maturaprzecieki

..::NATALIA::..

Mam troche materiałów z chemi to je to wrzuce, może komuś się przyda.

..::NATALIA::..

Absorpcja

Absorpcja to termin chemiczny,oznaczający wchłanianie jednej substancji przez drugą, np. cieczy przez ciało stałe (atramentu przez bibułę), lub rozpuszczanie gazu w cieczy (amoniaku w wodzie); w biologii absorpcja jest zjawiskiem przenikania składników odżywczych lub leków do tkanek i przez nie, np. przez ścianki jelit i naczyń krwionośnych; w fizyce absorpcja jest zjawiskiem pochłaniania promieniowania o określonej długości fali przez daną substancję, np. kawałek niebieskiego szkła absorbuje całe światło widzialne z wyjątkiem fal o długościach mieszczących się w paśmie niebieskim widma; pojęcie absorpcja obejmuje również zjawisko częściowej utraty energii pod wpływem przechodzenia przez dany ośrodek; w fizyce jądrowej absorpcja to wychwytywanie przez niektóre pierwiastki, np. bor, neutronów uwolnionych w wyniku rozszczepienia jąder w reaktorze.

Atom

Nazwa atom pochodzi jeszcze z czasów starożytnych, kiedy to filozofowie tacy jak Demokryt, Leukip intuicyjnie przeczuwali, że materia ma budowę nieciągłą, ziarnistą, a mianowicie, że jest zbudowana z atomów. Od nich to właśnie pochodzi nazwa atom wywodząca się od greckiego wyrazu athomos - niepodzielny. Niestety, hipoteza atomistyczna starożytnych nie była przez nich poparta eksperymentalnie, nie ulegała żadnemu rozwojowi, a nawet z wiekami poszła w niepamięć.

Zupełnie inny był stan chemii pod koniec wieku XVIII i na początku wieku XIX. Znane były wówczas dwa prawa chemiczne (zachowania masy, i stałości składu), oraz jedna teoria (pierwiastkowej budowy substancji). Jednak nadal brak było - jednolitego tłumaczenia znanych praw i faktów. Niebawem pojawiła się hipoteza, a później teoria - przyszły fundament całej chemii i fizyki - atomistyczno-cząsteczkowa teoria budowy materii.

W celu wyjaśnienia doświadczalnie odkrytych, znanych wówczas podstawowych praw i faktów chemicznych: prawa zachowania masy, prawa stałości składu oraz teorii pierwiastkowej budowy materii angielski nauczyciel chemii i fizyki John DALTON sięgnął do zapomnianej w tym czasie tezy atomistycznej starożytnych.

John Dalton (1766 - 1844)

Według Daltona atom jest najmniejszą, niepodzielną "kulką" materii, a tym samym najmniejszą, niepodzielną częścią pierwiastka chemicznego. Ważną tezą w założeniu Daltona było to, że nie zakładał on jak wcześniej sądzono, że każdy pierwiastek występujący w przyrodzie składa się z tych samych atomów. Wyżej wymieniony chemik zakładał coś całkowicie innego, uważał, że tyle jest rodzajów atomów, ile jest rodzajów pierwiastków.

Drugą z ważnych tez w teorii Daltona jest ta mówiąca o tym, że: atomy tych samych lub różnych pierwiastków mogą łączyć się z sobą i tworzyć zespoły atomów zwane cząsteczkami. Zbiór atomów lub cząsteczek złożonych z jednego rodzaju atomów nazywamy substancją prostą, natomiast zbiór cząsteczek złożonych z dwóch lub większej ilości różnego rodzaju atomów nazywamy substancją złożoną.

Według tego sławnego chemika wszystkie cząsteczki danej substancji prostej lub złożonej są takie same, bo zawierają takie same liczby tych samych atomów.

Dalton wywnioskował, że atom jest najmniejszą częścią pierwiastka. Jest kresem podziału pierwiastka (jest najmniejszą ilością pierwiastka), lecz nie jest kresem podziału materii.

Jednak koncepcja złożonej budowy samego atomu zrodziła się pod koniec wieku XIX. Thomson (Josef John Thomson 1856-1940 angielski fizyk, prowadził badania dotyczące budowy materii i strukturu elektryczności) badając wyładowania w gazach rozrzedzonych

odkrył w 1896 r. istnienie cząstki mniejszej od atomu, niosącej elementarny ujemny ładunek elektryczny.

Cząstkę tę o masie 9,11 * 10-31 kg (ok. 0,00055u ) i średnicy rzędu 10-14 m. nazwano elektronem (symbol e lub e). Odkrycie przez Becquerela (Antoine Henri Becquerel 1852-1908, francuski fizyk i chemik, odkry3 zjawisko promieniotwórczości. W 1903 roku otrzymał z małżonkami Curie nagrodę Nobla) zjawiska promieniotwórczości (1896) oraz przez małżonków Curie pierwiastków chemicznych - radu i polonu (1898) potwierdziły wnioski o podzielności atomów. Z trzech rodzajów promieniowania (?, ß, ?) wysy3anego przez pierwiastki promieniotwórcze, promieniowanie ß okazało się strumieniem elektronów, a promieniowanie ? cząsteczkami znacznie cięższymi od elektronów i mającymi ładunek dodatni dwa razy większy od bezwzględnej wartości ładunku elektronu (promieniowanie ? jest fal? elektromagnetyczną, tak jak fale radiowe i świetlne).

Rutheford (sir Ernest Rutheford 1871-1937, angielski fizyk, profesor Uniwersytetu w Cambridge, był współtwórcą teorii rozpadu promieniotwórczego atomów, opracował planetarny model atomu, odkrył pierwszą sztuczną reakcję jądrową. W 1908 r. otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.)

badając zachowanie się cząsteczek ? w czasie świetlania się nimi metalowej folii zauważył, że tylko nieliczne z nich ulegają rozproszeniu lub odbiciu, natomiast większość przechodzi swobodnie przez folię. Na tej podstawie Rutheford zaproponował w 1911 r. tzw. planetarny model atomu, w którym wyróżnił dodatnio naładowane jądro, skupiające prawie cała masę i lekkie elektrony poruszające się z ogromną prędkością w pustej przestrzeni wokół niego.

Najprostsze jądro, jądro atomu wodoru mające jeden elementarny ładunek dodatni równy co do wielkości ładunkowi elektronu nazwano protonem (symbol p). Późniejsze badania nad budową jąder atomowych różnych pierwiastków wykazały, że w skład jąder atomowych wchodzą protony. Proton podobnie jak elektron, stanowi trwałą cząsteczkę elementarną. Jego masa jest 1836 razy większa od masy elektronu. W jednostkach mas atomowych wynosi ona 1,007 u. Jednostkowy elementarny ładunek protonu oznaczamy 1. Promienia protonu nie można dokładnie określić. W przybliżeniu jego średnica jest rzędu 10-14 m.

Wszystkie atomy tego samego pierwiastka zawierają w swoich jądrach tę samą liczbę protonów, zatem mają ten sam ładunek jądra. Jednakowa liczba protonów w jądrze jest charakterystyczną cechą wyróżniającą wszystkie atomy danego pierwiastka. Liczbę protonów wchodzących w skład jądra atomu oznaczamy symbolem Z. Liczbę tę nazwano liczbą atomową.

Masa elektronu w porównaniu z masą atomu jest tak mała, że praktycznie można ją pominąc. Biorąc pod uwagę, że masa protonu wynosi około 1 u, masa atomowa powinna być w przybliżeniu równa liczbie protonów w jądrze. Jednak w rzeczywistości wniosek ten nie potwierdza się. Dlatego, że w skład jądra wchodzą jeszcze inne elementarne cząstki materii, które mają wpływ na masę ale nie zmieniają jego ładunku. W 1932 roku Chadwick (sir James Chadwick 1891-1974, angielski fizyk, specjalista z zakresu fizyki jądrowej. W 1919 r. wspólnie z Rutherfordem przeprowadzili pierwszą sztuczną reakcję jądrową. W 1935 r. otrzymał nagrodę Nobla.) odkrył trzecią podstawową elementarną cząsteczkę materii i nazwał ją neutronem (symbol n). Jest to cząsteczka elektrycznie obojętna, a jej masa jest zbliżona do masy protonu i wynosi 1,0087 u (w przybliżeniu 1 u).

Między składnikami jądra działają siły jądrowe utrzymujące jego trwałość. Siły te mają bardzo mały zasięg działania ze względu na bardzo małe rozmiary samego jądra atomowego (10-15 10-14 m.) Suma protonów i neutronów w przybliżeniu odpowiada masie jądra w jednostkach mas atomowych u.

Dzięki rozwojowi dalszych badań nad promieniotwórczością zostało dokonane kolejne przełomowe odkrycie. Odkryto, że atomy różnych pierwiastków rozpadając się tworzą ołów ale o identycznej liczbie atomowej. Identyczna liczba atomowa, a różna liczba masowa wskazują, iż ten sam pierwiastek może składać się z atomów o różnej liczbie neutronów w jądrze. W późniejszym okresie odkryto także, że nie tylko ołów ale również inne pierwiastki tworzą mieszaniny izotopów (bo tak zostały nazwane).

Definicja izotopu:
Odmiany pierwiastka o identycznej liczbie atomowej a różnej liczbie atomowej a różnej liczbie masowej, czyli odmiany, których atomy mają taką samą liczbę protonów a różną neutronów, nazwano izotopami.

Współczesna teoria budowy atomu przyjmuje, że elektron ma dwoistą naturę - w pewnych zjawiskach zachowuje się jak cząsteczka materialna, a w innych - jak fala.

Elektrony występujące wokół jądra w postaci "chmury elektrycznie ujemnej", nie tworzą ładunku punktowego. Toteż gęstość w różnych obszarach będzie różna i zależeć będzie od odległości od jądra. W atomach kolejnych pierwiastków w miare wzrostu liczby atomowej (liczby protonów w jądrze) będzie wzrastała także liczba elektronów a z nimi wymieniona wyżej "chmura ładunku elektrycznego". Atomy znane dotychczas pierwiastków posiadają od jednej do siedmiu powłok elektronowych. Maksymalna liczba elektronów znajdująca się w jednej powłoce, pozwala obliczyć wyrażenie 2n2, gdzie n oznacza kolejny numer powłoki elektronowej.

Przykład pierwiastka Liczba elektronów w atomie Symboliczny zapis
12/6 C (węgiel) 6 K2L4
24/12 Mg (magnez) 12 K2L8M2
40/20 Ca (wapń) 20 K2L8M8N2

W atomie każdego pierwiastka można wyodrębnić rdzeń atomowy i elektrony walencyjne.

Celuloza

Węglowodany są najbardziej rozpowszechnionymi związkami organicznymi na Ziemi. Wśród nich najpospolitsza jest celuloza. Ponad 50% węgla występującego w roślinach zawarte jest w celulozie. Drewno jest w połowie złożone z celulozy, w bawełnie jej udział sięga nawet 90%.
Len zawiera jej 70 - 85%. Komórki roślinne otoczone są wzmacniającą je ścianą komórkową, której głównym składnikiem jest celuloza. Celuloza jest nierozpuszczalnym polisacharydem utworzonym, podobnie jak skrobia, z cząsteczek glukozy, połączonych jednak innym typem wiązań.
- Włókna celulozy nie rozpuszczają się w wodzie i w rozpuszczalnikach organicznych, są także odporne na działanie odczynników chemicznych.
- Włókna, których głównym składnikiem jest celuloza, łatwo ulegają spalaniu, palą się również po wyjęciu z płomienia. Pozostałość ma wygląd szaroczarnej, kruchej substancji. Zapach spalonego materiału przypomina zapach palącego się papieru.

..::NATALIA::..

Cząsteczki
1. Założenia teorii: Demokryta i Daltona.
2. Atom i cząsteczka.
3. Struktura cząsteczki.
4. Cząsteczki homo atomowe.
5. Cząsteczki hetero atomowe.

Ad. 1.
Demokryt uważał, że materia składa się z małych, niepodzielnych cząstek. Określił je słowem atomos (atom). Uważał, że materia składa się z 4 elementów (ziemi, powietrza, ognia i wody), a te natomiast mają charakterystyczne kształty, wymiary i cechy, które powodują, że pierwiastki mają różne właściwości. Z atomów 4 pierwiastków zbudowane są wszystkie substancje.
6 postulatów Daltona:
1. Każdy pierwiastek chemiczny jest zbiorem małych, niepodzielnych atomów. Wszystkie atomy danego pierwiastka są identyczne.
2. Atomy różnych pierwiastków różnią się od siebie właściwościami.
3. Atomu danego pierwiastka nie można podzielić ani przekształcić w inny atom.
4. Związek chemiczny jest zbiorem cząsteczek. Wszystkie cząsteczki danego związku chemicznego są identyczne.
5. Łączenie się pierwiastków w związki chemiczne polega na łączeniu się atomów różnych pierwiastków w cząsteczki.
6. Rozłożenie związku chemicznego na pierwiastki polega na rozpadzie cząsteczek na atomy.
Dalton wyjaśnił mikroskopowe różnice między różnymi pierwiastkami, między pierwiastkami, a związkami chemicznymi, między różnymi związkami chemicznymi.

Ad. 2.
Atom - najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego zachowująca jego właściwości.
Cząsteczka chemiczna - cząstka składająca się co najmniej z dwóch połączonych z sobą atomów.

Ad. 3.
Cząsteczki mogą to być: połączone atomy tego samego pierwiastka lub mogą to być połączone atomy różnych pierwiastków (związek chemiczny).

Ad. 4.
Cząsteczka homo atomowa - połączenie atomów tego samego pierwiastka, np. H2 lub Cl2.

Ad. 5.
Cząsteczka hetero atomowa - połączenie atomów różnych pierwiastków (związek chemiczny), np. HCl, H2O.

1. Pojęcie pierwiastka chemicznego.
2. Liczba znanych pierwiastków.
3. Odkrycia pierwiastków.
4. Nazwy pierwiastków.
5. Znaczenie symbolu.
6. Podział pierwiastków: metale, niemetale.

Ad. 1.
Pierwiastek chemiczny - substancja prosta nie ulegająca reakcji analizy i nie powstająca w reakcji syntezy. Składa się z takich samych atomów, mających takie same właściwości chemiczne.

Ad. 2.
Mamy 109 znanych pierwiastków: 85 metali, 7 półmetali i 17 niemetali.

Ad. 5.
Symbol pierwiastka - jest to skrót łacińskiej nazwy pierwiastka (np. sód - natrium - Na).

Ad. 6.
Metale (wszystkie) - mają metaliczny połysk, są kowalne, ciągliwe, są przewodnikami ciepła i elektryczności. (metale lekkie - do 5 g/cm3 i metale ciężkie - powyżej 5 g/cm3)
Niemetale - pierwiastki nie mające w/w właściwości.

..::NATALIA::..

HYDROKSYKWASY
Mogą zawierać w cząsteczce jedną lub kilka grup hydroksylowych oprócz grupy hydroksylowej, nazwy tworzymy od kw. karboksylowych dodając „hydro”. Hydroksykwasy są mocniejszymi kwasami niż odpowiednie kwasy karboksylowe. Większość hydroksykwasów posiada asymetryczne atomy węgla w cząsteczce, jest to taki atom, który łączy się się czterema różnymi podstawnikami.

ESTRY
Są pochodzenia kwasów, których grupa hydroksylowa zastąpiona jest rodnikiem alkoksylowym. Nazwy estrów tworzy się w analogiczny sposób jak nazwy kwasów. Otrzymujemy je w r-cji kwas+alkohol. Niższcze estry kwasów organicznych są bezbarwnymi cieczami o miłym zapachu, wyższe są przeważnie bezbarwne.

TŁUSZCZE
Są związkami pochodzenia naturalnego. Bez względu na pochodzenie tłuszcze są estrami glicerolu i alifatycznych kwasów jednokarboksylowych nasyconych i nienasyconych. Są lżejsze od wody, nie rozpuszczają się w wodzie i alkoholach, ciała stałe, półtłuste, ulegają hydrolizie.

..::NATALIA::..

Korozja metali

Przez korozję rozumie się proces działania środowiska na tworzywo, a więc każdego środowiska na każde tworzywo. Ta uniwersalność zjawiska powoduje, że korozja stanowi poważny, ogólnopaństwowy problem gospodarczy. Korozji ulegają z różną szybkością i w różnej postaci wszelkie tworzywa oraz materiały stosowane w technice i praktyce dnia dzisiejszego, począwszy od metali, poprzez betony, żelbety, ceramikę, drewno - do plastyków włącznie.
Zdania specjalistów w dziedzinie korozji - chemików, inżynierów, techników - można zdefiniować jedynie w sposób negatywny (zapobieganie szkodom). Ponieważ nie mogą oni pochwalić się jakimiś nowymi, rewelacyjnymi, wynalezionymi przez siebie produktami, to najchętniej przekonują społeczeństwo o znaczeniu swojej istotnie niezwykle ważnej pracy, posługując się liczbami. Szacuje się np., że niemal połowa wyprodukowanej w latach 1890-1923 stali (ok. 1800 mln ton) uległa zniszczeniu przez korozję. Obliczono także, że w RFN straty związane z korozją wynoszą ok. 70 marek na głowę: w kraju tym kilkaset ton żelaza i stali zamienia się co roku w rdzę.
Co to jest rdza? Nie jest to określona substancja, jak np. tlenki żelaza: Fe2O3 lub Fe3O4, lecz dość nieokreślone połączenie związków żelaza, tlenu i wodoru. Główny składnik rdzy stanowi związek o wzorze sumarycznym FeO(OH), będący równocześnie tlenkiem i wodorotlenkiem żelaza, i zawierający żelazo na stopniu utlenienia +3. Oprócz tego w skład rdzy wchodzi woda, tlenki lub wodorotlenki żelaza o nieco innym składzie, a także trochę węglanów żelaza.
Aby skutecznie przeciwdziałać korozji, należy dokładnie poznać jej mechanizm i przyczyny. Codzienna obserwacja naszego otoczenia wystarcza do stwierdzenia, że żelazo nie rdzewieje w obecności wody oraz nie rdzewieje w obecności tlenu. Oprócz wody i tlenu czynnikiem wybitnie przyspieszającym rdzewienie żelaza są jony wodorowe. Obserwacje te pozwalają na ułożenie przypuszczalnego mechanizmu procesu rdzewienia. W pierwszym etapie powierzchnia żelaza ulega pod wpływem wody częściowemu zjonizowaniu

Fe ŕFe2+ + 2e

Jony wodorowe wychwytują elektrony przesuwając reakcję w prawo

2e + 2H+ ŕ2H

Ponieważ wodór gazowy nie wydziela się w procesie rdzewienia a w warunkach beztlenowych korozja nie występuje, należy przyjąć, że atomy wodoru wchodzą w reakcje z tlenem, przesuwając obie reakcje w prawo

2H + 1O2 ŕH2O

Przedstawiony schemat rdzewienia żelaza nie obejmuje jeszcze wszystkich przyczyn wpływających na intensywność procesów korozyjnych. Wskazuje na to proste doświadczenie. Chemicznie czysty cynk wrzucony do probówki z kwasem solnym lub siarkowym rozpuszcza się bardzo powoli a pęcherzyki gazu są ledwo widoczne. Zupełnie inaczej zachowuje się cynk techniczny. Reakcja przebiega od początku energicznie i stale zwiększa się jej szybkość. Analogicznie różnice obserwuje się podczas rozpuszczania chemicznie czystego i technicznego żelaza.
Podobne przyspieszenie procesu rozpuszczania można zaobserwować, gdy do cynku lub żelaza o wysokiej czystości przywiązać lub przylutować kawałek metalu bardziej szlachetnego, np. miedzi. Po wrzuceniu do kwasu cynk (żelazo) intensywnie się rozpuszcza.
Oba opisane zjawiska: znaczny wzrost szybkości rozpuszczania się technicznego cynku oraz cynku lub żelaza w kontakcie z metalem bardziej szlachetnym można wyjaśnić tworzeniem się ogniw elektrochemicznych. Metal mniej szlachetny pełni rolę anody, metal, pierwiastek lub związek o bardziej dodatnim potencjale normalnym - rolę katody. Ponieważ w ogniwie anoda ulega rozpuszczaniu, nic dziwnego, że procesem korozji jest objęty metal mniej szlachetny. Techniczny cynk zawiera zwykle domieszki miedzi, srebra, grafitu i węgla, które w kontakcie z roztworem i cynkiem tworzą krótkozwarte mikroogniwa. W żelazie dodatnie bieguny mikroogniw mogą tworzyć nie tylko domieszki innych metali, ale przede wszystkim ziarenka grafitu, stopy żelaza z węglem (cementyt, austenit) oraz siarczki i tlenki żelaza. W miarę rozpuszczania się metalu coraz więcej tego rodzaju domieszek zagęszcza się na powierzchni, liczba mikroogniw wzrasta i proces korozji przybiera na sile.
Szybkość procesów korozyjnych może być wyrażona w różnej formie. Najczęściej szybkość korozji Vk podaje się jako ubytek masy metalu na jednostkę powierzchni czasu

gdzie:
m1 - masa metalu przed korozją
m2 - masa metalu po korozji
s - powierzchnia korodującego metalu
t - czas korozji metalu

oraz jako ubytek grubości przekroju metalu na jednostkę czasu

gdzie d oznacza gęstość metalu w g/cm3.
Oba sposoby wyrażania szybkości korozji metali odnoszą się do korozji równomiernej.

Polaryzacja. Zmiana potencjału elektrody w stosunku do jego wartości w stanie spoczynku, kiedy to występuje tylko prąd wymiany I0, następuje w wyniku polaryzacji elektrody. Przez granicę faz elektroda-roztwór przepływa wówczas pewien prąd wypadkowy Ia. Zasadniczym powodem polaryzacji jest bezwładność procesów zachodzących na granicy faz elektroda-elektrolit.
Rozróżnia się trzy rodzaje polaryzacji:
P o l a r y z a c j a a k t y w a c y j n a jest wynikiem oporów reakcji elektrochemicznych, tj. reakcji z udziałem wolnych elektronów, na granicy elektroda-roztwór. Dla małych wartości prądu anodowego Ia<10 I0 wartość polaryzacji aktywacyjnej jest niewielka.
P o l a r y z a c j a s t ę ż e n i o w a jest wynikiem różnicy stężeń na powierzchni katody i anody w stosunku do stężenia roztworu. Jeżeli jako elektrody weźmie się miedź w roztworze siarczanu miedzi, to widać, że w sąsiedztwie katody następuje zmniejszanie stężenia jonów Cu2+ w wyniku ich reakcji z miedzią metaliczną. W pobliżu anody natomiast zwiększa się stężenie jonów Cu2+ w związku z utlenianiem miedzi.
P o l a r y z a c j a o p o r o w a jest wynikiem oporów kontaktów elektrody i warstw pasywnych na jej powierzchni.
Rodzaje korozji
ˇ Korozja elektromechaniczna. Najpospolitsza w odniesieniu do metali, spowodowana niejedrodnością i różnica potencjałów na powierzchni metalu. Podlega ona takim samym zależnościom jak reakcje w ogniwach galwanicznych, dlatego też przeniesiono do zjawisk korozji wiele określeń, pojęć i zależności wprost z elektrochemii.
ˇ Korozja chemiczna. Stanowi proces chemicznego utleniania metali w suchych gazach oraz w ciekłych środowiskach nie mających charakteru elektrolitu, np. w cieczach organicznych. Cechą charakterystyczną korozji chemicznej jest to, że utlenianie metalu, redukcja utleniacza i powstawanie produktu korozji zachodzą w tym samym miejscu powierzchni metalu bez przepływu swobodnych elektronów przez granicę faz.
ˇ Korozja lokalna. Jeżeli korozja metalu w środowisku wodnym zachodzi nierównomiernie, to obszary katodowe i anodowe występujących ogniw korozyjnych można wyróżnić bądź gołym okiem, bądź pod mikroskopem.
ˇ Korozja ogólna. Przy bardzo małych rozmiarach ogniw metal ulega korozji równomiernej, w której na całej powierzchni występują miejsca anodowe i katodowe zmieniając w czasie swoje położenie. Jeżeli produkty korozji nie przechodzą do roztworu, to wydzielają się równomierne na całej powierzchni metalu. Korozja elektrochemiczna ogólna prowadzi do zniszczeń równomiernych. Potencjał katody jest równomierny potencjałowi anody i dalej potencjałowi korozyjnemu. Korozję elektrochemiczną lokalną charakteryzują anody oddzielone od katod. Powierzchnia anody jest przy tym dużo mniejsza od powierzchni katody, a potencjał anody - niższy od potencjału katodowego. Produkty korozji nie chronią przed dalszą korozją, po przekroczeniu iloczynu rozpuszczalności wytrącają się i odkładają pomiędzy anodą i katodą.
ˇ Korozja z depolaryzacją wodorową. Ten typ korozji zachodzi przede wszystkim w kwasach, a w przypadku niektórych metali - również w roztworach silnie alkalicznych. Szybkość wydzielania wodoru, a w efekcie i korozji metalu może zależeć od procesu katodowego lub anodowego. Korozję metali w środowiskach kwaśnych charakteryzuje, zarówno w procesie katodowym jak i anodowym, występowanie polaryzacji aktywacyjnej. Cynk jest przykładem metalu, który charakteryzuje się małą polaryzacją aktywacyjną rozpuszczania a wysokim nadnapięciem wydzielanego na nim wodoru. Zanieczyszczenia cynku miedzią czy żelazem zmniejszają polaryzację katodową cynku i powodują zwiększenie szybkości korozji. O przebiegu korozji metali łatwo pasywujących się w rozcieńczonych kwasach decydują najczęściej procesy anodowe. Wzrost stężenia utleniacza w roztworze zwiększa polaryzację anodową, a z kolei obecność silnych depasywatorów zmniejsza polaryzację anodową. Obok dominującej funkcji procesów katodowych może mieć miejsce jednakowe ich działanie. Oznacza to, że w procesie korozyjnym występuje jednakowa polaryzacja katodowa i anodowa. Stal węglowa koroduje z większą szybkością niż czyste żelazo. Obecność w nim siarki zwiększa jeszcze szybkość korozji.
ˇ Korozja z depolaryzacją tlenową. Korozja metali w wodzie i roztworach obojętnych jest bardziej powszechna niż w środowiskach kwaśnych. W procesie anodowym występuje polaryzacja aktywacyjna, w procesie katodowym redukcji tlenu występuje polaryzacja stężeniowa związana z ograniczoną rozpuszczalnością tlenu w środowisku wodnym. O szybkości procesu korozji będzie decydować graniczna gęstość prądu katodowej redukcji tlenu, która zależy od stężenia tlenu. Szybkość ogólnej korozji różnych stali w wodzie jest uzależniona od szybkości dyfuzji tlenu do ich powierzchni. Wielkość polaryzacji anodowej w pewnym zakresie nie ma znaczenia, decyduje wielkość prądu granicznego redukcji tlenu.
ˇ Korozja atmosferyczna. Korozja atmosferyczna jest przykładem korozji elektrochemicznej. Szybkość jej jest uzależniona od zawartości wilgoci oraz zanieczyszczeń w powietrzu i na metalu. Przyjmuje się, że zjawisko korozji atmosferycznej ma miejsce w atmosferze o wilgotności względnej powyżej 70%, gdyż wtedy może nastąpić kondensacja pary wodnej na powierzchni metalu. Duże znaczenie ma również strefa klimatyczna, a także mikroklimat występujący w obrębie tych stref. Korozję atmosferyczną przyspieszają zanieczyszczenia atmosfery, np. SO2, które zwiększa ją przewodnictwo skondensowanej na powierzchni metalu pary wodnej. Dalszym czynnikiem przyspieszającym korozję są zanieczyszczenia stałe osadzające się na metalu, a szczególnie sadze i pył węglowy, które intensyfikują proces katodowej redukcji tlenu.
ˇ Korozja galwaniczna. Korozja ta jest wywołana kontaktem dwóch metali czy stopów o różnych potencjałach, powodującym wytworzenie się ogniwa galwanicznego. Różnica potencjałów w szeregu galwanicznym, mniejsza niż 50 mV, nie ma praktycznie znaczenia. Efektywność ogniwa zwiększa się ze wzrostem różnicy potencjału stykających się z sobą metali w środowisku korozyjnym. Przykładem tego rodzaju korozji może być korozja stali węglowej znajdującej się w kontakcie ze stalą chromowo-niklową, miedzi lub mosiądzu ze stałą zwykłą lub ocynkowaną, która po rozpuszczeniu cynku będzie ulegała korozji. W przypadku metali silnie pasywujących się, mimo znacznych różnic potencjałów, efekty korozyjne mogą być niewielkie, bowiem warstewki pasywne mogą dobrze chronić przed korozją. W praktyce w celu zmniejszenia efektu galwanicznego w przypadku konieczności łączenia metali czy stopów należy przestrzegać, żeby różnica potencjałów była jak najmniejsza i tak dobierać metale, żeby metal stanowiący katodę w ogniwie galwanicznym miał małą powierzchnię, a metal anody dużą. Pozwoli to rozłożyć efekt korozyjny na dużej powierzchni i w ten sposób zmniejszyć jej szkodliwość. Dlatego śruby, nakrętki, spawy powinny być w takich przypadkach wykonane z bardziej szlachetnego materiału niż materiał blach czy konstrukcji. Korozja galwaniczna jest groźniejsza w roztworach o małym przewodnictwie, np. w miękkich wodach, ponieważ atak korozyjny koncentruje się blisko złącza metali. Korozja galwaniczna może być wywołana nie tylko obecnością wspomnianych makroogniw, lecz także i takich mikroogniw, które występują w obrębie jednego kawałka metalu. Przykładem tego rodzaju korozji może być selektywna korozja stopów, polegająca na rozpuszczaniu się składnika mniej szlachetnego, np. cynku w mosiądzu. Dalszym przykładem korozji galwanicznej wywołanej obecnością mikroogniw jest selektywna korozja żeliwa szarego w wodzie lub glebie, prowadząca do przemiany żelaza w rdzę, w której pozostaje rozrzucony grafit.
ˇ Korozja naprężeniowa. Która zachodzi w przypadku współdziałania czynników elektrochemicznych z naprężeniami mechanicznymi. Korozja tego typu, związana z dyslokacjami w metalu, może objawiać się jako pękanie międzykrystaliczne lub śródkrystaliczne.
ˇ Korozja zmęczeniowa. Zachodząca przy cyklicznych naprężeniach metalu w środowisku agresywnym, objawiająca się pękaniem określonych miejsc konstrukcji, zwłaszcza w kotłach parowych i środowisku wody morskiej.
ˇ Korozja cierna. Zachodząca na powierzchniach granicznych dwu ściśle dopasowanych płaszczyzn metali, które ulegają drganiom lub przesunięciom oscylacyjnym.
ˇ Korozja kawitacyjna. Spowodowana powstawaniem luk próżniowych w cieczach wskutek szybkiego ruchu lub wibracji (śruby okrętowe, wirniki turbin hydraulicznych itp.)
ˇ Kruchość wodorowa. Występująca w stalach niskostopowych o dużej wytrzymałości z powodu wnikania wodoru do stali w czasie np. trawienia lub powlekania galwanicznego.
ˇ Korozja szczelinowa. Która objawia się w szczelinie między metalami o niedostatecznym dostępie powietrza i tlenu, co uniemożliwia samoodnawianie się warstewki tlenkowej na stali i stopach aluminium.
ˇ Korozja kontaktowa. Zachodząca na styku dwóch metali o różnych potencjałach w roztworze.
ˇ Korozja selektywna. Spowodowana lokalnym zubożeniem stopu w chrom przez jego związanie w węgliki i wydzielanie na granicy ziarn metalu.
ˇ Korozja wżerowa (pitting). Występująca szczególnie w środowisku chlorków, powodująca głębokie wżery w metalu.
ˇ Korozja wysokotemperaturowa (gazowa). Która jest chemicznym procesem utleniania metali w różnego typu spalinach lub środowiskach zawierających siarkę, siarkowodór lub chlorowce. Objawia się ona zniszczeniem metalu i zmianą wytrzymałości mechanicznej.
ˇ Korozja katastrofalna. Która jest skrajnym przypadkiem korozji wysokotemperaturowej, gdy proces zniszczenia metalu zachodzi szybko.
ˇ Korozja kwasowa. Gdy w tworzywo nieorganiczne wnika ośrodek o pH niższym od 7 i działa chemicznie na materiał.
ˇ Korozja siarczanowa. W czasie której siarczany środowiska działają na związki zawarte w cemencie portlandzkim, powodując powstanie soli Candlota o dużej objętości właściwej, rozsadzającej strukturę betonu.
ˇ Pęcznienie. Dotyczące tworzyw organicznych, plastyków, których stosunkowo luźna struktura umożliwia wnikanie w głąb materiału obcych atomów powodujących pęcznienie i pogorszenie własności mechanicznych.
ˇ Solwatacja. Zachodząca również w odniesieniu do plastyków, w których w przypadku chemicznego reagowania cząsteczek tworzywa z penetrującymi cząsteczkami środowiska może zachodzić destrukcja objawiająca się formowaniem kompleksów - solwatów - lub utlenianiem tworzywa.

Ochrona metali przed korozją.
Ze względu na ogromne straty, jakie ponosi gospodarka wskutek korozji, opracowano wiele metod zapobiegania a przynajmniej hamowania tego niepożądanego zjawiska. Do najważniejszych metod ochrony antykorozyjnej można zaliczyć:
ˇ elektrochemiczną ochronę katodową i protektorową
ˇ metaliczne i niemetaliczne powłoki ochronne
ˇ dyfuzyjne ulepszanie powierzchni metali
ˇ stosowanie inhibitorów

Ochrona katodowa polega na podłączeniu do elementów konstrukcji narażonych na
korozję ujemnego bieguna źródła prądu stałego o niewielkim napięciu (1-2 V). Anodą może być złom żelazny lub nierozpuszczalna elektroda grafitowa.
Znacznie częściej stosuje się elektrochemiczną ochronę protektorową, polegającą na połączeniu metalu chronionego, np. żelaza, z blokiem metalu mniej szlachetnego. Jeżeli oba metale znajdują się w tym samym elektrolicie, powstaje krótkozwarte ogniwo, w którym bardziej aktywny magnez lub cynk spełnia rolę anody, a żelazo - katody. Bloki magnezu przytwierdza się w pewnych odstępach do rurociągów podziemnych lub do stalowych kadłubów okrętów, chroniąc je w ten sposób przed korozją. Chociaż zużyte anody magnezowe co pewien czas muszą być wymieniane, jest to prostszy zabieg, niż stałe zasilanie prądem chronionych elementów, jak to ma miejsce przy ochronie katodowej.
Powłoki z metalu mniej szlachetnego od żelaza oprócz izolacji od tlenu i wilgoci zapewniają równocześnie ochronę protektorową. Nawet w przypadku poważnego uszkodzenia powłoki cynkowej naniesionej na znajdującą się pod nią stal, ta ostatnia będzie katodą i jej podatność na korozję będzie w znacznym stopniu ograniczona.
Zupełnie inaczej wygląda sprawa, gdy metalowa powłoka jest bardziej szlachetna niż pokryty nią metal. Ochronne działanie np. powłoki miedziowej, cynkowej czy niklowej naniesionej galwanicznie na żelazo jest tak długo skuteczne, jak długo powłoka jest szczelna. Z chwilą jej uszkodzenia, w obecności wilgoci i zanieczyszczeń proces korozji żelaza jest intensywniejszy niż bez powłoki. Miedź, cyna czy nikiel stają się katoda, a żelazo ulega anodowemu rozpuszczaniu: Fe = Fe2+ + 2e. Stan równowagi reakcji przesuwa się w prawo wskutek zużywania elektronów w reakcji redukcji wodoru w elektrolicie kwaśnym lub redukcji tlenu (O2 + H2O + 4e = 4OH-) w elektrolicie obojętnym lub zasadowym.
Zadaniem powłok niemetalicznych jest izolowanie powierzchni metalu od dostępu tlenu i wilgoci. Używane w tym celu farby i lakiery oprócz ochrony przed korozją służą zarazem do dekoracji powierzchni. Inną metodą uzyskania trwałej, szczelnej i dobrze przylegającej powłoki jest utlenianie (pasywacja) powierzchni metali. Niektóre metale, np. aluminium, samorzutnie pokrywają się na powietrzu zwartą warstwą tlenku, który chroni metal przed dalszą korozją. Utleniając metal anodowo w odpowiednim elektrolicie można uzyskać grubszą i lepiej chroniącą warstwę tlenkową.
Najnowszą metodą ochrony metali jest wytwarzanie tzw. powierzchni stopowych. Proces przypomina w pewnym stopniu elektrolityczne (galwaniczne) powlekanie metali, ale zamiast wody używa się jako rozpuszczalnika fluorków metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych z dodatkiem ok. 1% fluorku metalu tworzącego powierzchnię stopową. Istotą procesu jest dyfuzja atomów metalu stanowiącego anodę w głąb powierzchni drugiego metalu będącego katodą. W stopionej soli fluorkowej o temp. 800-1600 K powstaje stop powierzchniowy o grubości 25 do kilkuset mikrometrów. Dotychczas uzyskano ponad 500 różnych powierzchni stopowych. Można dla przykładu przytoczyć odporne na korozje dyfuzyjne powłoki berylowe na miedzi, tytanie, niklu, kobalcie, żelazie, i innych metalach. Powłoki tytanu na miękkich stalach oraz stopach niklowych i miedziowych zwiększają odporność na działanie kwasów. Równie korzystne okazało się aluminiowanie w stopionych fluorkach. Metoda wytwarzania powierzchni stopowych nie ogranicza się do samych metali. Uzyskano np. twarde i błyszczące powierzchnie krzemowe na platynie.
Innym sposobem hamowania procesu korozji jest wykorzystanie tzw. inhibitorów, czyli substancji silnie adsorbujących się na powierzchni metalu i blokujących w ten sposób dostęp jonów wodorowych. Właściwości inhibitujące wykazują substancje powierzchniowo aktywne, wielkocząsteczkowe, związki tworzące nierozpuszczalne osady z jonami metalu a także inne związki zawierające azot i siarkę. Na przykład dodatek 0,05% siarczku dwufenyloetanu zmniejsza o 75% ubytek żelaza w kwasie solnym. Zamiast stosowanego dawniej natłuszczania obecnie konserwuje się i transportuje cenne i precyzyjne urządzenia metalowe w szczelnych opakowaniach z folii polietylenowej zawierających wewnątrz minimalną ilość łatwo lotnych inhibitorów. Również dodatek inhibitorów do farb i lakierów wybitnie polepsza ich właściwości antykorozyjne.

..::NATALIA::..

Metale.

Uwzględniając własności fizyczne jak i chemiczne pierwiastków chemicznych , w znaczeniui substancji prostych możemy podzielić je na dwie grupy :
1. metale ,
2. niemetale .
CHARAKTERYSTYKA METALI .

Metale są to substancje , które w stanie skondensowanym odznaczają się obecnościa swobodnych , nie związanych z określonymi atomami elektronów zdolnych do poruszania się w całej objętości metalu . Do metali należy większość pierwiastków chemicznych i ich stopy. Metale mają obok całkowicie wypełnionych wewnętrznych powłok elektronowych powlokę zawierającą niewielką liczbę elektronów i w związku z tym mają charakter elektrododatni .
W temperaturze pokojowej metale wystepują w stanie stałym ( z wyjątkiem rtęci , która w tych warunkach jest cieczą ) , krystalizują przeważnie w trzech typach sieci :
a) regularnej płasko centrowanej ,
b) regularnej przestrzennie centrowanej ,
c) heksagonalnej .

Metale odznaczają się :
a) szczególną zdolnością odbijania promieniowania świetlnego , czyli połyskiem metalicznym ,
b) w dotyku sa zimne gdyż ich duże przewodnictwo cieplne powoduje odprowadzanie energii ( na tak zwany sposób ciepła ) od skóry ,
c) większość z nich ma dużą wytrzymałość mechaniczną ,
d) dobrze przewodzą elektryczność i ciepło ,
e) jednocześnie są ciągliwe i kowalne ,
f) większość z nich ma znaczną gęstość gdyż w kryształach metali ich atomy są gęsto upakowane
( ułożone ) ,
g) maja dodatni współczynnik temperatury oporu ,
h) są nieprzeźroczyste ,
i) tlenki metali tworzą z woda wodorotlenki o charakterze zasadowym ,
j) niektóre pierwiastki mają właściwości pośrednie między charakterem metalicznym i niemetalicznym .

PODZIAŁ METALI .

Z technicznego punktu widzenia najważniejszym metalem jest żelazo ( Fe ) , będące głównym składni –
- kiem stali . Inne technicznie ważne metale ( poza żelazem ) określa się nazwą metali nieżelaznych . Metale o gęstości mniejszej od 4,5 g*cm-3 zalicza się do tzw. metali lekkich ( najważniejsze z nich to : glin , magnez , beryl , sód , potas ) , natomiast o gęstości większej od 4,5 g*cm-3 zalicza się do metali ciężkich . Wśród nich ważną grupę stanowią metale kolorowe ( cyna , miedź , cynk , ołów ) , stosowane do otrzymywania różnego rodzajów stopów . Najbardziej odprne chemicznie sa tzw. metale szlachetne ( platyna , złoto , srebro ) . Często stosuje się tez podział metali na metale żelazne ( żelazo , stal , staliwo , żeliwo ) i nieżelazne ( pozostałe ) bądź metale uszlachetniające stal .
Metale są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie . Występują w postaci rud czyli minerałów lub skał , z których za pomoca procesów metalurgicznych ( hutnictwo , metalurgia ) wytapia się żelazo ( surówkę żelaza ) lub dany metal . Metale mają szerokie zastosowanie zwłaszcza jako materiały konstrukcyjne .

WYSTĘPOWANIE RUD METALI W POLSCE .

Polska jest krajem o dużych zasobach rud metali zwłaszcza kolorowych. Złoża rud żelaza są obecnie nieeksploatowane ze względu na skromne ich zasoby , mające niski procent zawartości żelaza w rudzie
( limonity i syderyty ) . Odkryto bogate złoże magnetytów ale nie wydobywa się ich z kilku powodów :
a) występują na dużych głębokościach ( ok. 1 000 m pod powierzchnią )
b) występują w centum „ zielonych płuc” Polski - na terenie Suwalszczyzny
c) obecnie następuje spadek zapotrzebowania na stal na korzyśc innych materiałów
Najważniejszą rolę w gospdarce kraju i eksporcie odgrywają bogate złoża :
a) rud miedzi ( 5 m . w świecie Polski w ich wydobyciu ) eksploatowane w dwóch obszarach : Legnicko – Głogowskim Zagłębiu Miedziowym oraz w rejonie Bolesławca i Złotoryji
b) rudy cynkowo – ołowiane ( 6 m. Polski w świecie ) , które wydobywa się w trzech rejonach :
- Tarnowskie Góry – Bytom
- Olkusz – Zawiercie
- Chrzanów – Trzebina