FIZYKOCHEMIA - ZAGADNIENIA
1. METALE KRYSTALICZNE I AMORFICZNE
KRYSTALICZNE
AMORFICZNE
Charakterystyka
atomy znajdują ściśle określone miejsce w uporządkowanej sieci przestrzennej, składają się z wielu niezwiązanych ze sobą fragmentów sieci krystalicznych - ziaren. Odległości rozdzielające jednorodne fragmenty struktur krystalicznych maja kluczowe znaczenie dla twardości i wytrzymałości mechanicznej metalu: to one są odpowiedzialne za obniżenie sprężystości, pęknięcia czy korozje
(większość polimerów)
nie składają się z komórek elementarnych; bezpostaciowe cząsteczki włożone w sposób chaotyczny
Właściwości
· wysoka przewodnosc elektryczna malejaca ze wzrostem temperatury,
· wysoka przewodnosc cieplna,
· podatnosc na odksztalcenia plastyczne,
· wysoka podatnosc do krystalizacji w czasie krzepniecia,
· odpornosc na korozje atmosferyczna,
· lejnosc czyli zdolnosc cieklego metalu lub sopu do wypelnienia formy odlewniczej,
· nieprzezroczystosc i metaliczny polysk.
*nieprzezroczystosc dla swiatla bialego, czerwonego i niebieskiego, natomiast przezroczyste dla promieniowania rentgenowskiego (wyjatek Pb)
Poniewaz jest to polaczenie dwoch dotychczas wykluczajacych sie cech: amorficzny metal cechuje elastycznosc charakterystyczna dla polimerow i twardosc przewyzszajaca najlepsze stopy tytanowe. W rezultacje amorficznej folii metalicznej nie da sie rozerwac, ani przeciac nozyczkami. Poniewaz w strukturze amorficznej nie ma ziaren, ktore moglyby sie przerwac, material niemal nie pochlania energii kinetycznej.
· niski ciężar właściwy (można z niego uzyskać nawet pianę), wykonuje się ele. lekkie, a przy tym 100krotnie bardziej wytrzymałe od analogicznych otrzymanych z polistyrenu
· materiał sprężysty
· po podgrzaniu staje się plastyczny
· odporne na korozję
Zastosowanie
· rakiety tenisowe,
· kije golfowe i bejsbolowe.
· Zastosowanie militarne: plynny metal to material na pocisk, ktory cala swoja energie przekaze w cel.
· amorficzny metal z wegla, zelaza i manganu nie posiada wlasnosci magnetycznych, jest wiec idealnym materialem budowy statkow niewidzialnych dla radarow
2. FULERENY
- są alotropową odmianą węgla, stanowią rodzinę cząsteczek o ogólnym wzorze C2n (n>16). Atomy węgla tworzą pierścienie , zawierające 5 lub 6 atomów. Pierścienie są ze sobą sprzężone i tworzą pustą w środku bryłę. Najaktywniej badane są fulereny C60 oraz C70. Fuleren C60 ma kształt dwudziestościanu ściętego. Fuleren C70 zawiera dodatkowy pierścień atomów węgla (zaznaczony na czerwono)
· właściwości
- Czarny, metaliczny połysk w postaci krystalicznej
- Przewodzą prąd po powierzchni
- Nierozpuszczalne w wodzie
- Rozpuszczalne w związkach aromatycznych
- Podwójne wiązania między atomami
- Możliwość przyłączania grup funkcyjny ( dla zmiany właściwości, dzięki rozbiciu podwójnego wiązania atomowego)
- są bdb antyoksydantami
· modyfikacje
Fulereny egzohedralne: powstają dzięki „podłączeniu” do fulerenu grup funkcyjnych modyfikujących własności. Struktura pozostaje bez zmian.
Fulereny endohedralne: ze względu na budowę fulerenów istnieje możliwość umieszczenia w klatce atomów innych pierwiastków. Wewnętrzny atom jest izolowany od otoczenia, a jednocześnie może zachodzić wymiana ładunku elektrycznego miedzy nim a powierzchnią fulerenu.
Heterofulereny: fulereny, w których została zamieniona część atomów węgla na atomy innych pierwiastków. Obecnie właściwie nie znamy własności fizycznych ani chemicznych heterofulerenów, wynika to z faktu, że nie udało się jak dotąd otrzymać ich makroskopowych ilości
· zastosowanie
- Leki chroniące komórki nerwowe
- Leki dostarczane w konkretne miejsce w organizmie
- Leki przeciwko AIDS
- Kontrast w badaniach
- Kremy przeciwko starzeniu się skóry
- Ramy rakiet tenisowych
- Stabilizacja paliw rakietowych
3. GRAFEN
- jest to jedna z alotropowych odmian węgla. Posiada dwuwymiarową strukturę o grubości 1 atomu węgla kształtem przypominającą plaster miodu. Grafen posiada wiązania podwójne. Każdy C jest 4 wartościowy, rozpatrując 1 atom C możemy zobaczyć, że obok niego znajdują się tylko 3 atomy C, wiec 3 wiązania, 4 wiązanie tworzy się „wewnątrz plastra miodu”. Przykładem w jaki sposób wygląda grafen dobrze odwzorowuje siatka, którą trzymam w dłoni. Na jej podstawie przedstawie właściwości materiału.
- Doskonale przewodzi prąd i ciepło,
- Przeźroczysty,
- Elastyczny,
- Wytrzymały,
- Cienki,
- Twardy,
- Lekki.
Dzięki posiadaniu przez grafen wiązań podwójnych może być on modyfikowany. Rozrywając wiązanie podwójne, możemy dołączyć do niego różne pierwiastki. Pozwala to nam uzyskać niektóre odmienne właściwości. Podłączając inny związek do grafenu spowodujemy, że przestanie on przewodzić prąd.
- Kompozyty o większej wytrzymałości
- Rakiety tenisowe – tylko 255 g
- Uszczelki
- Superkondensatory,
- Tranzystory
- Baterie
- Ekrany dotykowe
- Czujniki
- Filtry
- Powłoki antykorozyjne
- W medycynie
4. NANORURKI
Obiekty których średnica jest wielkości nanometrów ( do 100nm)
Są puste w środku i między atomami
Otwarte lub zamknięte połowami fulerenów (najmniejsza średnica nanorurki to 1,37nm – Najmniejszy fuleren C60) zwinięte w rulon płaszczyzny utworzone z atomów węgla.
Pomiędzy atomami występują wiązania atomowe w tym jedno podwójne
Aktualnie produkuje się do 4 cm , w jakiś firmie podobno 500 mm ale jest to nie potwierdzone
- Wytrzymały - wiązania atomowe (Wytrzymałość nanorurek węglowych na rozciąganie jest 50 – 100 razy większa niż analogiczna wielkość dla stali, przy czym masa nanorurek jest sześciokrotnie mniejsza. Podczas rozciągania długość nanorurki może powiększyć się do 40 %, bez naruszenia jej struktury.)
- Elastyczny i wytrzymały na rozciąganie wzdłużne – przestrzeń pomiędzy atomami (Podczas rozciągania długość nanorurki może powiększyć się do 40 %, bez naruszenia jej struktury.)
-Rewelacyjny przewodnik prądu – wiązanie podwójne (Mogą przewodzić prąd o bardzo dużej gęstości, ponieważ mają bardzo mały opór właściwy)
- przewodzenie ciepła lepiej niż diament
Wkładając nanorurki o różnych średnicach jedną w drugą, otrzymamy nanorurkę wielościenną.
Dzięki wiązaniu podwójnemu możemy modyfikować ściany boczne nanorurek rozrywając je.
- zabezpieczają mózg przed negatywnymi skutkami udaru mózgu
- ZŁOTE NANORURKI- wykrywanie i obrazowanie komórek nowotworowych, jak również ich niszczenie
- Kable z nanorurek
- Pojemniki na wodór
- odzież - garnitur
- Kosmiczna winda
- Głośniki z nanorurkami
5. SZKŁA
Szkło - materiał nieorganiczny powstały wskutek stopienia, a następnie ochłodzenia osiągany przez powstrzymanie krystalizacji, w wyniku szybkiego chłodzenia w zakresie temperatury krzepnięcia nazywane przechłodzoną cieczą. Szkło pod względem swojej nieuporządkowanej struktury zbliżone jest do cieczy, natomiast dzięki sztywności oraz kruchości do ciała stałego.
· szkła z dodatkiem jonów srebra - redukuje bakterie
szkło samoczyszczące - powierzchnia szkła samoczyszczącego pokryta jest powłoką z dwutlenku tytanu.
Powłoka ta wykazując właściwości katalityczne powoduje rozkład zebranych na szkle organicznych zanieczyszczeń.
· szkło z powłoką zol-żel - z dwutlenkiem tytanu, krzemu, odbija mniej niż 1% światła, nie zmienia kolorów widzialnych za szybą, niemal przezroczyste, trwałe
· &#x...
baloniasz171