Úvod Vlastnosti materiálů a pojmy, které byste měli znát



Podobné dokumenty
Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

ACH 02 VZÁCNÉPLYNY. Katedra chemie FP TUL VZÁCNÉ PLYNY

Chemie = přírodní věda zkoumající složení a strukturu látek a jejich přeměny v látky jiné

VY_52_INOVACE_08_II.1.23_TABULKA, PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ TABULKA PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_02_Ch_ACH

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_01_Ch_ACH

Geochemie endogenních procesů 1. část

VZÁCNÉ PLYNY ACH 02. Katedra chemie FP TUL

MŘÍŽKY A VADY. Vnitřní stavba materiálu

Fyzika (učitelství) Zkouška - teoretická fyzika. Čas k řešení je 120 minut (6 minut na úlohu): snažte se nejprve rychle vyřešit ty nejsnazší úlohy,

ZÁKLADY KRYSTALOGRAFIE KOVŮ A SLITIN

ELEKTROTECHNICKÉ MATERIÁLY

VLASTNOSTI KOVŮ. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_15_Ch_ACH

Klasifikace struktur

Chemické názvosloví anorganika Nápověda

DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL. Ing. Alena Musilová ŠVP cukrář-cukrovinkář; ZPV chemie, 1. ročník ŠVP kuchař-číšník;zpv chemie, 1.

Vnitřní stavba pevných látek přednáška č.1

Skupenské stavy. Kapalina Částečně neuspořádané Volný pohyb částic nebo skupin částic Částice blíže u sebe

Ch - Periodický zákon, periodická tabulka prvků

Uhlík a jeho alotropy

Periodická soustava prvků

Elektronová mikroskopie a mikroanalýza-2

Kovy II. hlavní skupiny (alkalických zemin + Be,, Mg)

Orbitaly ve víceelektronových atomech

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_07_Ch_ACH

Kovy a jejich vlastnosti. Kovy dělíme na: a) nepřechodné (s- a p-prvky) b) přechodné (d- a f- prvky)

Chemické výpočty. výpočty ze sloučenin

Polymorfismus kovů Při změně podmínek (zejména teploty), nebo např.mechanickým působením změna krystalické struktury.

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_09_Ch_ACH

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.1 Konstrukční materiály

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Periodický systém víceelektronové systémy elektronová konfigurace periodický systém periodicita fyzikálních a chemických vlastností

Fyzika IV. -ezv -e(z-zv) kov: valenční elektrony vodivostní elektrony. Elektronová struktura pevných látek model volných elektronů

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1

ACH 03 ALKALICKÉ KOVY. Katedra chemie FP TUL

Metalografie ocelí a litin

Metodický postup stanovení kovů v půdách volných hracích ploch metodou RTG.

PERIODICKÁ TABULKA. Všechny prvky v tabulce můžeme rozdělit na kovy, nekovy a polokovy.

2. Molekulová stavba pevných látek

Úloha 1: Vypočtěte hustotu uhlíku (diamant), křemíku, germania a α-sn (šedý cín) z mřížkové konstanty a hmotnosti jednoho atomu.

(a) (a) de hydratovan ze olitu (b) silikage l. Aktivní uhlí. (c)

- zabývá se pozorováním a zkoumáním vnitřní stavby neboli struktury (slohu) kovů a slitin

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

stavební kostičky, z těch vše sestaví TESELACE chybí měřítko na velikosti kostiček nezáleží krystalografie na vědeckém základě

ATOMOVÉ JÁDRO. Nucleus Složení: Proton. Neutron 1 0 n částice bez náboje Proton + neutron = NUKLEON PROTONOVÉ číslo: celkový počet nukleonů v jádře

TÜV NOPRD Czech, s.r.o., Laboratoře a zkušebny Seznam akreditovaných zkoušek včetně aktualizovaných norem LPP 1 (ČSN EN 10351) LPP 2 (ČSN EN 14242)

Kvantová fyzika pevných látek

Klasifikace struktur

stavební kostičky, z těch vše sestaví TESELACE chybí měřítko na velikosti kostiček nezáleží Pyrit krychle pentagonalní dodekaedr granát trapezoedr

Periodický systém víceelektronové systémy elektronová konfigurace periodický systém periodicita fyzikálních a chemických vlastností

Nauka o materiálu. Přednáška č.2 Poruchy krystalické mřížky

Periodická soustava prvků Prvky známé od nepaměti: Au, Ag, Fe, S, C, Zn, Cu, Sn, Pb, Hg, Bi P první objevený prvek, Hennig Brand (1669) Lavoisier

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Periodická soustava prvků

PERIODICKÁ SÚSTAVA PRVKOV

TÜV NORD Czech, s.r.o. Laboratoře a zkušebny Brno Olomoucká 7/9, Brno

Ceník. Platný od Laboratorní standardy a chemikálie. Ceny uvedené v tomto ceníku nezahrnují 21% DPH, balné a dopravné

Test pro 8. třídy A. 3) Vypočítej kolik potřebuješ gramů soli na přípravu 600 g 5 % roztoku.

PERIODICKÁ SOUSTAVA PRVKŮ

Klasifikace struktur

Ch - Stavba atomu, chemická vazba

Úvod do strukturní analýzy farmaceutických látek

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_12_Ch_ACH

Základní stavební částice

Atom vodíku. Nejjednodušší soustava: p + e Řešitelná exaktně. Kulová symetrie. Potenciální energie mezi p + e. e =

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

Chemické repetitorium. Václav Pelouch

VY_32_INOVACE_30_HBEN14

Alkalické kovy. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín

Hydrochemie koncentrace látek (výpočty)

Potenciální zdroje kritických surovin v ČR RNDr. Petr Rambousek RNDr. Jaromír Starý. Cínovec - odkaliště

Učební osnovy Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemický kroužek ročník 6.-9.

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Vazby v pevných látkách

Elektrické vlastnosti látek

2. Atomové jádro a jeho stabilita

Zařazení kovů v periodické tabulce [1]

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: Chemie. Třída: tercie. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Žák: Průřezová témata

CHEMICKY ČISTÁ LÁTKA A SMĚS

Koroze kovových materiálů. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí

Opakování

Krystalografie a strukturní analýza

NITON XL3t GOLDD+ Nový analyzátor

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

ANODA KATODA elektrolyt:

Uhlíkové struktury vázající ionty těžkých kovů

Analytické metody využívané ke stanovení chemického složení kovů. Ing.Viktorie Weiss, Ph.D.

CZ.1.07/1.5.00/

Zařazení materiálu: Šablona: Sada: Inovace a zkvalitnění výuky v oblasti přírodních věd (V/2) Název materiálu: Autor materiálu: Pavel Polák

1. Látkové soustavy, složení soustav

Transkript:

Úvod Vlastnosti materiálů a pojmy, které byste měli znát Co je to materiál? Definice hmota, která splňuje svými vlastnostmi nároky na spolehlivou funkci a požadovanou životnost. Jaké znáte příklady? Ve svém okolí- keramika, plasty (PVC, PET láhve, PVC izolace ), dřevo, kovové nebo slitinové konstrukce, vodiče, apod. Jaké vlastnosti mají? Chemické, fyzikální, elektrické, magnetické, optické, mechanické, jaderné, technologické Čím jsou určeny? - strukturou vnější sféry elektronového obalu atomů prvků materiálu (val.sféra) vazby (typy vazeb-kovová, kovalentní, iontová, van der Waalsova a vodíkový můstek) + chemické složení (sloučeniny, slitiny, nečistoty, příměsi, atd., struktura (mřížky), mikrostruktura (fázové složení, ) Kde najdete informace o vlastnostech materiálů (prvků)? Tabulky, PSP Co je to periodický systém prvků (PSP)? Řazení prvků v tabulce podle rostoucího protonového čísla Z. Parametry tabulky: řádky (dle energie sfér), sloupce (počet val.e) Zařazení prvků do skupin: a (nepřechodové), b (přechodové), aktinidy a lantanidy (vnitřně přechodové) Valenční elektrony - obsazují jako poslední v dané sféře: skupina a 1.-2. sloupec: orbity s, 3.-.8. sloupec: orbity p skupina b 1.-8. sloupec: val.e u některých přecházejí mezi s a d orbity skupina vnitřně přechodové - val.e u některých přecházejí mezi d a f orbity (lantanoidy, aktinoidy) 2010 Losertová Monika 1

Periodický systém prvků (Mendělejevova tabulka) 2007 Drápala Jaromír 2010 Losertová Monika 2

A. KOVY I. Železo a slitiny železa II. Neželezné kovy a jejich slitiny Technické roztřídění prvků 1. Obecné (těžké) neželezné kovy a) se střední teplotou tání: Cu, Ni, Co, Mn b) s nízkou teplotou tání: Zn, Cd, Hg, Pb, Bi, Sn, Sb, Ga, In, Tl 2. Lehké kovy a) se střední teplotou tání: Al, Mg, Be, Ca, Sr, Ba b) s nízkou teplotou tání (alkalické): Li, Na, K, Rb, Cs Pozn. někteří autoři dnes řadí i Ti-4,5 g/cm3 3. Ušlechtilé (drahé) kovy a) se střední teplotou tání: Ag, Au b) s vysokou teplotou tání: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt 4. Těžkotavitelné kovy a) s kubickou mřížkou stereocentrickou: W, Ta, Nb, Mo, V, Cr b) s hexagonální mřížkou: Ti, Zr, Hf, Tc, Re 5. Rozptýlené kovy a lanthanidy a) rozptýlené (stopové): Sc, Y, La b) lantanidy (lantanoidy) (at.č. 58-71): Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu 6. Radioaktivní kovy, transurany a transaktinidy a) přirozené radioaktivní kovy: Po, Fr, Ra, U, Th, Pa, Ac b) transurany a aktinidy (at.č. 93-103): Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr c) transaktinidy a superaktinidy (at.č. 104-168): Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Ds,.? B. POLOKOVY (polovodiče) B*, Si, Ge, As, (Se), Te, (Sb)*, (At)* C. NEKOVY A PLYNY 1) metaloidy: H, C, N, O, (P, S), (B) 2) nekovy: P, S, Se* 3) halogeny: F, Cl, Br, J, (At) 4) vzácné plyny: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Pozn.: At, Rn radioaktivní Zdroj: Drápala,J., Krištofová, D., Peřinová, K. Těžké neželezné kovy. Návody pro cvičení. Skripta VŠB Ostrava, 1986, s. 12 * Internet: www.webelements.com 2010 Losertová Monika 3

Čistota vyráběných kovů Surový kov: Technicky čistý kov: 3-5 % nečistot do 1 % nečistot žárová rafinace Elektrolyticky rafinovaný kov: do 0,5 % nečistot př.: katodová Cu, Ni, Co, Zn Pro specifické účely: čistota spektrální, fyzikální, polovodičová, nukleární Van Arkelovo označování čistoty, tzv. devítkové Označení Obsah základního kovu v % čistoty nad pod 1 N 90 99 2 N 99 99,9 3 N 99,9 99,99 4 N 99,99 99,999 5 N 99,999 99,9999 6 N 99,9999 99,99999 7 N 99,99999 99,999999 ppm 6 N 10-4 % nečistot ppb 9 N 10-7 % nečistot Procvičte si zápis čistoty kovu pomocí N pro 8ppm nečistot, 25 ppm, 7ppb Kolik nečistot obsahuje kov o čistotě 5N8, 4N7? 2010 Losertová Monika 4

Základy krystalografie Schematické znázornění rozdílu pomocí tepelných pohybů molekul Schematické znázornění rozdílu mezi plynem kapalinou krystalickou pevnou látkou Ideální krystal tvořen nekonečným opakováním identických strukturních jednotek v prostoru Strukturní jednotka v nejjednodušším případě tvořena jedním atomem (krystal prvku), ale může obsahovat i 10 4 atomů (v krystalech bílkovin) Krystalová struktura tvořena periodickou prostorovou mřížkou bodů, (mřížkových bodů), ke každému mřížkovému bodu přísluší identický atomární motiv, báze. krystalová struktura = prostorová mřížka + báze Mřížové parametry a, b, c, α, β, γ; a krystalografické osy a, b, c v běžně používané orientaci. 2010 Losertová Monika 5

7 krystalografických soustav (C.S.Weiss) 14 Bravaisových mřížek 1) triklinická prostá, 2) monoklinická prostá, 3) monoklinická bazálně centrovaná 4) ortorombická prostá, 5) ortorombická bazálně centrovaná, 6) ortorombická prostorově centrovaná, 7) ortorombická plošně centrovaná 8) hexagonální, 9) romboedrická, 10) tetragonální prostá, 11) tetragonální prostorově centrovaná 12) kubická prostá, 13) kubická prostorově centrovaná, 14) kubická plošně centrovaná 2010 Losertová Monika 6

Prostorová mřížka definovaná třemi základními translačními vektory a, b, c. Při posunu mřížky o translační vektor T = u a + v b + w c přejde mřížka sama v sebe. Hranol o hranách, které jsou identické s vektory a, b, c, tvoří elementární buňku prostorové mřížky. Objem elementární buňky je roven V = (a x b).c. Mezi elementárními buňkami existuje buňka o nejmenším možném objemu primitivní buňka. Jí odpovídající základní translační vektory jsou primitivní základní translační vektory. Primitivní buňka v užším slova smyslu je primitivní buňka, která je tvořena trojicí vektorů o nejmenších možných délkách. Kubická prostá mřížka Dosud je znám pouze jediný prvek s touto strukturou za normálních podmínek: nízkoteplotní modifikace Po. (stálá jen do 54 C). Mřížkový parametr a Počet atomů na elem.buňku Faktor zaplnění f Za vysokých tlaků v této struktuře krystaluje také Sb a P. 2010 Losertová Monika 7

Kubická plošně centrovaná mřížka KPC primitivní buňka Mřížkový parametr a Počet atomů na elem.buňku Faktor zaplnění f Např. Cu, Ag, Au, Pt, Ca, Ni, Pb, Al, více než 1/4 všech prvků Kubická prostorově centrovaná mřížka primitivní buňka elementární buňka Mřížkový parametr a Počet atomů na elem.buňku Faktor zaplnění f pouze 15 kovů se za normálních podmínek vyskytuje v tomto uspořádání: alkalické kovy, Ba, Fe, Cr, Zr, V, Ta. 2010 Losertová Monika 8

Kubická diamantová mřížka elementární buňky kubický diamant Mřížkový parametr a Počet atomů na elem.buňku Faktor zaplnění f hexagonální diamant C, Si, Ge a šedý Sn - izotypické prvky diamantová mřížka síť atomů se 4 kovalentními vazbami mezi nimi. 2 druhy diamantu: Hexagonální mřížka grafit (C) kubický, který je častější hexagonální, který se nachází velmi zřídka a byl objeven v meteoritech. Mřížkový parametr a Počet atomů na elem.buňku Faktor zaplnění f elementární buňka jeho struktura je tvořena vrstvami C atomů. každý atom je spojen s dalšími 3 atomy C kovalentními vazbami vytváří tak síť šestiúhelníků roviny mezi sebou jsou poutány slabými van der Waalsovými silami, výborná štěpnost a kluznost grafitu ve směru podél rovin jednotlivé vrstvy vzájemně posunuty o polovinu šestičlenného kruhu 2010 Losertová Monika 9

Hexagonální těsně uspořádaná mřížka - kovy - příbuzná nejtěsnějšímu kubickému uspořádání - atom v horním trojúhelníku leží přesně nad těmi, které tvoří spodní trojúhelník - takto krystaluje téměř 30 kovů (např.ti, Zr, Hf, Mg, Zn, Cd, La + lantanoidy KVZ, ), z nekovů -např. He, H 2 a N 2. elementární buňka Mřížkový parametr a Počet atomů na elem.buňku Faktor zaplnění f Intersticiální polohy - umisťují se jen atomy s malými r: elementární buňky H, N, C, B, O (intersticiální prvky, metaloidy) hydridy, nitridy, karbidy, boridy, oxidy a) a b) tetraedrické a oktaedrické polohy v KPC c) oktaedrické polohy v HTU d) prizmatické polohy ve struktuře s atomy kovu v mřížových bodech primitivní hexagonální mříže. Atomy kovu jsou vyznačeny kroužky, intersticiální polohy křížky. 2010 Losertová Monika 10

II. Tabulka Parametry kubické a šesterečné (hexagonální) mřížky Mřížka n 1 d z f Značení v lit. Kubická jednoduchá 1 a 6 π/6 C Kubická prostorově 3 centrovaná 2 a 2 3 KSC 8 π (bcc ) 8 Kubická plošně 2 2 KPC centrovaná 4 a 12 π (fcc) 2 6 Kubická diamantová 3 3 diamantová 8 a 4 π (diamond) 4 16 Šesterečná těsně 1,225π HTU uspořádaná 6 a 12 3 3 (hcp) kde n 1.. počet atomů elementární buňky d vzdálenost nejbližších sousedů [m] z koordinační číslo f faktor zaplnění V at... objem 1 atomu krystal. mřížky V elem.b... objem elementární buňky krystal. mřížky Faktor zaplnění : f n1 = V V at. elem. b. Počet atomů v jednotce objemu : n N = 0 ρ A r -3 kde ρ.. hustota [kg.m ] A nost [kg.kmol -1 r relativní at. hmot ] N ]; 6,022.10 26 [kmol -1 0 Avogadrova konst (6,022.10 23 [mol -1 ]) 2010 Losertová Monika 11

Příklady 1. Určete typ a počet atomů elementární buňky Fe, které krystalizuje v kubické soustavě: afeα = 0.28985 nm a Feγ = 0.36394 nm A r = 55.845 g/mol ρ Fe = 7.8 g/cm 3 N konstanta 6.022*10 23 A Avogadrova at/mol n = N A * ρ / A r 2. Mřížková konstanta Si a = 5,43.10-10 m. Určete, kolik atomů obsahuje 1 cm 3 Si.(z tabulek: ρ Si, N A, A r ) 3. Vypočtěte hustotu α -železa, víte-li, že α-fe krystalizuje v KSC mřížce a poloměr atomu je r = 1,241.10-10 m. 4. Cu krystalizuje v KPC mřížce. Vypočítejte: Počet atomů v jednotce objemu.n Počet atomů v elementární buňce.n Objem elementární buňky..v Mřížkovou konstantu..a Vzdálenost nejbližších sousedních atomů d = 2 r Atomový poloměr r Součinitel zaplnění.f 1 2010 Losertová Monika 12