Практикалық сабақ №1 Заттың құрылымы. Құрылыс материалдарындағы химиялық байланыстың табиғатын анықтау.

Сабақтың мақсаты: қатты, аморфты және сұйық заттардың құрылысы, қатты заттардағы химиялық байланыстың табиғаты жайлы ілімдерге ие болу.

Құрылыста қолданылуы түрлі мақсаттағы және құрылымы түрлі заттар қолданылады. Олардың кейбіреулері, мысалы гранит, базальт, әктас сияқты тау жыныстары табиғатта өте кең таралған, олар көп мөлшерде және тек механикалық өңдеуден кейін ғана қолданылады.

Кейбір табиғи материалдарды түрлі жолмен өңдей отырып, олардан табиғи немесе жасанды құрылыс материалдарын алады.

Көптеген табиғи материалдар жоғары температураның әсерінен, түрлі химиялық өзгерістерге ұшырап, жаңа материалдар түзеді (керамика, шыны, тұтқыр заттар). Күйдірілмейтін құрылыс материалдарын химиялық жолмен де алуға болады.

Бұл материалдардың әр бірінің химиялық құрамы өте күрделі. Қарапайым деп есептелетін кварц құмының өзі, табиғатта таза түрінде кездеспейді және негізгі жыныстың үгітілуі нәтижесінде түзілген сазды материалдар мен темір оксидтерінің қосындысынан, слюда мен басқа материалдардың қоспаларынан тұрады. Материалдарды дұрыс қолдану үшін олардың негізгі қасиеттерін білу қажет. Ал заттың қасиеті оның сандық және сапалық құрамына, макро- және микроқұрылымына, құрылымдық деңгейіне және затты алу кезіндегі кинетикалық және термодинамикалық жағдайларға тікелей тәуелді болады.

Құрылыс материалдарын алу қатты материалдарды қайта өңдеумен тікелей байланысты.

Қатты дене – сыртқы деформациялық күштердің әсерінен өзінің пішіні мен көлемін сақтайтын заттың агрегаттық күйінің бірі. Қатты заттардың қасиеттері (беріктігі, қатаңдығы, жылусыйымдылығы, балқу температурасы т.б.) заттың құрылымы және ондағы химиялық байланыстың табиғаты мен беріктігіне тікелей байланысты.

Химиялық байланыстың бірнеше түрлері бар: ковалентті, иондық, металдық, сутектік. Химиялық байланыстың табиғатын атомдар арасындағы күштердің сипатын оқып үйрену арқылы ғана түсінуге болады.

Қосылыстың беріктігін химиялық байланыс энергиясымен сипаттайды. Химиялық байланыс энергиясы затты құрам бөліктеріне ажырату үшін жұмсалатын жұмысқа тең, яғни . Байланыс энергиясының шамасына қарай заттың қасиеті жайлы қорытынды жасауға болады (1.1 - кесте).

Химиялық байланыс энергиясы көп болған сайын, байланыс та берік болады және соған сәйкес технологиялық процесс кезінде ол затты өңдеуге көп шығын жұмсалады.

Ұсынылатын әдебиеттер:

1. Т.В. Кузнецова, И.В. Кудряшев, В.В. Тимашев – Физическая химия вяжущих материалов-М: Высшая школа 1989-384с.

2. Ю.М. Бутт, М.М. Сычев; В.В. Тимашев –Химическая технология вяжущих материалов -М: Высшая школа 1980.

3. В.Б. Ратинов, Ф.М. Иванов Химия в стр.

Өзін-өзі бақылау сұрақтары.

1. Заттардың атомдық құрылысы жайлы ұғым.

2. Атомның құрылысы.

3. Молекуланың құрылысы.

4. Химиялық байланыстың негізгі типтері, олардың ерекшеліктері.

5. Кристалды, аморфты қатты денелердің құрылысы.

6. Қатты денелердегі кристалл торларының түрлері.

7. Кристалл торындағы дефектер жайлы ұғым, дефектердің қатты денелердегі физика-химиялық прцестерге әсері.

8. Тұтқыр заттар, шыны, керамика, бетон толтырғыштары өндірісіндегі шикізаттық материалдардың құрылымы мен қасиеттері.

Практикалық тапсырма.

1. 1.1-кестедегі мәліметтерге сүйене отырып кальций, алюминий, кремний қосылыстарының химиялық байланыс энергиялары негізінде қасиеттерін болжау.

2. Табиғи материалдардың химиялық және минералогиялық құрамын зерттеу бойынша есептер шығару.

Есеп №1

Са, О, Mg ,Si, H, Na, K, S, C элементтерінің атом құрылысын және электрондық конфигурациясын сипаттап жазыңдар.

Есеп №2

СаСО₃, MgСО₃, СаSiО₃, Na₂СО₃, СаSО₄, қосылыстарының структуралық формулаларын жазыңдар.

Есеп №3

Тас материалдың химиялық құрамы төмендегідей: СаО - 20%, SiО – 55%, Аl₂О₃ – 5%. 1000⁰ температурада қыздыру кезінде масса жоғалту – 20%. Тұз қышқылымен өңдеу кезінде кальций карбонатының бар екекндігі анықталды. Талдау нәтижелері материалдың құрамында СаСО₃-тан басқа кальций бар қосылыстардың жоқ екендігін көрсетті. Зерттелетін материалдың аталуын анықтауға мүмкіндік беретін минералогиялық құрамын анықтаңдар.

Есеп №4

Гранитті зерттеу арқылы оның құрамы анықталды: кварц 32%, дала шпаты мен слюда 10%. Слюданың құрамында 50% кремнезем және 30% глинозем бар екендігі белгілі болса, граниттің құрамындағы кремнезем мен глиноземнің массалық үлесін анықтаңдар(%). Граниттің құрамында қай химиялық қосылыстың үлесі көп.

Есеп №5

Талдау нәтижесінде табиғи тас үлгісінің химиялық құрамы төмендегідей екендігі анықталды: СаО = 0,70%, SiО₂ = 71,97%, Аl₂О₃ = 16,46%, Nа₂О = 2,95%, К₂О = 5,54%, Н₂О = 2,42%. Қосымша минералогиялық талдау нәтижесінде тастың құрамында слюда, ортаклаз, альбит, анортит бар екендігі анықталған. Жеке минералдардың % алғандағы мөлшерін анықтаңдар.

1.1 кесте - Химиялық байланыс энергиясы, КДж/моль