KLASIFIKACIJA MATERIJALNIH SISTEMA
1
Dva kriterijuma za podelu:
- stepen čistoće, to jest sastav,
- homogenost, odnosno heterogenost sistema.
MATERIJA ??????????
- fizičko polje (električno, magnetno, gravitaciono ...)
- materija
MATERIJA ima masu i oblik
(možemo je osetiti svojim čulima)
2
MATERIJA – postoji u tri agregatna stanja:
ČVRSTO
TEČNO
GASOVITO
PLAZMA!
Čvrsto - ima stalnu zapreminu i definisan oblik
Tečno - ima stalnu zapreminu, a promenljiv oblik koji
odgovara obliku suda u kojem se nalazi
Gasovito - nema ni stalnu zapreminu ni stalan oblik - zauzima
3
celu zapreminu suda u kojem se nalazi
Supstance (elementi i jedinjenja) imaju konstantan hemijski
sastav i tačno određena fizička i hemijska svojstva.
Smeše se sastoje od dve ili više supstanci, a njihova
svojstva zavise od sastava – udela komponenata.
Komponente zadržavaju svoja svojstva!
Stepen čistoće: 98 %, 99,5 %, 99,99 %, 99,9999 %,
>98,5 %, 99+,
tehnički, purum, puriss, p.a., za hromatografiju itd.
HEMIJSKI ELEMENT
Makroskopski pogled
Sastoji se od atoma iste
vrste (istog atomskog
broja, Z)
118 elemenata!
Mikroskopski pogled
Gradivna jedinka su
najčešće atomi (npr. metali,
plemeniti gasovi), mada
mogu biti i molekuli (npr. O2,
Cl2, N2, P4, S8, Cn ili C∞) 4
HEMIJSKO JEDINJENJE
Makroskopski pogled
Sadrži više elemenata
povezanih hemijskim
vezama
SMEŠE
Mikroskopski pogled
- molekuli (H2O)
- joni (Na+Cl-), formulska
jedinica
- atomi (intermetalna
jedinjenja, Al12Mo)
- HOMOGENE:
jedna faza,
uniformna raspodela komponenata,
molekulska disperzija, čestice < 1 nm.
- HETEROGENE:
više faza (fazna granica),
neuniformna raspodela komponenata,
gruba disperzija, čestice > 100 nm.
Faza je prostor jasno definisanih granica i uniformnog svojstava 5
(u sva tri agregatna stanja).
Primeri HOMOGENIH smeša
čvrsto-čvrsto (legure)
tečno-tečno
bakar
tečno-gas
Voda i alkohol
tečno-čvrsto
mesing
cink
Mesing
(legura Cu i Zn)
Vazduh - smeša
gasova (vol. %)
(78 % N2, 21 % O2,
1 % Ar i 0,03 % CO2)
„Kisela voda”
(rastvor CO2 u vodi)
Morska voda
(rastvor NaCl i drugih
soli u vodi)
Benzin
6
Primeri HETEROGENIH smeša
CuSO4∙5H2O i pesak
Voda i ulje
Puter
Majonez
Mleko
7
METODE ZA RAZDVAJANJE SMEŠA
- rastvaranje (čvrsto-čvrsto, rastvorljivo-nerastvorljivo)
- sedimentacija i plivanje (čvrsto-tečno i čvrsto-čvrsto, gustina)
- filtriranje (čvrsto-tečno, veličina čestica)
- centrifugiranje (čvrsto-tečno, veličina čestica)
- uparavanje (čvrsto-tečno, t. ključanja)
- dijaliza (koloid – pravi rastvor, veličina čestica)
- flotacija (čvrsto-čvrsto, hodrofilno-hidrofobno)
- magnetna separacija (čvrsto-čvrsto, magnetno-nemagnetno)
- destilacija i frakciona destilacija (tečno-tečno, t. ključanja)
8
METODE ZA RAZDVAJANJE SMEŠA (nastavak)
- sublimacija (čvrsto-čvrsto, t. sublimacije)
- kristalizacija, prekristalizacija
i frakciona kristalizacija (čvrsto-čvrsto, rastvorljivost)
- efuzija ili frakciona difuzija (gas-gas, veličina čestica)
- hromatografija, gasna i tečna (sva agregatna stanja,
rastvorljivost, međumolekulske sile...)
- ...
m2
υ1
Grahamov zakon : =
m1
υ2
9
OSNOVNI HEMIJSKI POJMOVI
KOLIČINA SUPSTANCE – n (mera za brojnost čestica)
JEDINICA: mol
broj elementarnih čestica jednak broju atoma u 12 g 126 C
NA = 6,022∙1023 mol-1
mm
ma
-23
Mr =
m(O) = 2,657∙10 g
Ar =
1 12
1 12
m ( 6 C)
m ( 6 C)
12
12
1 12
u (a.j.m. ≡ a.m.u.) = m( 6 C) = 1,66 ⋅10−27 kg
12
1 stabilan izotop:
Be, F, Na, Al
IZOTOPI!
10 stabilnih izotopa: Sn
M - molarna masa atoma, molekula, ... (čestica)
jedinice: kg/mol (kg mol-1), g/mol (g mol-1)
Mr(H2O) = 18,02
Ar(C) = 12,011
M(H2O) = 18,02 g mol-1
M(C) = 12,01 g mol-1
10
MERENJA, TAČNOST I PRECIZNOST,
ZNAČAJNE CIFRE
Albert Ajnštajn: „Sve što znamo o stvarnosti proističe
iz eksperimenta i završava se njime”.
Hemija, fizika, biologija i ostale prirodne nauke su
eksperimentalne nauke!!! Šta to znači?
Skoro nikada ne znamo tačnu vrednost neke veličine
(uvek imamo neku grešku)!
Avogadrov broj (konstanta):
NA = 6∙1023 mol-1 (osnovna škola)
NA = 6,02∙1023 mol-1 (srednja škola)
NA = 6,022∙1023 mol-1 (fakultet)
NA = 6,022137(4)∙1023 mol-1 (najprecizniji eksperiment)
11
Relativna atomska masa kiseonika:
Ar(O) = 15,9994(3)
Ar(O) = 16,00
TAČNOST I PRECIZNOST
- merenja bliska „korektnim” (ili očekivanim) vrednostima su
tačna merenja (tačnost pokazuje slaganje)
- međusobno bliska merenja jesu precizna merenja (preciznost
pokazuje reproduktivnost)
Loša preciznost
i tačnost
Dobra preciznost
i tačnost
Dobra preciznost 12
i loša tačnost
Primeri:
Jedan sat – dva sata
Vaga – tehnička i analitička: 0,01 i ±0,0001 g
Statistika i verovatnoća (grane matematike)
- teorija grešaka, standardna devijacija, raspodele grešaka itd.
Greške se dela na:
- slučajne (moraju postojati u eksperimentu),
- grube ili omaške (obično ljudski faktor),
- sistematske (ugrađene u metodu, pokvaren instrument,
pitanje kalibracije i baždarenja itd.)
tačna vrednost srednja vrednost (62)
10
Broj studenata
8
odbačene
(nemoguće)
6
4
2
0
13
55
60
65
Godine profesora
70
75
Približni brojevi i značajne cifre!
NA = 6,022137(4)∙1023 mol-1
Pravila računanja sa približnim brojevima i pravila njihovog
zaokruživanja: Zbirka, vežbe, zadaci...
Inženjer mora stalno imati na umu da radi sa
eksperimentalnim podacima!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
14
Download

02_Materijalni sistemi.pdf