Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

 A molekulákban levő atomokat, valamint az anyagot alkotó molekulákat különböző nagyságú vonzóerők kapcsolják egymáshoz.  A VONZÓERŐ kohéziós erő nagyságától.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: " A molekulákban levő atomokat, valamint az anyagot alkotó molekulákat különböző nagyságú vonzóerők kapcsolják egymáshoz.  A VONZÓERŐ kohéziós erő nagyságától."— Előadás másolata:

1

2  A molekulákban levő atomokat, valamint az anyagot alkotó molekulákat különböző nagyságú vonzóerők kapcsolják egymáshoz.  A VONZÓERŐ kohéziós erő nagyságától függően, az anyag lehet:  Gáznemű,  Cseppfolyós és  Szilárd halmazállapotú.

3

4  A gázokban a molekulák távol vannak egymástól, és ezért kicsiny közöttük a kohézió. A gázoknál (alacsony nyomáson) nem is vesszük a kohéziót tekintetbe.  A gázok legszembetűnőbb tulajdonsága, hogy igyekeznek a rendelkezésükre álló teret teljesen és egyenletesen kitölteni.

5  A gázmolekulák nagy sebességgel mozognak a tér minden irányában. Meddig haladhat egyenes vonalban a molekula? Nyilván addig, amíg egy másik molekulába, vagy esetleg az edény falába nem ütközik. Az ütközés rugalmas, hasonló a biliárdgolyók ütközéséhez. Milyen sebességgel halad a molekula? Ez két tényezőtől függ: a molekula tömegétől és a hőmérséklettől.

6 Egy példa:  Az argon egy atomja 0°C-on 400 métert tesz meg másodpercenként, 100°C-on 470 métert, 200°C-on pedig már 530 m/s a sebessége.  Látjuk, hogy a részecske sebessége a hőmérséklettel arányosan növekszik.  A tömeg fordítva hat: ugyanazon a hőmérsékleten a kétszeres tömegű molekula csak fél sebességgel repül.

7 Mi történik, ha egy gáz molekulái beleütköznek az edény falába? A molekulák-tömegük és sebességük szorzatának megfelelő- impulzust adnak át a falnak. A sok molekula összegeződő űtődése nyomás alakjában jelentkezik. Mitől függ a nyomás nagysága? Megint csak két tényezőtől: a molekulák mennyiségétől és impulzusától.

8 Olyan gázok, amelyek részecskéi egymással nincsenek kölcsönhatásban és nincs saját térfogatuk. A kis sűrűségű és nem túl alacsony hőmérsékletű gázok kielégítő közelítéssel ideális gázoknak tekinthetők.  A hidrogén, az oxigén, a nitrogén és a hélium általános feltételek mellett legjobban megközelítik az ideális gázállapotot.

9  Egy adott mennyiségű gáz állapotát a termodinamikai állapotjelzők ismeretében tudjuk definiálni. A termodinamikai állapotjelzők a:  nyomás,  hőmérséklet és a  térfogat.

10 A tömeg, a hőmérséklet, a nyomás és a térfogat jellemzőek a gáz állapotára. Bármelyik mennyiség változása a gáz állapotának változását eredményezi. A gázok állapotváltozásainak törvényeit könnyebben felismerhetjük, ha először külön-külön vizsgáljuk azokat a változásokat, amelyekben egy állapotjelző állandó marad.

11 Adott tömegű gáz nyomásának és térfogatának a szorzata állandó. T = const. Robert Boyle ( ) Edme Mariotte ( ) Ha

12 A Boyle-Mariotte törvényt gyakran úgy használjuk, hogy egy adott gázmennyiség két különböző állapotát hasonlítjuk össze, ha mindkét állapotban a hőmérséklet ugyanakkora :

13 Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1850) p = const. Ha Ha adott tömegű gáz hőmérsékletét 1°C-al megváltóztatjuk, akkor a gáz 0°C-on mért térfogata 1/273-ad résszel változik, függetlenül a gáz minőségétől. α - a gáz hőtágulási együtthatója

14 Joseph Louis Gay-Lussac (1778 – 1850) V = const. Ha Ha adott tömegű gáz hőmérsékletét 1°C-al megváltóztatjuk, akkor a gáz 0°C-on mért nyomása 1/273-ad résszel változik, függetlenül a gáz minőségétől. β - a gáz hőmérsékleti tényezője

15 A gázok állandó nyomás és állandó térfogat melletti hőtágulása lineáris.

16 Boyle-Mariotte és Gay-Lussac I. törvényéből kiindulva kifejezhetjük az ideális gázok egyesített gáztörvényét: illetve 1 mól mennyiségű, T 0 = 273 K hőmérsékletű gáz, légköri nyomáson (p 0 = Pa) V 0 =22,4·10 -3 m 3 térfogatú.

17 Behelyettesítjük az 1 mólnyi gáz adatait: Az állandót R -rel jelöljük, és egyetemes gázállandó nak nevezzük.

18 Tetszőleges mennyiségű gázra, a törvény a következőképpen fejezhető ki: illetve

19 John Dalton ( )

20

21 A folyadékállapot közbenső helyet foglal el a gáz- és szilárd halmazállapot között. Szemben a gázokkal, a folyadékrészecskék egymástól való távolsága olyan kicsi, hogy már érvényesülnek a vonzóerők, az ún. van der Waals -erők, amelyek részben elektrosztatikus jellegűek, de fellépnek elektromosan semleges molekulák között is. A folyadékok különböznek a szilárd anyagoktól is.

22 A folyadékban uralkodó kohéziós erők nagyságára több jelenségből következtethetünk. Ilyen jelenségek pl. :  a párolgáshő  a belső súrlódás és  a felületi feszültség. A folyadékok igen nagy ellenállást tanúsítanak az összenyomás ellen. Gyakorlatilag a folyadékokat összenyomhatatlanoknak tekintjük.

23  A nyitott edényben levő folyadék párolgása során a folyadékgőzök a környezetbe kerülnek. A párolgás mindaddig tart, míg az összes folyadék el nem párolog.  A zárt edényben levő folyadék párolgása során a folyadékgőzök koncentrációja egy bizonyos ideig növekszik, ezt követően nem változik. Néhány gőzmolekula a mozgása során a folyadékfelszínre kerül és visszajut a folyadékba. Ezáltal a párolgással egyidejűleg a lecsapódás (kondenzáció) is végbemegy.

24 Ha a párolgás sebessége kiegyenlítődik a lecsapódás sebességével, vagyis ha egységnyi idő alatt a folyadékból kirepülő gőzmolekulák száma megegyezik a folyadékba visszakerülő gőzmolekulák számával, akkor beáll a dinamikus egyensúly. A saját folyadékával egyensúlyban levő gőzt telített gőz nek, a nyomását pedig a telített gőznyomás nak nevezzük. A telített gőz nyomása a folyadék anyagi minőségétől és a hőmérséklettől függ. A hőmérséklet növelésével a gőznyomás is növekszik.

25  A folyadék forrása azon a hőmérsékleten indul meg, amelyen telített gőzének nyomása kiegyenlítődik a folyadék felszínére ható külső nyomással.  A gőznyomás változását a hőmérséklet függvényében matematikailag a Clausius- Klapeyron egyenlet fejezi ki: ∆H i – moláris párolgáshő

26 Azt a hőmennyiséget, amelyet 1kg folyadékkal kell közölni, hogy ugyanolyan hőmérsékletű gőzzé alakuljon, párolgáshőnek nevezzük. A párolgáshőt r- rel jelöljük. Mértékegysége a J/ kg vagy kJ/kg.  A víz párolgáshője, forráshője 2256 kJ/kg. A párolgáshoz szükséges energia nagysága kismértékben függ a párolgó folyadék hőmérsékletétől és a környezet nyomásától is.

27 – párolgási hő = + kondenzációs hő  A telített gőz hűtésekor, a hőmérséklete változatlan marad, mert latens (rejtett) párolgási hő szabadul fel, a gőz pedig lecsapódik (kondenzálódik). Ebből kifolyólag a párolgási hő és a kondenzációshő egyenlőek, de ellentétes előjellel rendelkeznek.  A latin eredetű kifejezés – „latens hő” – rejtett hőt jelent, amelyet a tudósok a XVIII. század második felében vezettek be, amikor a jég olvadását és a víz forrását vizsgálták. Ha pl. –25 o C- os jeget egyenletesen melegítünk, a hőmérséklet 0 o C-ig emelkedik. 0 o C-on a jég olvadni kezd, és hőmérséklete nem növekszik tovább, ameddig az egész jég el nem olvadt, a víz-jég keverék hőmérséklete mindvégig 0 o C marad. Tehát olvadás közben a melegítés hatása nem mutatkozik meg a hőmérséklet-növekedésében, ilyen értelemben a közölt hő rejtve marad, ez a magyarázata a latens hő kifejezésnek.

28 Áramlásakor belső súrlódási erők keletkeznek, amelyek gátolják a fluidum mozgását. Ezek az erők, az egymáson elcsúszó szomszédos fluidumrétegek között jönnek létre. A fluidumrétegek az 1 álló, és 2 mozgó felületek között helyezkednek el. A felső 2 -es felület c sebességgel mozog. Kísérletileg bizonyított, hogy a 2 -es felülettel határos fluidumréteg is c sebességgel mozog, míg az 1 -es felülettel határos, mozdulatlan marad.

29  A fluidumnak azt a tulajdonságát, hogy ellenállást tanúsít a részecskék egymás közti relatív elmozdulása során keletkezett erőhatásokkal szemben, viszkozitásnak nevezzük.  Megkülönböztetünk dinamikai és kinematikai viszkozitást. Ha valamely fluidumréteg egy másikhoz képest elmozdul, akkor az így fellépő súrlódási erő nem függ a nyomástól, egyenesen arányos az elmozdult rétegek viszonylagos sebességével és felületével, valamint fordítottan arányos a rétegek közötti távolsággal, továbbá függ a fluidum tulajdonságaitól ( Newton törvénye ).

30  A gyakorlatban a fluidum viszkozitását a kinematikai viszkozitás i tényezővel ( ν ) fejezik ki, ami a dinamikus viszkozitás (μ) és a fluidum sűrűségének (ρ) hányadosa: A folyadékok viszkozitása a hőmérséklet növekedésével jelentősen csökken, a gázok viszkozitása növekszik.

31  Ha folyadék érintkezik gázzal (vagy gőzzel) vagy másik nem elegyedő folyadékkal, az érintkezési felületek a felületi feszültség következtében, minimális értéket igyekeznek felvenni (gömb alakúak lesznek).  Ez azzal magyarázható, hogy a folyadék belsejében azonos molekulák közötti kölcsönhatások érvényesülnek, míg azokra a molekulákra, amelyek közvetlenül a fázisfelületnél helyezkednek el nagyobb vonzás érvényesül a belső folyadékréteg irányába, mint a környező anyag molekuláihoz.

32

33  Ennek eredményeképpen a folyadékfelszínen a felszínre merőleges irányú, a folyadék belseje felé mutató nyomás hat, amely ezt a felületet minimálisra igyekszik csökkenteni. Tehát, ha a felületet növelni akarjuk, akkor ehhez energiabefektetés szükséges. Az egységnyi új felület létrehozásához szükséges energiát fázisok közötti vagy felületi feszültségnek nevezzük és σ -val jelöljük.

34

35  A szilárd anyagoknak meghatározott térfogatuk és alakjuk van. Az anyagokban az alkotó részecskék közel vannak egymáshoz és erős a részecskék közötti vonzás. A részecskék nincsenek nyugalomban, hanem állandó rezgő mozgást végeznek. A rezgés amplitúdója a hőmérséklettől függ.  A hőmérséklet emelkedésével növekszik a rezgések amplitúdója. A szilárd anyagok lehetnek:  kristályos felépítésűek és  amorfak.

36  Azokat az anyagokat, amelyekben a részecskék szabályosan helyezkednek el, kristályos anyagoknak nevezzük.  A szilárd anyagok egy kisebb részében a részecskék szabálytalanul helyezkednek el. Ezeket amorf anyagoknak nevezzük.  Amorf anyagok pl. az üveg, a gyantafélék, műanyagok, a vízben oldhatatlan proteinek stb.  Az amorf anyagoknak a szabálytalan térbeli elrendeződés miatt nincs meghatározott olvadáspontjuk, melegítéskor fokozatosan megpuhulnak.

37  A kristályok szabályos sík lapokkal határolt különböző geometriai formájú homogén testek. A kristályt felépítő alkotórészek milyensége szerint megkülönböztetünk: • atomrácsos, • ionrácsos, • molekularácsos és • fémrácsos anyagokat.

38  A kristályos anyagok jellemzői:  a rácsenergia,  az elemi cella és  a koordinációs szám.  A rácsenergia ( E r ) egyenlő azzal az energiával, amely szükséges, hogy 1 mól kristályos anyagból gáz halmazállapotú ionok keletkezzenek. NaCl (sz) = Na + (g) + Cl - (g) E r (NaCl)=756 kJ/mol

39  Az elemi cella (elemi kristályrács) a kristály legkisebb jellemző része, amely még ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a makroszkópikus kristály. Az elemi cellák alakja azonos a kristályéval.

40 Az elemi kristályrács alakja szerint a kristályos anyagokat hét kristályrendszerbe sorolhatjuk.

41 Lapközepes kockarácsTérközepes kockarács Hexagonális (hatszöges) rács

42

43  A koordinációs szám a központi atom vagy ion ligandumainak száma. A kristályrács esetén egy kiszemelt atomtörzshöz, molekulákhoz vagy ionhoz legközelebb lévő atomtörzsek, molekulák vagy ellentétes töltésű ionok száma.

44 A kristályos anyagokat az alkotórészek minősége szerint feloszthatjuk:  molekularácsos,  ionrácsos,  atomrácsos és  fémrácsos anyagokra.

45  A molekularácsban két- vagy többatomos molekulák vannak. A molekulák között ható vonzóerőt van der Waals-kötésnek nevezzük.  Két szomszédos molekula atommagjának a távolsága, a van der Waals kötéstávolság. Ez a kötés minden irányban egyformán hat.

46 A molekularácsos anyagok:  nem kemények,  olvadáspontjuk, forráspontjuk alacsony,  vízben főleg kémiailag oldódnak. Molekularácsos anyagok pl. a: jég, szilárd CO 2, szilárd HCl, fehérfoszfor (P 4 ), Cl 2, Br 2, H 2 O, H 2 SO 4, HNO 3, stb.

47  Az ionrácsban egymás mellett ellentétes töltésű ionok vannak. Az ellentétes töltésű ionok között elektrosztatikus vonzóerő hat.

48 Az ionok között ható erős vonzóerő miatt az ionrácsos anyagok:  kemények,  olvadáspontjuk, forráspontjuk magas,  vizes oldatuk és olvadékuk vezeti az áramot.  Az áram vezetésében az oldatban és olvadékban mozgó ionok vesznek részt. Ionrácsos anyagok pl. a: NaCl, ZuCl 2, NaNO 3, KCl, NaOH, ZuSO 4, K 2 CO 3 stb.

49  Az atomrácsban az atomok összefüggően, lokalizált kovalens kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz.

50 Az atomrácsos anyagok:  nagyon kemények,  olvadáspontjuk, forráspontjuk magas,  a hőt és az elektromosságot nem, vagy rosszul vezetik. Atomrácsos anyagok pl. a: C, B, Si, Ge, SiC, SiO 2, ZuS, stb.

51  A fémek elektronegativitása kicsi. Ezért a legkülső héjukon levő elektronok az összes fématom között delokalizálódnak. A delokalizált elektronok és a fématomok között a vonzóerő minden irányban egyformán hat. Egy fématom körül ezért annyi másik fématom van, amennyi köréje fér. Ezt az összes fématomra kiterjedő delokalizált kötést fémes kötésnek nevezzük.

52 A fémrácsos anyagok a fémek delokalizált elektronjai miatt:  jó áramvezetők,  jól alakíthatók, mert a fématomok elmozdulásuk után ugyanolyan környezetbe kerülnek, kötésállapotuk nem változik meg. Legjobban megmunkálhatók a lapon középpontos kockarácsot alkotó fémek mint pl. a: Fe, Cu, Ag, Au, Pd, Pt, Ca, Al, Pb, Mn, Ni stb.).

53

54  A zeolitok az alumínium-szilikátok családjába tartozó anyagok, amelyeknek első kristályait több mint kétszáz évvel ezelőtt fedezték fel egy lappföldi rézbányában.  A zeolitok egy része a természetben is előfordul, de mesterségesen is elő lehet őket állítani nátrium-hidroxid, alumínium-oxid és szilícium-dioxid hevítésével.  A zeolitok egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy a vázukat alkotó AlO 4 és SiO 4 tetraéderek térbeli kapcsolódása úgy jön létre, hogy a zeolitok kristályrácsa csatornákat és üregeket tartalmaz, amiket a természetbeni keletkezés és a mesterséges előállítás során egyaránt vízmolekulák töltenek ki.

55  Ha a zeolitokat o C-ra melegítve a vizet eltávolítjuk (aktiválás), több száz m 2 /g felületű szelektív adszorbenshez jutunk.  Amikor a zeolitot hevítik, víztartalma távozik, és az anyag olyan, mintha forrna. Egy svéd ásványtudós, Alex Cronstedt (1722– 1765) alkotta meg a nevét a görög zein (forrni) és litosz (kő) szóból.

56 Zeolit molekularács

57  Képlete általánosan: X(Al,Si)O 3 xn(H 2 O). Ahol X lehet: Na, Ca, Li, K, Ba, Mg, Sr. és a H 2 O tartalom is változik.  Sűrűsége: 2,0-2,9 g/cm³.  Keménysége: 3,5-6,5 (Mohs szerint).  Hasadása: változó, nem mindig észlelhető.  Törése: könnyen földesen törik.  Színe: színtelen vagy enyhén színezett.  Fénye: üvegfényű.  Átlátszósága: ritkán átlátszó, többnyire áttetsző.  Pora: színtelen, fehér.

58  Molekulaszűrőként,  Vízlágyításra, ioncserélő anyagként.  Szagelszívó anyagként és nedvességmegkötésre.  Szénhidrogének elválasztására, szintetikus benzinszármazékok gyártásakor katalizátorként alkalmazzák.  Biológiai víztisztító szerepe van, mert a szennyező baktériumokat kiszűrik.  Mosószerek gyártásánál kettős szerepük van: egyrészt a vizet lágyítják, másrészt a mosószerek káros foszfát-tartalma csökkenthető alkalmazásukkal.  Az utak téli karbantartásánál, már kis mennyiségben adagolva használható fagyáspont csökkentésre a környezetkárosító sóoldatok helyett.  Kiváló adszorbensek.  Radioaktív szennyeződések megkötésére.

59  Amicit K 2 Na 2 (Al 4 Si 4 O 16 )x5(H 2 O) monoklin rendszerű.  Barrerit (NaKCa) 2 (Al 2 Si 7 O 18 )x7(H 2 O) rombos rendszerű.  Bikitait Li(AlSi 2 O 6 )x(H 2 O) monoklin rendszerű.  Brewsterit (Sr,Ba) 2 (Al 4 Si 12 O 32 )x10(H 2 O) monoklin rendszerű.  Cowlesit (cowlesin) Ca(Al 12 Si 3 O 10 )x6(H 2 O) rombos rendszerű.  Edingtonit BaAl 2 Si 3 O 10 x4(H 2 O) monoklin rendszerű.  Erionit (K 2 CaNa 2 ) 2 (Al 4 Si 14 O 36 x15(H 2 O) hexagonális rendszerű.  Faujasit (Na 2 Ca)(Al 2 Si 4 O 12 )x8(H 2 O) szabályos rendszerű.  Ferrierit (Na,K) 2 Mg(Si,Al) 18 O 36 OHx9(H 2 O) rombos rendszerű.


Letölteni ppt " A molekulákban levő atomokat, valamint az anyagot alkotó molekulákat különböző nagyságú vonzóerők kapcsolják egymáshoz.  A VONZÓERŐ kohéziós erő nagyságától."

Hasonló előadás


Google Hirdetések