Obiectul disciplinei CHIMIE Reamintirea noiunilor de chimie anorganic sau chimie-fizic, necesare nelegerii fenomenelor fizico-chimice specifice materialelor de construcii, n relaie cu caracteristicile acestora: structura substanelor; stri de agregare i transformrile lor; sisteme de substane (sisteme disperse) i fenomene de interfa; noiuni de citetic chimic;

I.Structura atomuluiI.1.Atom. Element chimic. Izotopi

Mult vreme s-a crezut c materia este alctuit din particule extrem de mici, indivizibile, numite atomi. Descoperirile tiinifice din domeniul fizicii i chimiei de la nceputul secolului trecut: descrcri electrice n gaze rarefiate, emisiile de electroni din metale incandescente, radioactivitatea etc. au dus la concluzia c: atomul este divizibil i are o structur complex. Atomul este alctuit din particule de dimensiuni foarte mici: protoni, neutroni, mezoni, electroni. Toate particulele care alctuiesc un atom se numesc particule elementare, iar protonul, neutronul i electronul sunt considerate particule fundamentale.

Atomul (modelul Bohr - Sommrfeld) Micarea periodic sub influena unei fore centrale duce la orbite eliptice, cu nucleul aezat n unul din focare.en+ enucleu protoni neutroni

nveli de electroni

Protonii i neutronii formeaz partea central a atomului, nucleul i de aceea se numesc nucleoni. Electronii se rotesc n jurul nucleului cu viteze foarte mari, formnd nveliul electronic. n atom numrul electronilor din nveliul electronic este egal cu numrul protonilor din nucleu.

Numrul protonilor (sarcinilor pozitive) din nucleu se noteaz cu Z i se numete numr atomic. Specia de atomi cu acelai numr atomic Z formeaz un element chimic.

Masa unui electron este foarte mic, aproape neglijabil n comparaie cu masa unui proton sau neutron. Cum protonii i neutronii, particule grele, se afl n nucleu, nseamn c masa atomului este concentrat n nucleu.

Suma dintre numrul de protoni i numrul de neutroni din nucleu poart numele de numr de mas i se noteaz cu A.Deoarece masele electronilor sunt neglijabile i notnd cu cu N - numrul neutronilor din nucleu, atunci numrul de mas al unui atom este dat de relaia:

A=Z+N

12

C

Exist atomi care, dei au acelai numr atomic (Z) au numr de mas diferit (A); ei se numesc izotopi (n grecete isos=acelai; topos=loc). Izotopii ocup acelai loc n sistemul periodic. Izotopii sunt specii de atomi cu acelai numr atomic (acelai numr de protoni) dar cu numr de mas diferit (numr diferit de neutroni). Un izotop se noteaz prescurtat prin simbolul elementului, n stnga lui fiind scrise: jos numrul atomic iar sus numrul de mas. Uneori se indic numai numrul de mas .

Masa atomic relativ a oricrui element se exprim n raport cu a 12-a parte din masa izotopului 12C (unitate atomic de mas, notat u.a.m.). Sunt multe elemente n natur formate din izotopi: putem spune c majoritatea elementelor chimice sunt amestecuri, n anumite proporii, de izotopi. De exemplu, n cazul elementului carbon s-au identificat 7 izotopi: 10C; 11C; 12C; 13C;14C; 15C; 16C.

Electronii care formeaz nveliul unui atom sunt grupai n straturi electronice notate cu numerele 1,2,3,... 7 sau cu litere K, L, M, N, O, P, Q. Numerotarea straturilor se face dinspre nucleu spre exterior. Energia electronilor este cu att mai mic cu ct sunt mai apropiai de nucleu, astfel nct electronii cu energia cea mai mic se afl n stratul K iar cea mai mare energie o au electronii din ultimul strat, numit i strat de valen. Fiecare strat este format din unul sau mai multe substraturi.

I.3. OCUPAREA CU ELECTRONI A STRATURILOR I SUBSTRATURILOR Distribuia electronilor unui atom n straturi i substraturi se numete configuraie electronic. S-a constatat experimental c electronii tind s aib energie ct mai mic, adic s ocupe n atom locuri ct mai apropiate de nucleu. Aceast tendin este ns limitat, deoarece un strat nu poate fi ocupat dect un numr determinat de electroni. Notnd numrul stratului cu n, numrul maxim de electroni dintr-un strat este dat de relaia: Nr. e- = 2n2 Astfel: stratul K conine maximum 2 electroni; stratul L conine maximum 8 electroni; stratul M conine maximum 18 electroni; stratul N conine maximum 32 electroni.

PERIODICITATEA PROPRIETILOR ELEMENTELOR

Cercetnd sistemul periodic al elementelor, se observ c unele proprieti variaz n mod continuu proprieti neperiodice (numrul atomic, masa atomic), iar altele variaz dup o anumit periodicitate proprieti periodice (proprietile chimice i unele proprieti fizice).

Proprieti periodice.1. Proprieti fizice Razele atomice cresc n grup de sus n jos, o dat cu creterea numrului de straturi. n perioade, raza atomic scade de la elementul din grupa I la cel din grupa a VIIa. Volumele atomice variaz similar cu razele atomice.

Razele ionilor pozitivi i negativi cresc n grup de sus n jos, n acelai sens cu razele atomice. Razele ionilor pozitivi scad n perioad de la grupa IA la grupa a III-a A, ionii metalelor din grupa IA au cele mai mari raze dintre ionii pozitivi ai metalelor din perioada respectiv. Razele ionilor negativi scad n perioad de la stnga la dreapta.

2. Proprieti chimice Valena elementelor este o alt proprietate care variaz periodic (dei exist i excepii). n combinaiile cu elementele mai electonegative dect ele, strile de oxidare maxim ale elementelor sunt pozitive i egale cu nr. grupei (A sau B din S.P.). n combinaiile cu elementele mai electropozitive dect ele, strile de oxidare maxim ale elementelor sunt negative i egale cu diferena dintre opt i numrul grupei de care aparine elementul n sistemul periodic.

Tendina de a ceda electroni - caracterul electropozitiv (manifestat de elementele cu caracter metalic) crete n grup odat cu masa atomic i scade n perioad cu numrul grupei. Caracterul electronegativ (manifestat de elementele cu caracter nemetalic) scade n grup odat cu creterea masei atomice i crete n perioad cu numrul grupei (de la stnga la dreapta). H4SiO4 H3 PO4 H2 SO4 HClO4acid ortosilicic acid fosforic acid sulfuric acid percloric

tria acizilor crete

II. LEGTURI CHIMICE Teoria electronic a valenei a lmurit n mod raional stabilitatea i proprietile speciale ale configuraiilor electronice complete de dublet i de octet. S-a fundamentat principiul c transformrile chimice ale atomilor sunt datorate tendinei acestora de a-i modifica stratul exterior de electron, astfel nct s dobndeasc configuraie de gaz rar. Configuraia electronic a gazelor rare este foarte stabil. Atomii care au configuraie diferit de acestea, deci mai puin stabil, manifest tendina s i-o stabilizeze. Dup modul cum se realizeaz configuraia de gaz rar, se deosebesc: electrovalena i covalena.

II.1. LEGTURA IONICLegtura rezultat prin transfer de electroni este cunoscut sub numele de legtur ionic sau electrovalent, iar proprietatea atomului de-a forma o astfel de legtur se numete electrovalen. Ea este determinat de numrul de electroni pe care atomul i poate primi sau ceda. Acest tip de legtur se ntlnete la compuii formai din elemente cu caracter chimic opus: un metal (capabil s cedeze electroni) i un nemetal (capabil s accepte electroni).

Exemplu: n reacia sodiului cu clorul fiecare atom tinde s-i formeze configuraia stabil a gazului rar cel mai apropiat: atomul de sodiu cedeaz electronul de pe ultimul strat i devine ion pozitiv de sodiu: Na - 1eNa+ atomul de clor accept un electron i devine ion negativ ion negativ de clor: Cl + 1eCl-

Cristal ionic de NaCl - clorur de sodiu, care cristalizeaz n reea cubic, n nodurile creia se gsesc ioni de Na+ care alterneaz cu ioni de Cl-

Proprietile substanelor ionice Starea de agregare: la temperatur obinuit substanele ionice sunt solide. Punctul de topire: legtura ionic este o legtur puternic; pentru a rupe o astfel de legtur ce se stabilete ntre ioni de semn contrar, este necesar o cantitate mare de energie. Din aceast cauz compuii ionici au puncte de topire i de fierbere ridicate. Cu ct fora de atracie dintre ioni este mai puternic, cu att punctul de topire este mai ridicat.

Tria legturii ionice, deci i valoarea punctului de topire crete cu diferena dintre caracterul electrochimic al elementului: NaBr7400C

NaCl8010C

NaF9920C

Creterea punctului de topire

Comportarea la lovire: sub aciunea unei fore exterioare, prin lovire, un cristal ionic se sfrm n cristale mai mici este casant. Aceasta se explic prin faptul c sub aciunea unei fore exterioare, planele de ioni se deplaseaz astfel nct la un moment dat ionii de acelai semn din planele vecine se apropie mult unii de alii i astfel iau natere fore de respingere care duc la spargerea cristalului n fragmente mai mici. Solubilitatea: substanele ionice sunt solubile n solveni polari, cum este apa. Conductibilitatea electric: n stare solid ionii ocup poziii fixe n cristal. Aceste poziii sunt determinate de legtura electrovalent, care este o legtur puternic. Din acest motiv, sub aciunea cmpului electric, ionii nu se deplaseaz, curentul nu trece prin cristale. n topitur sau n soluie, ionii prsesc poziiile fixe, devin mobili, se mic liber i se pot deplasa spre electrozi; astfel devine posibil trecerea curentului electric.

II.2. LEGTURA COVALENT Combinaiile rezultate n urma punerii n comun a unor perechi de electroni ntre doi atomi se numesc combinaii covalente. Legtura format datorit participrii n comun a electronilor provenii de la doi atomi diferii se numete legtur covalent sau omeopolar sau atomic, iar proprietatea atomului de-a forma o astfel de legtur se numete covalen.

2.1. Legtura covalent polar Cnd legtura covalent se formeaz ntre doi atomi diferii (HF, HCl, H2O, NH3) - atomul mai electronegativ atrage mai puternic electronii pui n comun i-i menine mai aproape de nucleul su. Molecula este mai alungit, are doi poli i se numete molecul polar (dipol). ntruct electronii pui n comun nu sunt complet deplasai spre atomul cu caracter electronegativ (ceea ce ar corespunde unei ionizri), sarcinile care apar n dipol nu au valoare ntreag, ci fracionar; pentru a se nota astfel de sarcini se utilizeaz notaia + i -.

2.2. Legtura covalent nepolar n cazul moleculelor diatomice de gaze cu atomi identici: H2, O2, Cl2, N2 se realizeaz legturi covalente nepolare. Exemplu: molecula diatomic de hidrogen se formeaz prin legtur covalent nepolar. Atomul de hidrogen are n orbitalul 1s un singur electron necuplat; doi atomi de hidrogen (care au spin opus) pun n comun fiecare cte un electron, realizndu-se o covalen printr-un dublet comun de electroni: H + H H:H

3. REELE COVALENTE (ATOMICE)Substanele solide care formeaz reele atomice au n nodurile reelei atomi unii ntre ei prin legturi covalente. Astfel, n cazul cristalului de diamant, format din atomi de carbon, atomii din reea se unesc prin legturi covalente; fiecare atom de carbon pune n comun cei patru electroni de valen cu ali patru atomi vecini. Celula elementar a diamantului este un cub.

Legturile covalente sunt orientate n spaiu, sunt rigide i sunt mai puternice dect legturile ionice; aceste caracteristici explic proprietile substanelor construite din reele atomice: duritate mare, puncte de topire ridicate, insolubilitate n ap i-n ali solveni, prost conductoare de cldur i electricitate. Pentru exemplificare cteva proprieti ale diamantului: punct de topire ridicat; duritate foarte mare (10 pe scara Mohs); densitate mare (3,5 g/cm3); nu conduce cldura i nici curentul electric; insolubil n ap, alcool, sulfur de carbon; reactivitate chimic foarte mic.

O alt form cristalin sub care se prezint carbonul este grafitul. Acesta are un tip special de reea atomic, numit reea stratificat. Reeaua stratificat a grafitului este o reea atomic hexagonal format din planuri paralele de atomi de carbon (figura 2). S-a determinat c atomii de carbon dintr-un plan ocup colurile unor hexagoane regulate i fiecare atom se leag covalent de ali trei atomi de carbon, unul dintre electronii de valen rmnnd liber i mobil. ntre atomii de carbon din acelai plan se manifest legturi covalente puternice, n timp ce ntre atomii de carbon situai n planuri paralele suprapuse legturile sunt slabe.

Proprietile grafitului sunt determinate sunt determinate de aceeai structur cristalin: duritate mic (1 pe scara Mohs) din cauza distanelor mari i a forelor de legtur slabe dintre straturi; densitate mai mic dect a diamantului (2,2g/cm3); las urme pe hrtie i cliveaz deoarece ntre planurile paralele forele de legtur sunt slabe i este posibil alunecarea planurilor; conduce curentul electric datorit electronilor liberi mobili existeni n planurile cu cicluri hexagonale; reactivitate mai mare dect a diamantului.

Diamantul i grafitul sunt substane formate din aceeai specie de atomi (de carbon), dispui ns diferit n reeaua cristalin. Acest aranjament diferit al atomilor n cristal confer proprieti diferite substanelor respective. Caracteristica unor elemente de a exista n dou sau mai multe forme (sisteme de cristalizare), cu proprieti diferite se numete alotropie.

4. LEGTURA METALIC. REELE METALICE Prin metode fizice moderne s-a demonstrat c metalele au structur cristalin. Majoritatea metalelor cristalizeaz astfel nct fiecare atom s fie nconjurat de numrul maxim de atomi pe care-i permite geometria cristalului, iar ntreg ansamblul su s ocupe cel mai mic volum posibil. Astfel, n cristalele compacte ale multor metale, fiecare atom este nconjurat, n imediata vecintate, de ali 12 atomi ( sau, pentru un numr redus de metale, de ali 8 atomi).

Majoritatea metalelor formeaz trei tipuri de reele cristaline: a) reele cubice centrate intern - n aceast reea, atomii metalului ocup vrfurile i centrul spaial al unui cub, astfel nct fiecare atom este nconjurat de ali opt atomi (litiul, bariul, sodiul, cromul etc.); b) reele cubice cu fee centrate n care atomii sunt dispui n vrfurile i centrele feelor unui cub; acest tip de reea corespunde unei structuri compacte, fiecare atom fiind nconjurat de 12 atomi (aluminiul, argintul, aurul etc.); c) reele hexagonale n care atomii ocup vrfurile unor prisme hexagonale, un atom metalic este nvecinat cu ali 12 atomi (magneziul, zincul etc.).

n cristalele metalice legtura dintre atomii metalelor este o legtur de tip special, numit legtur metalic Orbitalii care conin electronii nveliului exterior se contopesc, dnd natere unor orbitali care se extind pe toi atomii din cristal. Astfel, nivelurile superioare de energie se contopesc formnd aa - numitele benzi de energie. Electronii din aceste benzi, mai puin atrai de nucleu, sunt mai mobili i aparin n oarecare msur tuturor atomilor sunt electroni comuni ntregului cristal. Aceast structur explic proprietile caracteristice ale metalelor: luciu metalic, opacitate, duritate,

maleabilitate, ductilitate, termic i electric.

conductibilitate

Metalele formeaz reele compacte i sunt electropozitive. Atraciile electrostatice dintre electroni i ioni confer caracter de legtur ionic. Traiectoriile de micare permanent a electronilor de la un atom ctre altul, nvecinai, sunt similare unor orbitali moleculari, ceea ce confer legturii i caracter de covalen.

LEGTURI INTERMOLECULARE (FORE VAN DER WAALS) Molecule nepolare+

d0 = distan de echilibru;dmax = distana maxim; a) Fore de orientare; b) Fore de inducie;

c)Fore de dispersie (London).E = E0 + Ei + Ed

+

-

+

-

+

-

dmaxd0 R d

1/f(+ )

1/f(+ )

fore de orientare - Keeson

1/f(++ )

1/f- -)

fore de dispersie - London

fore inductive (polarizante) - Debye

Contribuia celor 3 componente depinde polaritatea i deformabilitatea moleculelor. La molecule mici, greu deformabile i puternic polare, predomin forele de orientare; la molecule cu polarizabilitate mare, predomin forele de dispersie; forele inductive, deoarece depind de polaritate ct i de deformabilitate, influeneaz n mai mic msur.

Legtura de hidrogenMolecula apei este foarte puternic polarizat, datorit protonului.H O H H O H H O H

Consecine: apa este mai dens dect gheaa; apa are capacitate mare de interaciune. Legtura de hidrogen este o legtur de natur electrostatic, caracteristic substanelor care conin n molecul atomi de hidrogen legai de atomi cu afinitate mare pentru electroni i cu volum mic ( F, Cl, O, N). Ex.: H F ........ H F ........ H F ....... H F Punile de hidrogen se stabilesc ntre atomul de hidrogen al unei molecule i atomul de hidrogen al moleculei vecine. Se formeaz astfel asociaii moleculare.

Legtura dipol dipol se ntlnete ntre moleculele polare (HCl, HBr, ap). Polii de semn contrar ai moleculelor polare se atrag prin fore de natur electrostatic. Cu ct polaritatea moleculelor este mai mare, cu att legtura va fi mai puternic. Este o legtur mai

slab dect cea de hidrogen.

COMPUI ORGANICI

n funcie de forma catenei, de numrul de valene cu care se leag n caten i de numrul de valene rmase disponibile, pentru alte legturi, structurile pot fi:

alcani

alchene

alchine

atomi de C legturi ntre C valene libere

arene

Prin legarea hidrogenului la valenele libere se obin HIDROCARBURILE

Alcanii sunt hidrocarburi saturate (aciclice sauciclice) se mai numesc hidrocarburi alifatice sauparafine. Formula lor este CnH2n+2 (CnH2n pentru cicluri). Sunt cele mai puin bogate n carbon. Acestea au catena liniar, ramificat sau ciclic: liniar: CH3 CH2 CH2- ... ... CH3 ramificat: CH3 CH2 CH- CH2 - ... ... CH CH3

ciclic:

CH2 H2C CH2 H2C CH 2 CH2 CH3

Alchenele sunt hidrocarburi nesaturate (aciclice sau ciclice) sunt caracterizate de existena uneia sau mai multor legturi duble n caten (care, bineneles, constituie o slbire i nu o cretere a stabilitii hidrocarburii). n aceste hidrocarburi se disting gruprile etilenice cu dubl legtur. Formula general a hidrocarburilor etilenice este CnH2n. Pot fi cu lan liniar sau ramificat: lan liniar: CH3 CH2 ... ... - CH= CH2 lan ramificat: CH3 CH2 ... ... CH2 - C = CH2 CH3

Alchinele (hidrocarburile acetilenice) - au formula general CnH2n-2. Hidrocarburile aromatice - clas extrem de important, cuprinde toate hidrocarburile a cror formul de structur prezint unul sau mai multe nuclee bezenice: seria cu un singur nucleu benzenic (seria benzenului C6H6 sau CnH2n-6)

seriile cu mai multe nuclee benzenice izolate, aa cum este difenilul C6H10 :

seriile cu nuclee benzenice condensate, aa cum este seria naftalinei:

Principalele grupri funcionale sunt: gruparea hidroxil (- OH) legat la un radical aciclic formeaz alcooli, iar legat la un radical ciclic formeaz fenoli compui hidroxilici; gruparea carbonil (C=O) formeaz aldehide i cetone compui carbonilici; gruparea carboxil (- COOH) formeaz acizii organici, substane denumite compui carboxilici; gruparea amino (- NH2) formeaz amine i amide. Substanele derivate pot reaciona ntre ele formnd: eteri prin eliminarea unei molecule de ap ntre dou molecule de alcooli; esteri prin combinarea unui alcool cu un acid; anhidride prin combinarea a dou molecule de acizi.

Polimerii sunt substane macromoleculare, de

natur organic, anorganic sau mixt. n industria materialelor de construcii se folosesc n special polimeri organici sau micti, deoarece n cursul fabricaiei numai acetia trec printr-o faz plastic, ceea ce uureaz prelucrarea lor. La materialele din polimeri utilizate n construcii nu plasticitatea constituie caracteristica fundamental, ci elasticitatea, flexibilitatea i rigiditatea lor, funcie de domeniul de utilizare. Substanele macromoleculare folosite se pot obine prin reacii de polimerizare sau policondensare.

n reacia de polimerizare monomerii se leag ntre ei, fr eliminare de substane secundare, astfel nct raportul dintre radicalii componeni se pstreaz neschimbat: n A - (A)n n (xA + yB) - [(A)x (B)y] n care A i B reprezint monomerii; n numrul de monomeri legai n macromolecul i se numete grad de polimerizare. Cnd monomerii sunt diferii, produsul de reacie se numete copolimer.

Exemple: polietilena (se folosete mai ales sub form de folii i de profile); policlorura de vinil (PVC n forma rigida este folosit la fabricarea elementelor de tubulatur i a profilelor); polistirenul (n stare dens poate fi colorat i se folosete la fabricarea elementelor decorative; n stare expandat este unul din cele mai eficiente materiale termoizolatoare).

n reacia de policondensare, pentru formarea macromoleculei, monomerii pun n libertate atomi sau radicali care vor forma o substan secundar D: n (A + B) - (C)n + n D Ca exemplu se poate da policondensarea fenolului cu aldehide (n special cu formaldehid). n condiii energice (n prez. H2SO4, temperaturi ridicate) se obine o rin numit novolac (lacuri pentru lemn). n cataliza bazic, fenolul reacioneaz sub form de ion fenolat, mult mai reactiv. Depinznd de condiiile de lucru se obin alcooli hidroxobenzilici sau rini (resoli, resit, bachelithidroizolarea placajelor folosite drept cofraje pentru betoane).

Dup forma macromoleculelor constituente polimerii sunt: liniari (cauciucul natural nevulcanizat, celuloza etc.); ramificai (o gam variat de polimeri sintetici ) spaiali sau tridimensionali (polimerii tridimensionali au o structur de lanuri macromoleculare reunite prin legturi chimice transversale)

POLIMERI proprietiLa materialele din polimeri utilizate n construcii nu plasticitatea constituie caracteristica fundamental, ci elasticitatea, flexibilitatea i rigiditatea lor, funcie de domeniul de utilizare. n funcie de proprieti, acetia se pot mpri n: elastomeri, formai din macromolecule monodimensionale i caracterizate prin elasticitate mare; plastomeri termoplastici, alctuii din macromolecule bidimensionale i care i mresc reversibil plasticitatea la nclzire; plastomeri termoreactivi, formai de asemenea din macromolecule bidimensionale, dar care la nclzire trec n structuri tridimensionale i devin rigizi.

Proprieti fizico chimice Proprietile fizico chimice ale acestor materiale depind de compoziie, structur, gradul de polimerizare i de orientare al macromoleculelor. De aceea unele din aceste proprieti variaz n limite destul de largi. Astfel, densitatea aparent poate fi cuprins ntre 15 2000 kg/m3. Rezult c unele materiale din polimeri sunt de dou ori mai uoare dect aluminiul i de 510 ori mai uoare dect oelul. De asemenea unii polimeri se caracterizeaz prin bune proprieti de izolare fonic, hidrofug i electric. Polimerii prezint o bun rezisten chimic, cu excepia unora care sunt solubili n solveni organici, ceea ce permite utilizarea lor la protecia unor materiale fa de diverse medii agresive.

Materialele din polimeri prezint ns i unele caracteristici nefavorabile: stabilitate termic redus (la 7080 oC polimerii termoplastici se nmoaie, iar cei termorigizi la 200 oC se descompun), coeficient de dilatare termic ridicat, de circa 215 ori mai mare dect a oelului (25*10-6 120*10-6) i proces de mbtrnire n timp. Unii polimeri, sub influena oxigenului atmosferic, a luminii i a cldurii, prezint fenomenul de mbtrnire, care se manifest prin pierderea elasticitii i plasticitii, concomitent cu creterea casanei materialului. Procesul de mbtrnire se manifest mai puternic la polimeri cu grad sczut de polimerizare, respectiv de policondensare. Pentru ntrzierea acestui proces, la fabricarea materialelor din polimeri se introduc diverse adaosuri.

Proprieti mecaniceCaracteristicile mecanice ale polimerilor depind de gradul de polimerizare (policondensare), compoziia chimic, structur, temperatur. S-a constatat c n funcie de natura polimerului, rezistena la compresiune Rc variaz ntre 1,7 i 2000 daN/cm2, rezistena la ntindere Rt ntre 90 i 900 daN/cm2, iar alungirile de rupere ntre 0,3 i 800%. Unii polimeri armai cu fibre de sticl (de exemplu poliesterii) ating rezistenele mecanice ale oelului de calitate. Se constat c rezistena la traciune crete foarte mult cu gradul de polimerizare, ns numai pn la o anumit valoare, dup care practic se menine constant. Polimerii rigizi au deformaii mici. Plastomerii obinuii prezint o zon de curgere i deformaii mari nainte de rupere. Prin nclzirea acestor polimeri, ei revin la poziia iniial i la o nou solicitare se comport similar cu plastomerii obinuii. Fenomenul acesta este denumit memorie plastic.

SILICAIISTRUCTURA SILICAILOR

Silicaii sunt sruri ai diferiilor acizi silicici, a cror compoziie chimic se poate reprezenta prin formula general

ySiO2zH2O

Silicaii pot fi naturali alctuiesc rocile i se folosesc ca materiale de construcii sau ca materii prime pentru industria materialelor de construcii, sau artificiali cum sunt cimenturile, produsele ceramice, sticla etc.

1.6. STRUCTURA SILICAILORClarke (1924) a evaluat compoziia chimic a scoarei terestre pe adncimea K de (16-20) km, obinnd urmtoarele procente de mas (numite clarkuri) 2,60% Na Na 2,64% alte Ca 0,36% 3,60% Fe O 5,10% 47,2% Al 8,80%

Si 27,6%61

8 elemente formeaz 99,64 % din scoara terestr, oxigenul i siliciul formnd 74,8%

Silicaii pot fi naturali alctuiesc rocile i sefolosesc ca materiale de construcii sau ca materii prime pentru industria materialelor de construcii, sau artificiali cum sunt cimenturile, produsele ceramice, sticla etc.

Silicea (SiO2) are structur cristalin (cuarul) i

reprezint constituientul de baz al rocilor; sub form amorf este prezent n cenuile vulcanice sau n rocile sedimentare (diatomit, tufuri).

Clark-urile, mari, ale Oxigenului (O) i Siliciului (Si), fac ca dioxidul de siliciu (SiO2) s se regseasc n majoritatea materialelor.Dei formula este SiO2, n realitate siliciul formeaz cu oxigenul o molecul spaial (tetraedric) n care siliciul ocup locul central i leag covalent 4 atomi de oxigen. Rezult c celula trebuie reprezentat ca o molecul cu 4 valene libere:O O O

Si O

SiO4 4

Valenele libere confer capacitatea de a lega atomi de hidrogen (H), formndu-se ACIZII SILICICI, care, prin policondensare (cu eliminare de ap), trec n formele:

H4SiO 4 ortosilicic

H6Si2O 7 pirosilicic

H2SiO3 metasilicic

H2Si2O5 disilicic,

pn la eliminarea compet a apei, rezultnd

SiO 2 n

Dac n structura acizilor silicici, x atomi de aluminiu (Al) nlocuiesc atomi de Si, se obine un macro-anion de forma:

Sinx AlxO2n x

care are capacitatea de a lega ali cationi, formnd SILICO-ALUMINAI ce formeaz mineralele numite FELDSPAI Na 2O Al2O3 6SiO 2 feldspat sodic - albit CaO Al2O3 2SiO 2 feldspat calcic - anortit K 2O Al2O3 6SiO 2 feldspat potasic - ortoclaz Apele carbogazoase pot nlocui cationii metalici, transformnd felspaii n minerale argiloase:

mSiO 2 Al2O3 pH2ODac: m = 4 i p = 1, mineralul se numete MONTMORILLONIT m = 2 i p = 2, mineralul se numete CAOLINIT

Comparaie schematic ntre cristalul de SiO2 (cuar) i SiO2 amorf (sticl silicioas). Structura este tridimensional. Cuarul are punctde topire de 16000C, cnd devine un lichid viscos (multe din legturile SiO sunt rupte i cuarul devine amorf).

Structurile izolate ale compuilor siliciului pot fi formatedintr-un singur tetraedru sau mai muli, legai prin puni de oxigen, structuri prezente n olivine ( silicai de Ca i Mg) i se gsesc n rocile magmatice (folosite la fabricarea crmizilor refractare). Unele varieti frumos colorate sunt folosite la lucrri ornamentale.O

OSi

O

O

Mulitul ce apare n produsele ceramice, conferindu-le rezistene mecanice i chimice, are structura chimic 3Al2O32SiO2 i este format din tetraedri izolai i octoedri izolai.

Structura lan se formeaz prin unirea punilor deoxigen ale tetraedrilor, iar structura band prin unirea a dou lanuri de tetraedri (ex.: hidrosilicaii de Ca i Mg, componeni ai azbestului). Structura lan

Structura band

Structura startificat se realizeaz din asocierea nelimitat, n plan, a structurilor band (este format din tetraedrii comasai n ase sub form de inele). Aceast structur o ntlnim la mic (K2O3Al2O36SiO22H2O) i la ali doi componeni des ntlnii n argile: caolinul(2SiO2Al2O32H2O) i montmorillonitul (4SiO2Al2O3H2O). Structura spaial este format din inele de tetraedrii, care se leag prin intersectarea reciproc n toate vrfurile. Aceste structuri apar la cuar (inele formate din 6 tetraedrii) i la feldspai (inelele sunt formate din 4 tetraedrii).