Agregaatolekud ja faasid Aineid jaotatakse agregaatolekuteks ehk faasideks, kus ühte olekusse klassifitseeritakse ained, millel on ühesuguseda füüsikalised omadused. Selgub, et ühes olekus võib olla veel alagruppe ehk faase, millel on faasi ühesugused füüsikalised omadused, erinevatel ainetel erinevad füüsikalised omadused. Nt. süsiniku aatomid võivad moodustada kas teemandile või grafiidile vastavad kristallvõred. Ühed ja samad süsiniku aatomid, erineva kujuga kristallvõred. Järelikult on erinevad füüsikalised omadused. Teemant on kõva, sellest valmistatakse puure või nuge. Grafiit on pehme. Mõlemad on tahkised aga erinevate füüsikaliste omadustega. Ahjutahm, mis koosneb ka süsiniku aatomitest on aga amorfne. Faasisiirded 1) Sulamine, mis on aine üleminek tahkest faasist vedelasse. 2) Tahkumine, mis on aine üleminek vedelast faasist tahkesse.
Valem : Tahkised. Tahked ained: a) tahkised on kritallilised ained, kus kristalle kuju on määratud kristall-ehk ruumvõrega, mille saame, kui aine osakesed ühendame mõtteliste joontega. Nt. metallid, teemat, süsinik. Tahkistel on kindel sulamistemperatuur, mis ei muutu sulamise ajal. Monokristall on üks kristall, mille ulatuses kristallvõre on ühesugune. Polükristall koosneb paljudest kristallidest, on kristallvõred korrapäratult. b) amorfsed ained nt. klaas,pigi,plastmassid. Nende ehitus on sarnane vedelike ehitusega, nende omadus on voolavus. Nt. vana klaas voolamise tagajärjel muutub alt paksemaks, kui ülevalt. Temperatuur muutub sulamise protsessis pidevalt. Isotroopsed ained ained, milles füüsikalised omadused on igas suunas õhesugused. Nt. elektrijuhtivus, soojusjuhtivus,. Tavaliselt polükristallilised ained, vedelikud. Nt
1) elektrolüüdid ja 2) mitteelektrolüüdid ELEKTROLÜÜDID on ained, mille vesilahused sisaldavad ioone. Aineklassiti on elektrolüüdid alused, happed ja soolad, sest need ained lagunevad vees lahustudes ioonideks. Elektrolüüdid jaotatakse 1) tugevateks ja 2) nõrkadeks vastavalt sellele, kui palju nende vesilahustes ioone tekib. Tugevate elektrolüütide vesilahustes on ainult ioonid, järelikult nende molekulid ja kristallvõred lagunevad vee molekulide toimel täielikult ioonideks. Aineklassiti kuuluvad tugevate elektrolüütide hulka tugevad happed (H2SO4 HNO3 HCl), vees lahustuvad hüdroksiidid (leelised) ja kõik soolad. Nõrkade elektrolüütide vesilahustes on valdavalt molekulid, ioone on vähe; järelikult nende molekulid lagunevad ioonideks ainult osaliselt. Aineklassiti kuuluvad nõrkade elektrolüütide hulka nõrgad happed (H2S H2CO3 H2SiO3 HSO3 ), vees mittelahustuvad hüdroksiidid (nõrgad alused).
neeldub. 8. Elektronegatiivsus e. võime tõmmata ühist elektronpaari suureneb liikudes vasakult paremale ja alt ülesse 9. Iooniline side saab toimida vaid vastaslaenguga ioonide tõmbumisel. Elektrilise tõmbumise tulemusena moodustub side, kus elektronegatiivsema elemendi aatom tõmbab ühise elektronpaari täielikult enda poole. Toimub aktiivse metalli ja aktiivse mittemetalli vahel. Moodustuvad kristallvõred. 10. Vesinikside on täiendav side, mis tekib selliste molekulide vahel, mis sisaldavad H- F; H-N; H-O sidemeid. Põhjustab ainete sulamis- ja keemistemperatuuri tõusu ja soodustab lahustumisprotsessi, mille lahuseks on vesi. 11. Metalliline side on negatiivsete vabade elektronide ja positiivsete metalliioonide vastastikune tõmbumine. Põhjustab elektrijuhtuvust, soojusjuhtivust, plastilisust ja annab metalse läike. 12
1) elektrolüüdid ja 2) mitteelektrolüüdid ELEKTROLÜÜDID on ained, mille vesilahused sisaldavad ioone. Aineklassiti on elektrolüüdid alused, happed ja soolad, sest need ained lagunevad vees lahustudes ioonideks. Elektrolüüdid jaotatakse 1) tugevateks ja 2) nõrkadeks vastavalt sellele, kui palju nende vesilahustes ioone tekib. Tugevate elektrolüütide vesilahustes on ainult ioonid, järelikult nende molekulid ja kristallvõred lagunevad vee molekulide toimel täielikult ioonideks. Aineklassiti kuuluvad tugevate elektrolüütide hulka tugevad happed (H 2SO4 HNO3 HCl HBr HI), vees lahustuvad hüdroksiidid (leelised) ja kõik soolad. Nõrkade elektrolüütide vesilahustes on valdavalt molekulid, ioone on vähe; järelikult nende molekulid lagunevad ioonideks ainult osaliselt. Aineklassiti kuuluvad nõrkade elektrolüütide hulka nõrgad happed (H 2S H2CO3
e. Halbade valuomadustega võrreldes eutektsete struktuuridega Küsimus 5 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst Mis on tardlahus? Vali üks või enam: a. Lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre, kuid lahustuva komponendi aatomid asendavad lahustaja komponendi aatomeid b. Lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre ja lahustuv komponendi aatomid paigutuvad lahustaja komponendi aatomite vahele c. Kahe erineva komponendi aatomite kristallvõred asetsevad kihtide kaupa sulamis d. Cu aatomid säilitavad kristallivõre ja Ni aatomid asendavad Cu aatomeid Küsimus 6 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst Milline on duralumiiniumi faasiline koostis peale vanandamist? Vali üks: a. Al(Cu), kus vask on asendustüüpi tardlahuses koondunud kokku ja tekitab materjalis pingeid b. Al c. CuAl2 d. Cu Küsimus 7 Õige Hinne 1,00 / 1,00 Märgista küsimus Küsimuse tekst
keemiline ühend moodustub kahe komponendi vahel ja korrapäraselt C. Fe3C D. Cu(Zn) Score: 5/5 10. Mis on tardlahus? Student Response A. Cu aatomid säilitavad kristallivõre ja Ni aatomid asend B. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre ja lahust C. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre, kuid lah D. Kahe erineva komponendi aatomite kristallvõred asetse Score: 5/5 11. Milline on duralumiiniumi faasiline koostis peale vanandamis Student Response A. Al(Cu), kus vask on asendustüüpi tardlahuses koondun B. Al C. Cu D. CuAl2 Score: 5/5 12. Milline on duralumiiniumi faasiline koostis peale lõõmutamis Student Response A. Al(Cu) B. Al C. Cu
erinevad aatomid, kusjuures säilub ühe komponendi kristallivõre D. keemiline ühend moodustub kahe komponendi vahel ja tekib komponentide kristallivõredest erinev kristallivõre, kus elementide aatomid on paigutunud korrapäraselt Score: 5/5 10. Mis on tardlahus? Student Response Feedback A. Cu aatomid säilitavad kristallivõre ja Ni aatomid asendavad Cu aatomeid B. Kahe erineva komponendi aatomite kristallvõred asetsevad kihtide kaupa sulamis. C. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre ja lahustuv komponendi aatomid paigutuvad lahustaja komponendi aatomite vahele D. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre, kuid lahustuva komponendi aatomid asendavad lahustaja komponendi aatomeid Score: 5/5 11. Milline on duralumiiniumi faasiline koostis peale vanandamist? Student Response Feedback A
ka tahke aine sulatatult jaotuda teises aines ning jahtunut anda tahke lahuse. Metallide vahekorda saab siin teatud piires muuta. Põhimõtteliselt võib tardlahus tekkida kahel viisil. Esiteks ühe metalli aatom aesndab kristallvõres teise metalli aatomeid (näiteks nikli ja vase aatomid). Niisugust sulami tüüpi nimetatakse asendussulamiks. Asendussulami puhul on metallide aatomite raadiused enam vähem ühesugused, kristallvõred lähedased ja elektroneegatiivsused ühesugused. On iseloomulik, et lahustunud metalli aatomite paigutus on siin juhuslik ja ebakorrapärane. Asendussulamiteks on cu-zn, cu-cd, fe-ni. Teiseks võib ühe metalli aatom sattuda teise metalli kristallvõre aatomite vahele. Sel juhul on tegemist sisestussulamiga. Nendeks on cu-be, fe-c. Paljudel juhtudel on metalli kristallvõre tühimikes või aatomite vahel mittemetallide aatomid
aatomid on paigutunud korrapäraselt Score: 5/5 10. Mis on tardlahus? Student Response A. Cu aatomid säilitavad kristallivõre ja Ni aatomid asendavad Cu aatomeid B. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre ja lahustuv komponendi aatomid paigutuvad lahustaja komponendi aatomite vahele C. Kahe erineva komponendi aatomite kristallvõred asetsevad kihtide kaupa sulamis. D. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre, kuid lahustuva komponendi aatomid asendavad lahustaja komponendi aatomeid Score: 5/5 11. Milline on duralumiiniumi faasiline koostis peale vanandamist? Student Response A. Al(Cu), kus vask on asendustüüpi tardlahuses koondunud kokku ja tekitab materjalis pingeid B. Al C. Cu D. CuAl2
kusjuures säilub ühe komponendi kristallivõre B. keemiline ühend moodustub kahe komponendi vahel ja tekib komponentide kristallivõredest erinev kristallivõre, kus elementide aatomid on paigutunud korrapäraselt C. Cu(Zn) D. Fe3C Score: 5/5 10. Mis on tardlahus? Student Response A. Kahe erineva komponendi aatomite kristallvõred asetsevad kihtide kaupa sulamis. B. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre, kuid lahustuva komponendi aatomid asendavad lahustaja komponendi aatomeid Student Response C. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre ja lahustuv komponendi aatomid paigutuvad lahustaja komponendi aatomite vahele D. Cu aatomid säilitavad kristallivõre ja Ni aatomid asendavad Cu aatomeid Score: 5/5
Püsivaimaks võretüübiks on see, mille puhul metalli energiavaru ehk vabaenergia on väikseim. Temperatuuri, rõhu jt. Tingimuste muutudes muutub ka vabaenergia, võib muutuda ka metalli valents, mis kutsub esile võimaliku kristallvõre muutuse. Sama metalli erinevaid polümorfseid kujusid tähistatakse tähtindeksiga alfa, beeta jne. Temperatuur, mille juures metalli kristallvõre muutub, nim. kriitilisteks punktideks. Suurema tihedusega kristallvõred esinevad madalates temperatuuridel. 3) Kõik metallid kristalliseeruvad kindlal temperatuuril kristalliseerumistemperatuur. Amorfsed metallid Amorfne oleks on seda püsivam, mida keerulisem on metalli või sulami kristallvõre ja mida suurem on aatomite vastastikune mõju. Lääne Euroopas ,,metaglas" . Sulamid : Sulam on aine , mis on saadud kahe või enama metalli või metalli ja mittemetalli kokkusulatamise , kokkupaagutamise või elektrolüütilise koossadestamise teel
a. andmetel). Eelistatakse heterolasereid kui tõhusamaid. Röntgenlaserid Röntgenlasereis (raserid) on kiirguriks paljukordselt ioniseeritud aatomite plasma, mida tekitatakse ülivõimsate optiliste laserite või koguni tuumaplahvatusega. Elektronide ja ioonide järkjärgulisel taasühinemisel või ioonide põrkergastusel pöördhõivestuvad aatomite siseelektronkatted ja selle tagajärjel tekib stimuleeritud röntgenkiirgus. Resonaatoripeegleina võivad toimida näiteks kristallvõred. Röntgenkiirte võimalikke rakendusi on näiteks mikroobjektide holograafia ja laserrelv. Rubiinlaser, selle töö ja ehitus Pööratud jaotuse põhimõte realiseeriti esmakordselt rubiinlaseris (praegu kõige levinumad laserid), sünteetilisest rubiinist kristallvardas, millele on valmistamise ajal lisatud tühine hulk kroomi. Rubiin on alumiiniumoksiidi kristall teatud lisandiga, mis tingib tema suurepärase värvuse. Safiir on sama kristall, ainult teise lisandiga
Ni aatomid asendavad Cu aatomeid B. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre, kuid lahustuva komponendi aatomid asendavad lahustaja komponendi aatomeid C. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre ja lahustuv komponendi aatomid paigutuvad lahustaja komponendi aatomite vahele D. Kahe erineva komponendi aatomite kristallvõred asetsevad kihtide kaupa sulamis. Score: 5/5 14. Millistes faasides võivad tardolekus sulami erinevad komponendid paigutuda? Student Response Feedback A. keemilistes ühendites B. eutektses mehaanilises segus Student Response Feedback C. tardlahustes D
b. lahustaja komponent säilitab oma kristallivõre ja lahustuv komponendi aatomid paigutuvad lahustaja komponendi aatomite vahele c. Cu aatomid säilitavad kristallivõre ja Ni aatomid asendavad Cu aatomeid d. Kahe erineva komponendi aatomite kristallvõred asetsevad kihtide kaupa sulamis. Score: 5/5 Küsimus 14 (6 points) Millistes faasides võivad tardolekus sulami erinevad komponendid paigutuda? Student Response: Õppija Vastuse variandid vastus a. tardlahustes b. keemilistes ühendites c. mehaanilistes segudes d. eutektses mehaanilises segus Score: 6/6
Röntgenlasereis (raserid) on kiirguriks paljukordselt ioniseeritud aatomite plasma, mida tekitatakse ülivõimsate optiliste laserite või koguni tuumaplahvatusega. Elektronide ja ioonide järkjärgulisel taasühinemisel või ioonide põrkergastusel pöördhõivestuvad aatomite siseelektronkatted ja selle tagajärjel tekib stimuleeritud röntgenkiirgus. Resonaatoripeegleina võivad toimida näiteks kristallvõred. Röntgenkiirte võimalikke rakendusi on näiteks mikroobjektide holograafia ja laserrelv. Üritatakse luua gammalaserit (1990.a. andmetel), mille töö põhineks radioaktiivsete aatomituumade energiatasemete vahelistel stimuleeritud siiretel. Eeskätt püütakse rakendada Mössbaueri efekti andvaid tuumi, ergastina kasutatakse neutron- või gammakiirgust.
Vesiniksidemel on suur tähistus ainete lahustumisel, ained moodustavad rangelt sümmeetrilise kristallvõre, neil on määrab elektronide orbitaali energia ja iseloomustab tema molekulide assotsiatsioonil ja ainete kristallumisel. kindel sulamis temperatuur. tõenäosemat kaugust tuumast. Tema väärtused aatomi normaalses 3.8 Kompleksühendit. Kristallid: Kristallvõred: kuubiline, tetraganaalne, rombiline, olekus on täisarvulised (ühest seitsmeni) vastavalt perioodi Ühendite klassi, kus iooni või molekuli moodustavate ühendite heksakonaalne, monoliinne, trigonaalne, trikliinne. numbrile. Kuid energiatasemeid tähistatakse tähtedega (K, L, M, vaheline keemiline side on tekkinud doonor-akseptor mehanismi Enemik kristallilisi aineid on polükristallilised koosnedes N, O, P, Q kiht)
Tehnomaterjali eksami materjal 1.Metallide põhilised kristallvõred (tähised, koordinatsiooni arv, baas) Tähis tähisega tähistatakse metalli kristallivõret, nätikes K6, K8, H6 ja H12 on ka T4 ja T8. Koordinatsiooniarv on võreelemendis antud aatomile lähimal ja võrdsel kaugusel olevate aatomite arv (koordinatsiooniarv on aluseks ka kristallvõrede tähistamisel: nii tähistatakse lihtsat kuupvõre kordinatsiooniarvuga 6 tähisega K6; ruumkesendatud kuupvõret K8,
67. Kuidas saab määrata pinge suurust difraktomeetrias? Pinge suurust saab määrata spektrijoone nihkumisel, kui objektiks on kompaktpulber 68. Kuidas tekitatakse röntgekiirgust röntgenitorus? Röntgenikiiri saadakse röntgenitoru abil, kus jahutatavat metallplaati (anoodi) pommitatakse katoodilt väljunud ja elektriväljas kiirendatud kõrge energiaga elektronidega (50 kV). 69. Kuidas uuritakse kristalli geomeetriat difraktomeetrias? Kõigepealt jaotatakse kristallvõred kuude kategooriasse, mida nimetatakse kristallograafilisteks sümmeetriaklassideks (kuubiline, tetragonaalne jne.). Seejärel leitakse Braggi valemi järgi võreparameeterite/konstantide väärtused, millega saab määrata aines esinevaid ühendeid, kõrvutades mõõtetulemusi juba andmebaaside olevate andmetega. Võreparameetrite muutus sõltuvalt temperatuurist ja/või rõhust annab fundamentaalset termodünaamilist informatsiooni uuritava ühendi kohta. 70
alumiinium, magneesium, komposiitmaterjalid. 2. Metallide aatom- ja kristallehitus. K8 – ruum kesendatud kuupvõre, nt Fe, C-teras, W, Cr K12- Tahkkesendatud kuupvõre, nt Al, Ni, Cu, Pb, Au, Ag, Pt H12- Kompaktne heksagonaalvõre, nt Zn, Mg, Ti, Co, Be Metalli aatomi ehitus.- Metallilistel elementidel on reeglina välises kihis vähe elektrone (1-3) ja neid hoitakse võrdlemisi nõrgalt kinni. Metallidel on iseloomulik elektrone loovutada. Kristallvõred – iseloomustab aatomite paiknemist kindla seaduspärasuse kohaselt. Allotroopia – sama keemiline element esineb mitme erineva lihtainena. Allotroobid erinevad üksteisest struktuuri ja omaduste poolest. Polümorfism – metalli või mittemetalli erinevate kristallivõrede esinemine. Isomorfism – erinevate metallide kristallivõrede samakujulisus. Isomorfsete ainete kristallivõredel on ligilähedased võreperioodid, aatomi raadiused. 3
Mõõtmetelt üsna tillukesed, nii et neid saab koguni käes hoida."8 4.3 Röntgen laser Röntgenlasereis (raserid) on kiirguriks paljukordselt ioniseeritud aatomite plasma, mida tekitatakse ülivõimsate optiliste laserite või koguni tuumaplahvatusega. Elektronide ja ioonide järkjärgulisel taasühinemisel või ioonide põrkergastusel pöördhõivestuvad aatomite siseelektronkatted ja selle tagajärjel tekib stimuleeritud röntgenkiirgus. Resonaatoripeegleina võivad toimida näiteks kristallvõred. Röntgenkiirte võimalikke rakendusi on näiteks mikroobjektide holograafia ja laserrelv.9 4.4 Värvilaser Vedeliklasereist on käibel eeskätt värvlaserid, nende aktiivaine on orgaanilise värvaine lagus, ergasti harilikult teine laser (näiteks eksimeer-, argoon-, metalliaurulaser). Värvilaserite põhieelis on valguslaine pikkuse sujuv muudetavus laias vahemikus (umbes 0,3-1,3 m). See toimub astmeliselt värvaine vahetamise teel ning astme piires sujuvalt resonaatori
reguleeritavus vahemikus raadiolainetest valguslaineteni. Röntgenlasereis (raserid) on kiirguriks paljukordselt ioniseeritud aatomite plasma, mida tekitatakse ülivõimsate optiliste laserite või koguni tuumaplahvatusega. Elektronide ja ioonide järkjärgulisel taasühinemisel või ioonide põrkergastusel pöördhõivestuvad aatomite siseelektronkatted ja selle tagajärjel tekib stimuleeritud röntgenkiirgus. Resonaatoripeegleina võivad toimida näiteks kristallvõred. Röntgenkiirte võimalikke rakendusi on näiteks mikroobjektide holograafia ja laserrelv. Üritatakse luua gammalaserit (1990.a. andmetel), mille töö põhineks radioaktiivsete aatomituumade energiatasemete vahelistel stimuleeritud siiretel. Eeskätt püütakse Ardo Laur rakendada Mössbaueri efekti andvaid tuumi, ergastina kasutatakse neutron- või gammakiirgust.
· Kasutatakse arvutites, kellades. Nt. 4,4-dimetoksüasoksübenseen. Kristalsed ühendid ühendid, millel on korrapärane perioodilidelt korduv osakeste paigutus. · Osakesed moodustuvad kristallivõre, · Osakesi iseloomustab soojuslik võnkumine, mis sõltub temperatuurist, · Kristalse aine sulades on väikses mahus kogu keha temperatuur võrdne tema sulamistemperatuuriga, · Omadused sõltuvad suunast. Kristallvõred: · Aatomvõre sõlmpunktides aatomid, seotud kovalentsete siemetega. Omadustelt kõvad, kõrge sulamistemperatuuriga, halvad elektri- ja soojusjuhid. Nt. C, SiO. · Molekulvõre sõlmpuktides elektriliselt neutraalsed molekulid, seotud nõrkade van der Waalsi jõududega. Omadustelt pehmed, madala sulamistemperatuuriga, halvad soojus- ja elektrijuhid. Nt. Ar, CO, I, HO.
mustuseosakese - tekivad mitsellid. Nii takistatakse mustuseosakeste ühinemist ja tagasisadenemist. Pindaktiivsed ained toimivad keemias tuntud põhimõtte alusel sarnane sarnases vesi-vees ja õli-õlis. 137 Mitsell emulsioonis tüüp õli- vees 138 Seebid joonisel õli-vees 139 Kristallvõred võivad olla: Mittepolaarsed molekulivõred; Polaarsed molekulvõred; Aatomvõred; Metallvõred; Ioonvõred; 140 Kristallvõrede iseloomustus 141 Termodünaamika olemus Termodünaamika on teadus, mis uurib soojuse vahekorda teiste energialiikidega s.t. Termodünaamika on õpetus soojuse ja töö vahelisest seosest ja seetõttu vaatleb kõiki
Tahke lahus (nagu ka vedel) moodustab homogeense segu, kus lisandi aatomid on ühtlaselt jaotunud põhiaines. Tahkeid lahuseid on kaht tüüpi: 1) asendustüüpi lisandi aatomid asendavad põhiaine aatomeid võresõlmedes (joon 3-3); 2) sisendustüüpi lisandi aatomid lähevad võresõlmede vahele (joon 3-4) Asendustüüpi tahke lahuse tekkimine on võimalik, kui: - aatomite raadiused ei erine rohkem kui ±15%; - ainete elektronegatiivsused on lähedased; - ainete kristallvõred on sarnased. Näiteks Cu ja Ni, mis lahustuvad piiramatult: R, nm elektroneg kr str Cu 0,128 1,9 TTK Ni 0,125 1,8 TTK Sisendustüüpi tahke lahus tekib, kui Rlis << Rpõhiaine. Ka siis on lahustuvus mitte üle 10%. Näiteks C rauas lahustub veidi üle 2%. 3.3 Joondefektid e dislokatsioonid Joondefekte nimetatakse ka dislokatsioonideks, kuna nende lähedusse kogunevad (dislotseeruvad) lisandite aatomid
annaabi.ee 
