Skupenské stavy látek

1. Skupenské stavy látek

2. Mezimolekulární síly

3. Interakce iont-dipól • Např. hydratační (solvatační) interakce mezi Na+ (iont) a molekulou vody (dipól). • Jde o nejsilnější mezimolekulární (nevazebnou) interakci.

4. Interakce dipól-dipól • Interakce mezi dipóly dvou stejných nebo i různých polárních molekul. • Slabší než interakce iont-dipól.

5. Disperzní síly (Londonovy, indukované dipóly) • Nejslabší mezimolekulární interakce. • Fluktuací elektronů v elektronových obalech vznikají okamžité dipóly, které indukují vznik dipólu v okolních molekulách. • Polarizovatelnost je míra snadnosti s jakou se v elektronovém obalu indukují dipóly. U atomů obvykle roste s počtem elektronů, resp. s molární hmotností.

6. Vodíková vazba • Speciální případ dipól-dipólové interakce. • Velmi silná interakce, nejsilnější z tzv.van der Waalsových interakcí (vodíková vazba, dipól-dipól, Londonovy síly). • Vodíková vazba se projevuje u molekul kde je H vázán na elektronegativní prvek (zvláště F, O, N). Srovnání bodů varu podobných sloučenin prvků 4.-7. periody

7. Vodíková vazba, srovnání vazebných sil a intermolekulárních interakcí • K vypaření 1 molu vody je třeba 41 kJ (intermolekulární) • K rozrušení všech vazeb O-H v 1 molu vody je třeba 930 kJ (intramolekulární)

8. Maximum hustoty 40C Anomální vlastnosti vody: hustota Důsledek: led má nižší hustotu než kapalná voda

9. O O S Kvalitativní odhad mezimolekulárních interakcí Př.: Jaký typ nebo typy mezimolekulárních interakcí se uplatňují u následujících látek? HBr CH4 HF SO2

10. při 1 atm CO2 (s) CO2 (g) Změna skupenství: fázový diagram Fázový diagram vymezuje podmínky za kterých látka existuje v tuhé, kapalné popř. plynné fázi. Fázový diagram CO2

11. Křivka zahřívání

12. Vlastnosti plynů • Zaujímají objem a tvar nádoby. • Jde o nejstlačitelnější formu hmoty. • Všechny plyny jsou navzájem zcela mísitelné. • Hustota plynů je nižší než kapalin nebo tuhých látek. • Stlačitelnost plynů v závislosti na teplotě popisuje stavová rovnice ideálního plynu: • n: látkové množství, R: plynová konstanta (8.314 J·K-1·mol-1) • Př.: Argon je inertní plyn používaný v žárovkách k ochraně vlákna před vypařením. Žárovka, která obsahuje argon při 1.20 atm a 18°C,je zahřáta na 85°C. Jak se přitom změní tlak argonu (v atm)? PV = nRT

13. Vlastnosti kapalin: povrchové napětí Povrchová energieje energie potřebná ke zvětšení povrchu kapaliny o jednotkovou plochu. Čím silnější jsou mezimolekulární interakce, tím vyšší je povrchová energie, resp. povrchové napětí.

14. Vlastnosti kapalin: smáčení Kapilární elevace (smáčení, převládají adhezní síly)nastává pokud molekuly kapaliny a materiálu mají podobný charakter. Kapilární deprese(nesmáčení , převládají kohezní síly) nastává při značné odlišnosti charakteru molekul kapaliny a materiálu.

15. Vlastnosti kapalin: viskozita Viskozitaje měřítkem odporu kapaliny k toku. Čím silnější jsou mezimolekulární interakce, tím vyšší je viskozita.

16. H2O (l) H2O (g) Vlastnosti kapalin: tenze Tlak nasycené páry (tenze) je tlak páry v rovnovážném systému ve kterém látka existuje v kapalné i plynné fázi. počátek rovnováha

17. Vlastnosti kapalin: bod varu Bod varu je teplota při které se tlak nasycené páry vyrovná vnějšímu tlaku.

18. uzlový bod mřížky Tuhé látky: struktura Krystalická tuhá látka vykazuje rigidní prostorové uspořádání atomů, molekul nebo iontů. V krystalu se opakuje tvar elementárního rovnoběžstěnu (jednotkové/základní buňky). V uzlových bodech jsou atomy, molekuly nebo ionty jednotková buňka a její opakování ve 3D

19. Základní typy jednotkových buněk

20. Variace základních tvarů: kubická mřížka

21. Určení struktury krystalů: rentgenová difrakce

22. Braggova rovnice rozdíl vzdáleností = 2d sinq = nl BC + CD =

23. n λ = 2d sin θ n = 1 θ = 14.170 λ = 0.154 nm = 154 pm 1 x 154 pm = 2 x sin14.17 n λ 2sin θ = 314.0 pm d = Difrakce: příklad Rentgenové paprsky o vlnové délce 0.154 nm se odrážejí od krystalu pod úhlem 14.170 (pro n = 1).Jaká je vzdálenost (v pm) mezi stěnami jednotkové buňky v krystalu?

24. Tuhé látky: iontové krystaly • V uzlových bodech mřížky anionty a kationty • Silné elektrostatické interakce (iontová vazba) • Obvykle tvrdé, křehké, vysoký bod tání • Špatné vodiče tepla a elektřiny CsCl ZnS CaF2

25. atomy uhlíku Tuhé látky: kovalentní krystaly • V uzlových bodech mřížky atomy • Pevné kovalentní vazby • Obvykle tvrdé, vysoký bod tání • Špatné vodiče tepla a elektřiny grafit diamant

26. Tuhé látky: molekulové krystaly • V uzlových bodech mřížky molekuly • Slabé mezimolekulární interakce • Obvykle měkké, nízký bod tání • Špatné vodiče tepla a elektřiny

27. jádro a vnitřní elektrony mobilní “elektronový oblak” z valenčních elektronů Tuhé látky: kovové krystaly • V uzlových bodech mřížky atomy kovu • Kovová vazba mezi atomy • Různá tvrdost i body tání • Dobré vodiče tepla a elektřiny Průřez krystalem kovu

28. Krystalové mřížky kovů

29. Amorfní látky V amorfní tuhé látce nelze najít opakované, dobře definované prostorové uspořádání. Prostorovou strukturou se podobají amorfní tuhé látky kapalině.Na křivce zahřívání nevykazují bod tání (tají v rozmezí teplot). krystalický křemen (SiO2) nekrystalické křemenné sklo

30. Vysokoteplotní supravodiče