Medžiagų mokslo temos egzaminui

1. Medžiagų mokslo pažinimo esmė. Vykstančių reiškinių tyrimo būdai Mus supantis pasaulis susideda iš amžinai judančios ir besikeičiančios materijos. Medžiagomis chemijoje vadinasi materijos rūšys, kurios atitinkamomis sąlygomis pasižymi pastoviomis fizikinėmis sąvybėmis. Kiekviena medžiaga gali dalyvauti cheminėse reakcijose ir iš vienos medžiagos virsti kita. Yra žinoma dvejopa materija -medžiaga ir fizikiniai laukai. Rimties masę turinčios mikro dalelės ir mikroskopiniai kūnai bei kosminės sistemos yra medžiaginė materijos forma. Nemedžiaginė materija yra įvairūs fizikiniai laukai: gravitacinis, elektromagnetinis ir kt. Spec. reliatyvumo teorija įrodė visoms medžiagoms tinkanti reliatyvistinės masės ir pilnutinės energijos sąryšio formulė E=mc2. Masė ir energija viena be kitos negali egzistuoti – kintant vienam, kinta ir kitas. Vykstantys reiškiniai gamtoje yra sudėtingi ir tiriami įvairiais būdais. Seniausias - reiškinių stebėjimas. Tam tikro gamtinio reiškinio gavimas ar atkartojimas laboratorijoje. Eksperimentas - mūsų patirties ir pažinimo šaltinis. Remiantis tam tikroje srityje stebėjimų ir eksperimentų sukauptais faktais, neabejotinais dėsningumais, daromos juos jungiančios prielaidos, kuriamos dėsnio arba teorijos hipotėzes. Stebėjimu ar eksperimentu patvirtinta hipotezė tampa dėsniu arba teorija. Dėsnis - tai vidinis, esminis reiškinių sąryšis. 2. Tiriamų medžiagų struktūra. Medžiagą galima apibūdinti pagal būseną: dujinė, skysta, kieta, plazminė. Struktūra - tai medžiagos dalelių išsidėstymas tam tikrame tūryje ir jų tarpusavio ryšys. Nuo jos priklauso medžiagų sąvybės. Submikrostruktura - tai medžiagų atomų, jonų, molekulių sandara ir ryšys tarp jų. Mikrostruktūra - tai medžiagų makromolekulių, kristalų fazių kontaktinio sluoksnio mikroporų sandara ir ryšys tarp jų. Mezostruktūra - tai medžiagą sudarančių gardelių, ju kontaktinio sluoksnio mezoporų sandara ir ryšys tarp jų. Makrostruktūra - tai smėlio frakcijų grūdelių, pastų, pastų tarpsluoksnių porų sandara. Megastruktūra - tai betonų, skiedinių ir kt. medžiagų, kurių dalelės didesnės, nei 5·10-3m. Visos medžiagos gali būti suskirstytos į 2 grupes: izotropinės - tai tokios medžiagos, kurių struktūra ir sąvybės įvairiomis kryptimis yra vienodos; anizotropinės-tai medžiagos, kurių struktūra ir sąvybės įvairiomis kryptimis yra skirtingos. Struktūra skirstoma į pirminę ir antrinę. Pirminė struktūra susidaro medžiagai formuojantis iš lydalų ir tirpalų. Dėl šilumos slėgio, ar kitokio išorės poveikio pirminė struktūra gali pasikeisti, kuri vadinama antrine. 3. Smulkiausios dalelės ir jų savybės. Boro postulatai. Kvantiniai skaičiai. Boro postulatai: 1. Kvantinė Planko teorija - bet koks spinduliavimas ar spindulių sugėrimas vyksta kvantais E=hν; h - Planko konstanta. Boras nustatė, kad kampinis elektrono judėjimo momentas, judant jam ratu, negali keistis be perstojo, o tam tikromis porcijomis mνr=(h/2π)n (1); n-kvantinis sk. n=1,2,3…∞. Tai sveikasis sk., nusakantis elektrono energiją atitinkamoje orbitalėje ir jos dydį. 2. Kad neprarastume energijos, elektronai gali judėti tomis orbitomis, kurios atitinka (1) lygtį ir šių orbitų spinduliai yra atitinkamai natūrinių sk. kvadratai r1;r2;r3…rn=12;22;32…n2; 3. Elektrono perėjimas iš tolimesnės nuo branduolio orbitos į artimesnę, yra susijęs su išspinduliuoto energijos kvanto praradimu Etol-Eart=hν Šalutinis kvantinis skaičius (l) nusakantis atominės orbitalės formą erdvėje. Magnetinis kvantinis skaičius - tai dydis, apibūdinantis orbitalės padėtį erdvėje, išoriniam magnetinio arba elektrinio lauko atžvilgiu. Ms - sukinio kvantinis skaičius, mikroobjekto sąvybė, apibūdinanti sukimosi apie savo aši kryptį Xn=2n2; X1=2,X2=8; Xl=2(2l+1),Xo=2, X1=6 S2p6d10; H-1s1; O-1s22s22p4 Visų elementų elektronai išsidėsto pagal 2 principus: 1. Mažiausios energijos principas - nusako orbitalių užpildymo elektronais tvarką. Nesužadinto atomo elektronai pirmiausia užpildo tas orbitales, kurių energija mažiausia. 2. Paulio draudimo principas - nusako, kad kiekviename atome negali būti dviejų elektronų, kurių kvantinių skaičių rinkinys vienodas. 4. Cheminiai ryšiai. Joninis, kovalentinis, vandenilinis, metališkasis. Cheminiai ryšiai apibūdina ryšį tarp jonų ir atomų molekulėje, kurie susidaro veikiant traukos jėgoms ir yra elektroninės prigimties. Jį sudaro priešingų krypčių sukinių elektronai, jungiantys kelis atomus į bendrą visumą. Joninis susidaro tarp tokių dviejų elementų, kurių vienas linkęs elektronus atiduoti, o kitas prisijungti. Šis ryšys susidaro dėl elektrostatinių traukos jėgų tarp priešingai įkrautų jonų, susidariusių pereinant elektronui iš vieno atomo į kitą. Na→Na++e; Cl+e→Cl-; Na++Cl-→NaCl. Elektronus praranda metalai, prisijungti juos gali tik tipiniai nemetalai: F,CL,Br,J. Kovalentinis - atominis ryšys, atsirandantis dėl kelių atomų valentinių elektronų sanklodos. Šios jungties esmė yra ta, kad išorinių elektronų papildymas iki 8 vyksta ne atimant elektroną, o sukuriant bendras poras. Metališkasis - delokalizuotas cheminio ryšio tipas, esantis visuose metaluose. Van der Valso - ryšys tarp molekulių su prisotintu valentingumu, dėl ko kartais galima ji vadinti likutinio valentingumo jėgomis arba tarpmolekuliniais ryšiais. Vandenilinis - tai ryšys tarp laisvų elektronų porą turinčių, elektriškai neigiamesnio ir vandenilio atomo, prijungto prie kito elektriškai neigiamesnio atomo. Skirtumai tarp įvairių jungčių apibrėžiami jonizacijos potencialu, elektronų giminingumu ir hibridizacijos energija, naujo tipo orbitalių susidarymu. 5. Statybinių medžiagų struktūros ir savybių sąryšis. a) Submikrostruktūra, b)mikrostruktūra, c)mezostruktūra, d)makrostruktūra, e)megastruktūra. Submikrostruktūra-tai medžiagos,atomų,jonų ir molekulių sandara ir ryšys tarp jų (10-9m). mikrostruktūra –tai medžiagų, makromolekulių, kristalų, fazių kontaktinio sluoksnio, mikro porų sandara ir ryšys tarp jų. (10-9m iki 10-7m). mezostruktūra – tai medžiagas, sudarančių grūdelių jų kontaktinio sluoksnio mezo porų sandara ir ryšys tarp jų. Makrostruktūra – tai smėlio frakcijų grūdelių pastų tarpsluoksnio ir porų sandara. Megastruktūra – tai betono skiedinių ir kitų medžiagų, kurių dalelės didesnės 5*10-3 m, sandara. 6. Medžiagų būsenos. Medžiagų klasifikacija. Dujinė, skystoji, kietoji, plazminė. Lavuazjė, remdamasis savo eksperimentais, nustatė, kad kietumas, skystumas ir dujinis būvis, kad tai yra vienos ir tos pačios medžiagos skirtingi būviai, į kuriuos tam tikra tvarka gali pereiti visos medžiagos. Priklausomai nuo slėgio ir t. dauguma medžiagų gamtoje yra skirtingose agregatinėse būsenose: dujinė, skystoji, kietoji. Dujinė - visų paprasčiausia būsena, kurioje medžiagos dalelės beveik neveikia vienos kitų, nes atstumas tarp jų 10 kartų ir daugiau didesnis nei dalelių matmenys. Dėl nuolatinio šiluminio dalelių judėjimo, dujų būsenos medžiagos neturi pastovios formos ir tūrio. Visos dujos prie tam tikros temperatūros ir slėgio virsta skysčiu. Skystas būvis apibūdinamas kaip dėsningas dalelių netvarkingas išsidėstymas nedideliais kiekiais visoje aplinkoje. Medžiagos, esančios skystame būvyje prie 25°C ir žemesnėje temperatūroje, vadinamos skysčiais, kuriems būdingas difuzijos reiškinys D=RT/N*1/6πη. D-difuzijos konstanta; η-klampumas; R-universali duju konsatnta; N-Avogadro sk. Skystis yra kaip tarpininkas tarp kietų medžiagų ir dujų. Atsižvelgiant į fizikines sąvybes, jie skirstomi į paprastuosius, skystuosius kristalus ir kvantinius. Dauguma skysčių yra paprastieji, kurių struktūra yra artima amorfinių, t.y būdinga artimoji tvarka. Skystaisiais kristalais - organinės medžiagos, kurios pasižymi ir skysčiams būdingu takumu, ir kristalams būdinga molekulių išsidėstymo tvarka bei tam tikru savybių anizotropiškumu. Skysčiai, kurių savybes lemia kvantiniai efektai, vadinami kvantiniais skysčiais. Visų skysčių bendrosios savybės - takumas ir įtempimo paviršius. Kietais vadinami kristaliniai kūnai, kurių struktūrinės dalelės erdvėje pasiskirsčiusios tvarkingai, pagal tam tikrą geometrinį motyvą (kristalinė gardelė). Tai kristalinės medžiagos, mineralai, ledas. Amorfiniai kūnai neturi apibrėžtos lydimosi temperatūros. Plazma - tai neutralių atomų ir didelės koncentracijos elektringų dalelių kvazineutrali sistema, kuri pasižymi nedideliu elektros laidumu, turi tamprių savybių. Idealusis kristalas - neturintis defektų kristalas. Molekulių, atomų, jonų išsidėstymas apibūdinamas periodiškumu. Kristalų klasifikaciją pagal periodiškumą atliko mokslininkas Brave. Pastoviausios yra tos kristalų struktūros, kuriose vyksta tankiausias atomų išsidėstymas ir taip pat yra atitinkamas ryšių kiekis kiekvienam atomui ir jų krypčiai. Realių kristalų ar amorfinių kietų medžiagų struktūra skiriasi nuo idealios struktūros. Tai priklauso nuo nukrypusio laipsnio, kristališkumo ir visiškos netvarkos. Realiems kristalams, kuriuose nėra pilno sutvarkymo panaudojamas defektinio būvio terminas. Šiuo atveju vyksta dislokacijos. Jos vyksta dėl plastinės deformacijos arba augimo proceso. 7. Uolienų klasifikacija. Magminės, nuosėdinės, metamorfinės. Uoliena-gamtinis mineralų agregatas arba mišinys. Magminės→ masyviosios→ gelminės. Magminės→ masyviosios→ išsiliejusios. Magminės→ vulkaninės→ susicementavusios. Magminės→ vulkaninės→ puriosios. Gelminės- granitas, sionitas. Nuosėdinės→ mechaninės→ biriosios. Nuosėdinės→ mechaninės→ susicementavusios. Nuosėdinės→ Chemogeninės. Nuosėdinės→ Organinės. Metamorfinės→ išsiveržusių uolienų produktai. Metamorfinės→ nuosėdinių uolienų produktai. Gelminės susidarė kristalizuojantis magmai giliuose sluoksniuose. Kristalai ir kristalų grupės yra susimaišę ir susijungę stipriais kristaliniais ryšiais. Gniuždomi bandiniai suyra per kristalus. Uolienos yra kietos, tankios ir stiprios. Granitas, sianitas naudojamas išorės apdailai, o iš nuolaužų daroma skalda. Išsiliejusios- susidariusios iš tų pačių mineralų, kaip ir gelminės, tik kitomis sąlygomis. Susidarė arti žemės paviršiaus, dėl to jų struktūra smulkiakristalė (porfyras, andezitas, trachitas, bazaltas). Vulkaninės. Puriosios- vulkaniniai pelenai, smėliai, pemza. Tai ugnikalnių išmesti produktai, susiklostę įvairaus storio sluoksniais. Akytumas iki 80%. Struktūra atviraporė, paviršius šiurkštus. Naudojamos kaip lengvas termoizoliacinis užpildas. Iš jų gaminami hidrauliniai priedai. Vulkaninės susicementavusios - vulkaniniai tufai, vulkaninė lava. Tufai susidarė iš vulkaninių pelenų, smėlio, pemzos. Vulkaninė lava- tai sustingusios lavos masė, iš kurios nespėjo pasišalinti visos dujos. Šios uolienos palyginti atsparios šalčiui, lengvai pjaustomos. Gaminami sienų blokai ir apdailos plokstės. Mechaninės. Biriosios- susidarė iš magminių uolienų dūlėjimo produktų. Tai gamtinė skalda, žvyras, smėlis, molis. Nuosėdinės. Mechaninės. Susicementavusios - tai gamtiniais cementais sucementuotos biriosios uolienos. Gamtinis cementas - tai molis, silicio dioksidas, kalcio karbonatas, t.y smiltainiai, žvyrainiai, skaldainiai. Nuosėdinės. Chemogeninės – susidarė karšto ir sauso klimato vandens baseinuose. 8. Metalų klasifikacija. Metalais vadinami cheminiai elementai ir sudėtingi jų lydiniai, kuriems būdingos savybės: elektros ir šlimos laidumas, plastiškumas, kristalinė sandara, lūžio blizgesys, kylant temperatūrai didėjanti elektrinė varža. Visi metalai ir jųlydiniai sąlygiškai skirstomi į joduosius(plienas, ketus, miktelinės medžiagos, konstrukcinės (porėtosios, elektrocheminės, įrankinės)) ir spalvotuosius (alavas, varis, Švinas, aliuminis, cinkas, magnis, chromas, titanas, nikelis). Juodieji metalai – tai geležies ir lydiniai jos pagrindu: plienas, ketus, ferolydiniai. Jie sudaro 95% visų gaminamų metalų. Spalvotieji – tai visi kiti metalai ir jų lydinaiai. Jie skirstomi į lengvuosius, kurių tankis iki 4 g/cm3 (magnis, aliuminis, berilis, ir kt.), sunkiusius (varis, nikelis, švinas ir kt.), tauriuosius (auksas, sidabras, platina...). palyginti su juodaisiais, spalvotieji metalai labai brangūs, todėl visur, kur tik galima, juos stengiamasi pakeisti juodaisiais metalais arba plastmasėmis. Pagrindinis statybinis metalas yra geležies lydiniai. Į geležies lydinių sudėtį įeina įvairūs cheminiai elementai: geležis , anglis, silicis manganas, chromas, nikelis, volframas, molibendas, titanas, vanadis, boras, varis, siera, fosforas, selenas. Geležis yra sidabriškai baltas, plastiškas, minkštas metalas, kurio tankis 7,78 g/cm3. Grynos geležies mechaninės savybės yra prastos, todėl naudojami geležies lydiniai su anglimi ir kitais elementais (dažniausiai metalais). Anglis yra svarbiausias geležies komponentas. Pagal anglies kiekį geležies lydinai skirstomi į plieną (C

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!