluste katioonid ei astu vastastoimesse veega. Teised metalli ioonid käituvad kui hapetena ja vesi nagu alusena nt NH4+. Moodustuvad raskestilahustuvad ühendid Näiteks tinakloriidi (SnCl3).
67. Kristalsed ained: Tahkesse olekusse üleminekul suureneb osakeste korrapärase paigutuse aste ja suurenevad jõud osakeste vahel. Energia, mis eraldub kristallide tekkimisel
ioonidest, aatomitest või molekulidest- võreenergia (kJ/mol). Mida suurem võreenergia, seda püsivam on ühend (kõrgem sulamis t°). Nt FeS2.
68. Amorfne aine on üleminekuvorm vedelike ja tahkete kristallide vahel. Neil puudub korrapärane 3-mõõtmeline struktuur ja võivad võtta suvalise kuju. Nt silikaat , orgaaniline klaas, polümeerid. Tugevad, hea elektrijuhtivusega isotoobid. Ei voola , ei oma kindlat kuju, pole kindlat sulamistemp.-i. Soojenemisel viskoossus kahaneb ja vedeliku omadused tugevnevad.
69.Kristallvõrede tüübid: Aatomvõre- sõlmpunktides aatomid, seotud kovalentse sidemega; Molekulvõre- sõlmpunktides elektriliselt neutraalsed molekulid, seotud nõrkade van
der Waalsi jõududega; Ioonvõre- sõlmpunktides vahelduvad katioonid ja anioonid, seotud elektrostaatiliste jõududega.
70. Polümorfism - ühe aine esinemine erinevates kristallmodifikatsioonides. Näited: α-HgI2-127oC β-HgI2 punane(Tetragonaalne)hõõrumiselkollane( rombiline ). Fosfor : punane(ilma kindla struktuurita), valge(vahataoline), ka must.
71. Isomorfism - erinevad ühendid, sarnase kristallvõrega. Ca5(PO4)6F, Sr5(PO4)6OH
72.Röntgenstruktuuranalüüs: määratakse millised kristalsed ained on tahkes materjalis ; kontrollitakse materjalide keevisliiteid; uuritakse materjalides varjatud pragusid; määratakse metallide sulamite elementkoostist (röntgenspektraalanalüüs). Kallis!
73. Pulber on üks tahke aine ja materjali eksisteerimise vorm kus osakeste suurus on 100-500 μm näited: kips, kriit, jahud, tärklis peenestatud lubjakivi, portlandtsement.
74. Puistematerjalide osakeste suurus on >500 μm. Nt kvartsliiv , kiviliiv, killustik , tolm- savid saviosakesed, kodus tolm- kristalsed(kvarts, kaltsiit , paekivist) ja amorfsed (nahk), tekstiil .
75. Poorid ja poorsus : Pulbrilistele kehadele on iseloomulikud poorid osakeste vahel ja osakeste sees. Poore klassifitseeritakse ristlõike järgi: mikropoor, läbimõõt 50 nm; Poorid võivad olla: avatud, suletud, läbivad. Näiteks:
Sisetingimustes kasutamiseks mõeldud tellised üle talve õues seistes purunevad kuna vesi läheb pooridesse ja jäätub.
76. tundmatu koostisega segu koostise määramiseks. Pulbrilise segu lahutamise meetodid:
1. Osakeste suuruse järgi a) sõelumine Näiteks: fraktsiooniline koostis , % > 1,0 mm 20%. 0,8 – 1,0 mm 15%. 0,4 – 0,8 mm 20%. 0,3 – 0,4 mm 15%. mikroskoopia - mikroskoobi all loetakse osakeste arv vastavas suuruste vahemikus. Mikroskoobi all saab eristada osakesi ka kuju järgi. Näiteks: pikergused 20%, sfäärilised 80%. c) sedimentatsioon- settimiskiiruse järgi vedelikus.
2. Erikaalu järgi (suhteline tihedus vee suhtesühikuta) a) erineva tihedusega vedelikes (nn rasked vedelikud). Kasutatakse halogeenorgaanilisi ühendeid, mis on keskkonnale ohtlikud. b) õhu voolus - kergemad osakesed liiguvad kiiremini. 3. Magnetiliste omaduste järgi Näited: pagaritööstuses puhastatakse jahu ja vilja, et eemaldada magnetiga metalli tükke ja naelu, mäetööstuses kasutatakse magnetiidi ( Fe3O4 ) eraldamiseks mineraalidest magnetseparatsiooni.
78. Metallide liigitus Sulamistemperatuuri (Ts) järgi: 1.kergsulavad, mille sulamistemperatuur on väiksem kui pliil, s.t. 327 °C (tina- Sn, plii- Pb, antimon - Sb, elavhõbe- Hg, Mg, Al, jt.), rasksulavad , mille sulamistemperatuur on suurem kui raual, s.t. 1539 °C ( volfram -W, tantaal- Ta, molübdeen-Mo, nioobium- Nb, kroom - Cr, vanaadium- V, titaan - Ti jt.); kesksulavad (sulamistemperatuur suurem kui Pb, kuid väiksem kui Fe) (Cr, Mn, Ni, Au).
79. Süsiniku modifikatsiooni järgi sulamisstruktuuris eristatakse järgmisi
malmi liike: 1. hallmalm- kogu süsinik või suurem osa sellest on vabas olekus liblelise grafiidina (head valuomadused, hästi lõiketöödeldav, kulumiskindel), suuremõõtmelised tooted; 2. tempermalm - süsinik on pesalise grafiidina (suurem löögitugevus, head valamisomadused), saadakse perliit – tsementiitstruktuuriga valgemalmist; 3. valgemalm - kogu süsinik on Fe-ga seotud tsementiidina (Fe3C) (suure kõvadusega, habras ning halvasti lõiketöödeldav), kasut. toormalmina. 4. kõrgtugev malm - süsinik on keraja grafiidina “pesadena”, saadakse hallmalmist (suur tugevus, plastsus).
80. Teraseid liigitatakse: 1. Tootmisviisi järg 2. Kasutusala järgi 3. Keemilise koostise järgi 4. Kvaliteedi järgi 5. Struktuuri järgi. Omadused: Terasele lisatakse väga palju erinevaid lisandeid mis muudavad metalli väga vastupidavaks korrosiooni vastu või muudavad teras väga kuumustugevaks. Kasutatakse igal pool aparaadi ja masinaehituses.
81.Värvilised metallid : Vasesulamid: Pronks on Cu sulam tina (Sn), plii (Pb), raua (Fe) või alumiiniumiga (Al). Võrreldes vasega paremad valuomadused, suurem kõvadus ja tõmbetugevus, korrosiooni- ning kulumiskindlus. Pronks on laialdaselt kasutatav laevaehituses, sest ta ei korrodeeru merevees . Messing ehk valgevask on Cu ja Zn (kuni 45%) sulam; kui 10%. Zn siis nimeks tombak .Kasutatakse laevanduses , masinaehituses, san. tehnika toodete valmistamiseks korrosioonikindluse tõttu. Oksüdeerub vähem kui Cu, mehaaniline tugevus on suurem. Valmistatakse elektriseadmete klemme, kontakte, elektroode, kinnitusdetaile, traati . Babiit on vase, tina, plii ja antimoni sulam.
Alumiiniumisulamid : Alumiiniumisulamid jagunevad survega töödeldavateks ja valusulamiteks. Survega töödeldavad sulamid jagunevad: termiliselt mittetöödeldavad ja
termiliselt töödeldavad. Vase ja alumiiniumi sulamit nimetatakse duralumiiniumiks (kuni
5,5% Cu) . Näiteks sisaldab alumiiniumisulam silumiin 8-14% räni; Kõik alumiiniumisulamid kaotavad 300 oC juures oma tugevuse. NB! Galvaanielementide tekkimise vältimiseks tuleb alumiiniumjuhtmete ühenduskohad teiste metallidega (vask, teras) isoleerida niiskuse eest. Selleks tuleb need lakkida või kokku sulatada.
82. Kolloidlahused - lahused, kus lahustunud aine osakesed on suuremad (dosake ~2-200 nm). Need osakesed on tekkinud paljude molekulide või aatomite liitumisel ja nad on suhteliselt ebapüsivad. Gaas: vedel aerosool - udu, tahke aerosool- suits. Vedelik: vaht - vahukoor, emulsioon - majonees , suspensioon - piim, tint , veri . Tahke: tahke vaht- pimsskivi, geel - või, juust, tahke kolloid - rubiinklaas.
83.
84. Koagulatsioon - lisatakse kolloidlahusele elektrolüüti, siis difuussest kihist ioonid adsorbsesse kihti, graanula laeng null, s.o. isoelektriline olek. Näiteks jõevees sisalduvad kolloidid koaguleeruvad merevee elektrolüütide toimel, jõe suudmetes sadeneb tahkeid aineid.
85. Adsorptsioon - ainete kontsentreerumine tahke aine või vedeliku pinnal. iseeneslik protsess, eksotermiline, temp. tõus vähendab adsorptsiooni. füüsikaline - van der Waalsi jõud, pööratav. Sidemed adsorbaadi ja adsorbendi pinna vahel sedavõrd nõrgad, et adsorbaati on võimalik adsorbendi pinnalt eemaldada. Adsorbent on regenereeritav ning ühte ja sama adsorbenti saab palju kordi kasutada. Keemiline- Seotud keemilise sideme tekkega adsorbendi pinna ja adsorbaadi vahel. Mittepööratav.Kemosorptsioon võib põhjustada adsorbaadi molekuli dissotsiatsiooni. sama adsorbenti saab kasutada ainult üks kord.
86.Värvid on peeneks jahvatatud pigmendist ja sideainest koosnevad kattematerjalid, milledega kaitstakse metalle korrosiooni eest. Värvid sisaldavad peale pigmendi ja sideaine veel täiteaineid, lahusteid, plastifikaatoreid , sikatiive (kuivatusaine), tahkesteid jt lisandeid.
Liigitus: Veevabad värvid – õlivärvid, lakkvärvid, pulbervärvid, vesivärvid; emulsioonivärvid.
87.Lakid -vedelik, mille kuivamisel moodustub kelme ning mis sisaldab orgaanilist lahustit .
Liigitus: Vee baasil lakid, polüuretaanlakid, Õli-polümeerlakid, Happega kivinevad lakid, kruntlakid.
89. Tasakaaluolekut kirjeldab tasakaalukonstant (Kc ka K), mis reaktsioonile aA + bB = cC + dD avaldub järgmiselt: KC=([C]c*[D]d)/ ([A]a*[B]b). Nt Kc=[HI]2/([H2]*[I2])
90. Katalüsaator on aine, mis kiirendab reaktsiooni, kuid mille kontsentratsioon reaktsioonis ei muutu. Ta ei mõjuta reaktsiooni tasakaalu, vaid mõjutab kiirust, millega tasakaaluolekusse jõutakse. Liigitus: Heterogeenne, homogeenne. Näide:Ammoniaagi süntees- katalüsaator: Fe
91.Oksüdatsiooniastme muutusega reakrtsioon on redoksreaktsioon.Redutseeria loovutab e
92. Galvaanielement - seadis, milles redoksreaktsioonide tulemusel tekib elektromotoorjõud.
Näiteks: tsinkplaat tsinksulfaadi lahuses. Vaskplaat vasksulfaadi lahuses. Zn-, Cu+- elektroodid ja elektronid liiguvad anoodilt katoodile.
93. Elektrokeemilise ahela potentsiaal on vahe üksikute elektroodide potentsiaalide vahel E = Ekatood – Eanood. Kõikide teiste elektroodide potentsiaale vesinikelektroodi suhtes samadel tingimustel nimet. Standardseteks redokspotentsiaalideks (Ε°, V).
94. Ε° = Ε°oks – Ε°red
95. Metallelektroodide rida, järjestatuna standardsete redokspotentsiaalide kasvu järgi, nimetatakse metallide pingereaks. Pingereas vesinikust eespool on aktiivsed metallid, mis tõrjuvad lahjendatud hapetest välja vesiniku. Pingereas eespool asuv metall tõrjub soola
lahusest välja temast pingereas tagapool oleva metalli.
96. Nernsti võrrand- Elektroodpotentsiaal näitab, mil määral elektrokeemilises ahelas eksisteerivad kontsentratsioonid erinevad nende tasakaalukontsentratsioonidest.
97. Keemilised vooluallikad: Patarei on elektrokeemiline element (sageli järjestikku ühendatud mitu), mida võib kasutada konstantse pingega alalisvoolu saamiseks. Akud – korduvkasutusega alalisvooluallikad, reaktsioonid anoodil ja katoodil on pööratavad. Kütuseelement e. Vesinikhapnikelement: Elektrolüüdiks kuum KOH lahus, anoodiks ja katoodiks inertsed, poorsed süsinikelektroodid; Katalüsaatoriks anoodis Ni lisand (ka Pt, Ag, CoO), katoodis Ni ja NiO lisand (ka Pt, Pd). Anoodiruumi juhitakse pidevalt vesinikku, katoodiruumi hapnikku.; Summaarne reaktsioon oleks nagu vesiniku põlemine hapnikus, aga oksüdeerumine ja redutseerumine on teineteisest eraldatud. Element töötab pidevalt kuni gaase peale antakse, E = 1.23 V. 2H2 + O2 → 2H2O
98. Galvaanilised: Reaktsioon kulgeb iseenesest, elektronid anoodilt katoodile. Elektrolüütilised: Vajab reaktsiooni toimumiseks välist pingeallikat.
99. Sulatatud Soolade elektrolüüs: Sulas NaCl lahuses saavad Na+ ja Cl- ioonid liikuda. Na+ ioonid liiguvad katoodile (siin - poolus , NB! Vastupidine pooluste tähistusega galvaaniahelas) ja Cl- ioonid anoodile (siin + poolus). Laengut kannavad ioonid, mitte vabad elektronid. Sellist juhtivust nim. ioonjuhtivuseks. Anoodil anioon oksüdeerub: 2Cl--2e-→Cl2 Katoodil katioon redutseerub: Na++e-→Na.
Vesilahuste elektrolüüs: NaCl vesilahuses toimub katoodil mitte Na+ ioonide, vaid vee redutseerumine: 2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH. Näide:
100.Elektrolüüsi kasutamine: Keemiliste ühendite ja lihtainete saamisel. Tööstuses: H,Cl,F ja halogeenide tootmisel; metallide (Na, K, Mg,Al, Ni, Cu) tootmisel ja puhastamisel lisanditest (elektrometallurgia); Õhukeste metallist kattekihtide saamiseks metallesemete pinnale, et saada korrosiooni- ja kulumiskindlust või dekoratiivset välimust (galvanotehnika); Leeliste ja raske vee tootmisel; Vesinikperoksiidi jt. peroksoühendite saamine; Orgaaniliste ühendite elektrosünteesis. Al elektrokeemiline tootmine: Sulatatud boksiidist 1000oC; boksiit Al2O3 on
lahustatud krüoliidis AlF3.3NaF ning viidud Fe vanni, mis on katoodiks. Anoodidena kasutatakse süsielektroode. Vedel Al koguneb elektrolüüsivanni põhja, anoodil eraldub CO2.
101. Korrosioon on materjalide hävimine ümbritseva keskkonnaga toimuvate reaktsioonide tõttu. Paljud metallid korrodeeruvad, sest nad oksüdeeruvad kergesti õhu toimel andes oksiide , hüdroksiide ja karbonaate. Samas pole oksiidi moodustumine alati ohtlik - näiteks Al pinnale tekib õhuke Al2O3 kiht, mis takistab edasist korrosiooni, raua pinnale tekkiv oksiidikiht aga on poorne ning pudenev, seega korrosioon jätkub.
102. Keemiline korrosioon toimub kuivades gaasides ja mitteelektrolüütsetes (orgaanilistes) vedelikes (naftasaadused, bensiin), kusjuures metallid reageerivad otseselt keskkonna komponentidega või oksüdeerijatega. Näiteks reageerimine hapnikuga: 2Mg+O2→2MgO
103. Elektrokeemiline korrosioon toimub vett sisaldavates keskkondades ja seda põhjustavad elektrokeemilised reaktsioonid metalli ja elektrolüüdi kokkupuutepinnal. See korrosioon sarnaneb oma olemuselt galvaanielemendi protsessiga. Alati kaasneb elektrivoolu tekkimine. Harilikult muutub niiskuskelme elektrolüüdiks, kuna selles
lahustuvad mitmesugused gaasid (H2S, CO2, SO2) ning
ümbritsevas keskkonnas lahustunud soolad (NaCl). Näiteks raua rooste on hüdrateeritud raudoksiidide segu: Fe2O3 . xH2O või xFeO . yFe2O3. zH2O
104.Korrosioon uitvoolude toimel: Metall korrodeerub välisallikast tuleva voolu toimel. Uitvoolusid põhjustavad trammid, metroo , elektrirongid, keevitusseadmed, elektrolüüsivannid. Vool saabub tarbijasse alalisvooluallikast õhuliini kaudu ja pöördub sinna tagasi mööda relssi. Osa elektrivoolu satub relsilt pinnasesse ja torustikesse (kui need on lähedal), ning hiljem torustikust läbi pinnase relssi tagasi. Uitvoolude raadius sõltub pinnase
iseloomust (kümned km). Kaitse: viiakse torude elektrijuhtivus minimaalseks; elektrodrenaaž- uitvoolude ärajuhtimine uue metalltorustikuga mille potentsiaal on suurem.
105. Biokorrosiooni põhjustavad mitmesugused pinnases ja õhus leiduvad aeroobsed ning anaeroobsed mikroorganismid ( bakterid , seened ja vetikad ). Organismid toodavad aineid, mis korrodeerivad metalli. Väävlibakterid väävelhapet Lämmastiku bakterid lämmastikhapet. Organismid lagundavad aineid näit. rauabakterid, seened. Näiteks sulfaatredutseeruvad bakterid taandavad sulfaatioonid sulfiidioonideks, viimased aga reageerivad rauaga, moodustades raudsulfiidi. Soodustavad enamasti elektrokeemiliset korrosiooni.
106. Korrosiooni ohtlikkus materjalidele: Kõige ohtilkum -kristallidevaheline korrosioon; Metallipind peaaegu ei muutu, korrosioon levib metalli sisemuses kristallide vahel raskesti jälgitav. Põhjustab ootamatuid avariisid. Esineb kõrglegeeritud terastes tugevalt oksüdeerivas keskkonnas.
107. Legeerimine - st. sulamitele kuumuskindlate komponentide lisamine. Raua legeerimiseks kasutatakse põhiliselt räni, kroomi, alumiiniumit.
108. Kuumuskindlad kaitsekatted. Metallide pinnale kantakse kuumuskindlate sulamite kiht (Al, Si, Cr sisaldavad sulamid, ka mittemetalsed katted nagu kuumuskindlad emailid - Cr2O3, TiO2 , ZnO, SiO2 sisaldavad sulatised).
109. Elektrokeemiline korrosiooni tõrje. Raua võib katta elektrokeemiliselt mõne teise metalliga (Zn, Sn, Cr, Cu, Ni, Co, Pb, Au-Ni; Au-Ag)- galvaniseerimine või kuumsukeldusmeetod. Kuna tsink on pingereas rauast eespool, oksüdeerub raua asemel tsink. Seejuures tekib Zn(OH)2, mis reageerib õhus leiduva CO2-ga ja raua pinnale tekib tihe
Zn(OH)2.xZnCO3 kiht, mis kaitseb raua pinda. Isegi kui tsingi kate on vigastatud , kaitseb ta rauda, sest ta on anoodiks ja raud katoodiks, seega läheb lahusesse ioonidena tsink, mitte raud.
110. Zn katete valmistamise meetodid: Kuumtsinkimine-hapetega puhastatud terasdetailid või materjalid kastetakse või tõmmatakse läbi sula Zn saadakse 40-400μm paksune kiht , Kuumpihustus- puhastatud detailidele pihustatakse sula Zn. Kasutatakse Zn pulbrit või traati, mis sulatatakse gaasi- või kaarleegis. Saadakse kiht paksusega 2-5200-300 μm., Elektrokeemiline (galvaaniline) katmine -anoodiks on Zn, elektrolüüdiks Zn soola lahus, kasutatakse väikeste esemete katmiseks. Saadakse suhteliselt õhuke kate. , Difusioonimeetod- puhastatud detail pannakse koos Zn- pulbriga trumlisse, mis pannakse pöörlema ja kuumutatakse Zn sulamistemp., Zn pulbervärv- kasut. väga peenikest Zn pulbrit.
111. Al kaitse korrosiooni eest: pinnale tekitatakse suhteliselt paks oksiidikiht (2kihti: tihe sisekiht paksusega 0,01-0,1 μm, ja poorne väliskiht 200-40 μm kiht Al2O3). Kiht tuleb värviline kuid värvide valik on väike.
112. Oksiid ja fosfaatkatted: Metallkattega võrreldes vähemefektiivsed, aga sobivad hästi atmosfäärikorrosiooni tõrjeks ja on heaks aluspinnaks värvidele. Oksiidikihiga katmist rakendatakse näiteks sageli alumiiniumi kaitsmisel. Rauapinna katmisel pliimennikuga Pb3O4 raua pind osaliselt oksüdeerub moodustades tiheda kihi, mis takistab edasist korrosiooni; K2Cr2O7 kui tugeva oksüdeerija lisamine jahutusvedelikesse tekitab passiveeriva oksiidikihi, samuti metalli kastmine hetkeks HNO3 lahusesse.
113.Pinna isoleerimine: Polümeerid (polüvinüülkloriid, fluoroplast, kumm jt.). Emailid. Keraamilised katted (TiC- karbiid , TiN- nitriid , Al2O3, Cr2C3, Cr2O3, jne.). Biokile (ingl. biofilm )- uus katte vorm, kus kasutatakse teatud bakteriaalseid kilesid metallide pinnal. Kasut. Tugevalt korrodeeruvates keskkondades. Vähendab tunduvalt korrosiooni intensiivsust.
114. Elektrokeemiline kaitse: protektorkaitse : Raud roostetab siis kui ta osutub anoodiks. Seega kui ühendada raua külge mõni temast pingereas eespool oleva metalli tükk (Mg, Zn), saab anoodiks viimane: Mg – 2e– → Mg2+ raud on aga katoodiks, mille pinnal redutseerub õhuhapnik, raud ise säilib O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–. Katoodkaitse: Veel üks võimalus on ühendada kaitstav ese alalisvooluallika negatiivse poolusega - tekitada temast katood. Anoodiks aga kasutada suvalist vanametallitükki. Ka autode kerega ühendatakse just akumulaatori miinus poolus, et tagasi hoida korrosiooni. Pinnases asetatakse anood spetsiaalsesse ümbrisesse, mis koosneb koksi, kipsi ja NaCl segust . Anoodkaitse: Kasutatakse välist alalisvoolu allikat. Objekt ühendatakse alalisvooluallika posit. poolusega; neg. poolusega ühendatakse sobivast materjalist nn. abielektrood. Objekti pinnale tekitatakse komponentide oksiidide kiht. Anoodkaitse võimalik ainult kui metall antud keskkonnas passiveerub ja passiivset olekut saab säilitada välisvoolu abil. Kasutatakse Al sulamite, roostevaba teraste ja vahel süsinikteraste korral, ka kroomnikkelterased väävelhappe lahustes.
115. Korrosioonitõrje kuiva õhuga: Metallipind puhas, sile niiskus kondenseerub kui suhteline niiskus ~100%. Kui metallipinnal on tolmu, roostet, mikropragusid toimub kondensatsioon