32-stronicowa notatka, poruszająca zagadnienia z budownictwa. Tematy w niej zawarte to między innymi: wewnętrzna budowa atomów, atom wodoru, liczby kwantowe, wiązania chemiczne, zastosowania ferrytów, reguła faz, rola materiałów ceramicznych w technice, ceramika dla elektrotechniki, itp.
Pytanie nr1:
Wewnętrzna budowa atomów. Równanie Schroedingera. Atom wodoru. Liczby kwantowe. Orbitale.
1.WEWNĘTRZNA BUDOWA ATOMÓW:
Atom to najmniejsza cząstka pierwiastka chemicznego, składa się z jądra, zawierającego dodatnio naładowane protony i obojętne neutrony, oraz powłoki ujemnie naładowanych elektronów. W atomie obojętnym liczba elektronów równa się liczbie protonów. Liczba protonów w jądrze (tzw. Liczba atomowa) określa rodzaj pierwiastka. Atomy, które mają tą samą liczbę protonów, lecz różne liczby neutronów nazywamy izotopami.
Jądro skupia prawie całą masę atomu (gęstość jądra 1014 g/cm3, śred. 10-12 - 10-13 cm).
Protony i neutrony (nukleony) są w jądrze powiązane siłami jądrowymi.
Masa jądra jest mniejsza od sumy mas tworzących go nukleonów. Różnica tych mas stanowi energię wiązania jądra atomu, część tej energii wydziela się podczas rozszczepiania jądra atomowego. 2.RÓWNANIE SCHROEDINGERA:
ψ - funkcja falowa
ψψ* - gęstość prawdopodobieństwa występowania elektronu
gdzie: E - energia
m0 - masa spoczynkowa V - potencjał
h - stała Planka
- laplasjan
istnieją numeryczne metody rozwiązania tego równania.
Funkcję falową można przedstawić jako części zależnej od kątów ϕ oraz od promienia:
ψ=Y(ψ,ϕ) Rn(r)
3.ATOM WODORU:
Atom wodoru składa się z jądra i elektronu. Średnica po której porusza się elektron wynosi 1Ao (anksztrem), co w przybliżeniu wynosi 0.1 nm. Daje to średnicę około 0.53 Ao.
Widmo wodoru wygląda następująco:
10-13cm
ΔEn ≈ 102n [eV]
4.LICZBY KWANTOWE:
Liczby kwantowe są to liczby przedstawiające stan atomu. Zaliczamy do nich:
Główną liczbę kwantową n (n=1,2,3...) - liczba powłok (K L M N ... ) na których może być odpowiednio 2, 8, 18,32,... elektronów
Poboczną liczbę kwantową L (0÷(n-1)) np.: 0 1 2 3 ⇒ s p d f
Magnetyczną liczbę kwantową m (l ... 0 ... l)
Spin s (+1/2, -1/2)
5.ORBITAL:
Jest to funkcja określająca stan elektrony w atomie (orbital atomowy) lub cząsteczce (orbital cząsteczkowy). Moduł funkcji podniesiony do kwadratu określa prawdopodobieństwo znalezienia elektronu w danym miejscu w atomie (cząsteczce ).
Pytanie 2.
Wiązania miedzy atomami. Natura wiązań jonowych i kowalencyjnych. Przykłady.
1.WIĄZANIA CHEMICZNE - wiązania pomiędzy określonymi atomami w trwałym pod względem chemicznym układzie (cząsteczki lub jej fragmencie, krysztale kowalencyjnym), powstaje dzięki elektronom głównie walencyjnym; energia wiązań chemicznych wynosi zwykle od kilkudziesięciu do kilkuset kcal/mol; cechami charakterystycznymi wiązań chemicznych są:
(…)
…. Powstaje fala stojąca o długości:
Płytka piezoelektryczna w pobliżu rezonansu zachowuje się jak obwód elektryczny szeregowo - równoległy.
C0 - pojemność próbki wynikająca z jej geometrii
Układ ten ma dwa rezonanse, jeden odpowiada maksymalnej impedancji (mechaniczny), a drugi minimalnej (elektryczny gałęzi mechanicznej z pojemnością). Metoda rezonansu i antyrezonansu znalazła zastosowanie w badaniach…
… alkalicznych NaCl
Materiały posiadające dany typ wiązań charakteryzują następujące właściwości:
WIĄZANIA JONOWE - silnie nieskierowane, duża liczba koordynacyjna, średnia gęstość, duża twardość, wysoka temperatura topnienia.
WIĄZANIA KOWALENCYJNE - silnie skierowane, mała liczba koordynacyjna, mała gęstość, duża twardość, wysoka temperatura topnienia
LICZBA KOORDYNACYJNA - liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom lub jon sieci krystalicznej, lub liczba wiązań koordynacyjnych utworzonych przez jon centralny, w związkach kompleksowych.
Pytanie 3.
Struktura diamentu. Struktura sfalerytu. Porownac właściwości grafitu i diamentu.
Struktura diamentu .Diament posiada wiązania kowalencyjne-są silnie kierunkowe ,co rzutuje na ułożenie w przestrzeni atomów.
Struktura diamentu Struktura grafitu
daje wypełnienie komórka elementarna posiada osiem atomów czyli wyp.= =0,34 =34%
Ze wzrostem liczby atomowej rośnie `a'.
`a'[nm] 0,356 dla diamentu.
Wpływ struktury na właściwości.
diament-twardy, doskonały izolator. Stosuje się przy produkcji ściernic ,otrzymywany przez mielenie odpadków .Otrzymuje się z kopalni a od 1955 sztucznie. Do produkcji potrzeba ciśnienie rzędu GPa i temperaturze ok. 3000K. Stosuje…
… tytanianu baru.Przemiany fazowe w tytanianie baru.
1. STRUKTURA PEROWSKITU:
Perowskit jest ferromagnetykiem, w którego budowie, tak jak w każdych ciałach krystalicznych można wyodrębnić komórkę elementarną. W tym przypadku jest to komórka ściennie centrowana, w której są tylko atomy typu A, wewnątrz której umieszczone są dwie komórki prymitywne zawierające atomy B i O.
Ogólny wzór określający ilość…
…, w których rozpuszczalność zanieczyszczeń jest inna niż w sąsiednich dużych krystalitach.
Wszystkie te czynniki powodują, że warstwa graniczna odróżnia się od kryształu przewodnością i przenikalnością elektryczną. Z kolei w porach następuje absorpcja pary wodnej z otoczenia, która zwiększa przewodność i straty dielektryczne.
Jednym z parametrów określający możliwość wyrobów ceramicznych jest nasiąkliwość. Nasiąkliwość…
… , a tym samym i przenikalność elektryczna będą wtedy liczbami zespolonymi. Zależność zespolonej podatności lub przenikalności elektrycznej od częstości dla gazu lub roztworów rozcieńczonych została podana przez Debye'a i nosi nazwę równania dyspersyjnego Debye'a.
-czas relaksacji
-różnica przenikalności elektrycznej
-częstość
Dyspersja ma charakter relaksacyjny. Chcąc otrzymać charakterystykę dyspersji należy…
… (o relatywnie najlepszej przepuszczalności ), polistyren (najdawniej używany w optyce) lub żywica poliwęglanowa . Łatwa formowalność gotowych części optycznych , nawet o dużych wymiarach , możliwość zachowania tolerancji wymiarowych średniej klasy , a także możliwość utwardzenia powierzchni , niekiedy niezbędnego dla materiałów o małej twardości sprawia , że tworzywa te są szeroko stosowane w produkcji…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)