Rakenduskeemia (0)

Materjalide füüsikalised omadused ( tihedus, sulamistemperatuur , korrosioonikindlus) :
Tihedus – füüsikaline suurus, mis näitab aine massi ruumala ruumalaühikus.
Sulamistemperatuur- Temperatuur, mil materjal läheb üle tardolekust vedelasse.
Korrosioon – materjali ja keskkonna (õhk, vesi, kemikaalid ) vaheline reaktsioon , milles materjal hävib.
Sulam – metalne materjal, mis on kahe või enama metalli segu.
Homogeensetes sulamites on erinevate elementide aatomid jaotunud ühtlaselt.
Heterogeensetes sulamid koosnevad eri koostisega kristalsetest faasidest .
Sulami eelis metalli ees : odavam, kõvem, tugevam, kuumakindlam, vastupidavam, korrosioonikindlam.
Redoksreaktsioon – keemiline reaktsioon, mille juures elektronid lähevad üle redutseerijalt oksüdeerijale ning esimese oksüdatsiooniaste suureneb, teisel väheneb.
Oksüdatsiooniaste - elemendi aatomi laeng ühendis, eeldusel, et ühend koosneb ioonidest ühe elemendi kaupa.
Oksüdatsioon – elektronide liitmine ; reduktsioon – elektronide loovutamine.
Redokspotentsiaal – elektronide üleminekule vastav elektriline potentsiaal, mis näitab elektronide liitmise võimet.
Anoodil toimub oksüdeerumine ja katoodil toimub redutseerimine.
Galvaanielement – seadeldis, kus keemilise reaktsiooni energia muudetakse elektrienergiaks. Koosneb kahest vastavasse elektrolüüdilahusesse paigutatud elektroodist. Omavahel ühendatud metalljuhtmega. Lahused ühendatud elektrolüüdisillaga. Galvaanielemendis on pingereas eespool asuv metall anoodiks ja tagapool asub katoodiks.
Gibbsi energia muut määrab reaktsiooni toimumise suuna/spontaansuse. Kui pole tegu standardtingimustega, tuleb arvestada elektroodipotentsiaalide ja vastavalt elektromotoorjõu sõltuvust temperatuurist ja kontsentratsioonidest.
Keemilised vooluallikad – praktilises kasutuses olevad galvaanielemendid, mida kasutatakse elektrivoolu saamiseks. Head vooluallikat iseloomustavad :
Suur erimahtuvus ( toodetava energiahulga ja massi/ruumala suhe )
Elektromotoorjõu ( klemmipinge ) konstantsus vooluallika tühjenemisel
Madal sisetakistus (võimaldab saada tugevat voolu) ja hea säilivus.
Elektrolüüs – redoksreaktsioon, mis toimub elektrolüüdi lahuses või sulas elektrolüüdis. Kasutatakse mitmete ainete ( Li, Na, Al) tootmisel , pinnakatete valmistamisel ( galvaanika ), metallide (Cu) puhastamiseks . Elektrolüütide lahuses on laengukandjateks ioonid .
Naatriumi kasutamine : naatriumkloriid (keedusool) , naatriumhüdroksiid (seebi valmistamine), naatriumkarbonaat ( pesupulbris) , naatriumvesinikkarbonaat ( söögisooda, saiatoodete valmist. )
Korrosioon on alati redoksreaktsioon. Korrosioon toimub õhus, looduslikes vetes ja pinnases.
Elektrokeemiline korrosioon - 1) kokkupuutes peavad olema 2 metalli / metall ja mittemetall /metall ja keemiline ühend. 2) Keskkond peab olema elektrolüüt (nõrk)
Elektrokeemiline korrosioon sõltub metallide keemilisest aktiivsusest ja keskkonna iseloomust.
Korrosiooni soodustab : oksüdeeruva metalli kokkupuude vähemaktiivsema metalliga või lisandiga .
Korrosioonitõrje : 1) metalli isoleerimine väliskeskkonnast ( värvimine, õlitamine, lakkimine)
2) Metalli pinna passiveerimine oksüdeerimise teel.
3) Metallkonstruktsioonide ühendamine vooluallika negatiivse poolusega . (katoodkaitse)
4) Kaitstav seade ühendatakse juhtmega aktiivsemast metallist raudplaadiga , aktiivsem metall oksüdeerub ja mööda juhet liiguvad vabanenud elektronid kaitstavale seadmele , millel kulgeb redutseerumisreaktsioon. Kaitse mõjub kuni protektori täielikule oksüdeerumiseni.
5) Katmine korrosiooni-kindlama metalliga (Cr, Ni) ; inhibiitorite kasutamine
Korrosiooni puhastamise liigid : galvaaniline, mehaaniline , elektrolüütiline, keemiline puhastus.
Termodünaamika
Süsteem võib olla : avatud (aine ja energiavahetus süsteemi ja keskkonna vahel ) ; suletud ( toimub energiavahetus ) ; isoleeritud (vahetust ei toimu ) .
Olekufunktsioonid – suurused, mis ei sõltu oleku saavutamise viisist : siseenergia , entalpia , entroopia , vabaenergia . Töö ja soojus EI ole olekufunktsioonid !
Olekuparameetrid : temperatuur(T), rõhk(P), ruumala(V), ainehulk (n) .
Siseenergia- süsteemi sumaarne võime teha tööd (U). Ühikuks 1 Džaul. Siseenergia on süsteemi koguenergia. Me ei saa mõõta süsteemi koguenergiat, kuid saame mõõta energiamuutust. Kui tehakse tööd, siis süsteemi siseenergia KASVAB !
Soojus – energia, mis kantakse üle tänu temperatuuri erinevusele – energia voolab soojusena kõrgema temperatuuri osalt madalamale. Ühikuks 1 Džaul.
Suletud süsteemide tüübid : adiabaatne – puudub soojusvahetus keskkonnaga , kuid energiat saab üle kanda tööna. Diatermiline – soojusvahetus keskkonnaga on olemas ja seega ka siseenergia muutuda ülekantud soojuse arvel.
Termodünaamika 1. Seadus – suletud süsteemi siseenergia muutus algolekust lõppolekusse on võrdne väliskeskkonnast soojuse kujul saadava energiahulgaga , millest on lahutatud energiahulk , mille süsteem annab ära tööga.
Isoleeritud süsteemi siseenergia on konstantne . Kui siseenergia muutus on 0, siis on süsteemi töö võrdne ümbruselt saadud soojusega.
Eksotermiline – soojus eraldub (enamik) ; endotermiline – soojus neeldub (füüsikalised protsessid)
Soojuse hulga mõõtmine ( kalorimeetria ) – reaktsiooninõu, segaja ja termomeeter , soojusefekti mõõdetakse konstantsel rõhul.
Soojusmahtuvus (C) – soojushulk , mis kulub keha temperatuuri tõstmiseks ühe kraadi võrra, kui temperatuuri muutus ei muuda aine keemilist koostist. Ühikuks J/K . Sõltub temperatuurist. Keerukate ainete soojusmahtuvus on suurem, kuna neis on rohkem võimalusi energia salvestamiseks. Vedelikel reeglina suurem kui tahkistel .
Entalpia – Kui süsteemi ruumala ei muutu ja paisumistööd ei tehta , siis on süsteemi koguenergiamuut võrdne süsteemile antud soojusega . Entalpiamuut on soojusefekt konstantsel rõhul. On olekufunktsioon . Endotermilise puhul suurem 0 , eksotermilisel väiksem kui 0 .
Standartne aurustumisentalpia on soojushulk, mis on vajalik ühe mooli puhta vedeliku üleminekul auruks , kui nii vedel faas algolekus kui ka aur lõppolekus on rõhuga 1 Bar.
Sublimatsioonisoojus – soojushulk, mis on vajalik ühe mooli tahke aine üleminekul auruks.
Hessi seadus – entalpiamuut sõltub süsteemi alg- ja lõppolekust , mitte aga protsessi läbiviimise teest või reaktsiooni vahestaadiumitest !
Reaktsiooni soojusefekt – soojushulk, mis püsival temperatuuril ja kasuliku töö puudumisel eraldub või neelab ainete täielikult reageerimisel.
Entroopia – Iseeneslike protsessidega kaasneb energia ja aine jaotuse korrapära kahanemine ehk korrapäratuse kasv. Entroopia kasvab : sulamisel, aurustumisel temperatuuri tõstmisel gaasi paisumisel , tahke aine lahustumisel. Mida suurem on korrapäratus, seda suurem on entroopia.