Intrebari Structura Materialelor

7/17/2019 Intrebari Structura Materialelor

http://slidepdf.com/reader/full/intrebari-structura-materialelor 1/4

1. Care sunt particulele subatomice?

electronii – sunt particule subatomice fundamentale care au sarcină electrică negativă (e=-1,60!10-1" C#, cu masa (me=",1!10-$1%g#&protonii – sunt particule subatomice fundamentale care

au sarcină electrică po'itivă (p=e=1,60!10-1" C# )i cu masa mp=1,6*$!10-* %g (este de aproape 1+$6 ori mai greu dectelectronul#&

neutronii – sunt particule subatomice din nucleul atomic,neutre din punct de vedere electric (n=0 C#, cu masa mn=1,6*!10-* %g.

. Care este structura unui atom?

$. Ce este numărul atomic ?

/umărul protonilor determină numărul atomic (notat cu #.

. Ce sunt i'otopii unui element cimic? 2rotonii )i neutronii creea'ă un nucleu atomic dens )i masiv, ei fiind numi3i )i nucleoni. 4n atom este format dintr-un nucleu

5nconurat de electroni. 7otalitatea electronilor care gravitea'ă 5n urul nucleului formea'ă 5nveli)ul electronic. /umărul electroniloreste egal cu cel al protonilor. 8in acest motiv atomul este neutru din punct de vedere electric. 8acă atomul cedea'ă sau acceptăelectroni, numărul electronilor )i al protonilor va fi diferit, iar atomul va deveni un ion po'itiv sau negativ. 9tomul este clasificat dupănumărul de protoni )i neutroni. /umărul protonilor determină numărul atomic (notat cu #, iar numărul neutronilor determină i'otopiiacelui element cimic(numărul de neutroni se notea'ă cu /#. :'otopii sunt specii atomice care au acela)i număr atomic, . /umărulneutronilor unui atom poate fi diferit pentru nucleele atomice ale aceluia)i element. 9stfel seformea'ă i'otopii. 9stfel se aunge lano3iunea de masă atomică relativă (notatăcu 9#. ;asa atomică relativă este o mărime adimensională care ne arată de cte orimasa unui atom este mai mare dect unitatea atomică de masă.

. Care sunt cele patru numere cuantice?

/ivelul energetic pe care se poate situa un electron este dat de patru numere cuantice< numărul cuantic principal (n#,numărul cuantic orbital (l#, numărul cuantic magnetic (m# )i numărul cuantic de spin (s#. rice combina3ie a acestor numere indică oanumită stare a electronului.

/umărul cuantic principal (notat cu n#, conform modelului lui >or, indică numărul straturilor electronice. @istă )aptestraturi electronice notate cu cifre de la 1 la *, sau cu litere (A, B, ;, /, , 2,#. Dtratul cu numărul 1 este cel mai apropiat denucleu. Cu ctnivelul de energie este mai 5nalt, cu att electronul va fi plasat pe un nivel mai 5ndepărtat de nucleu. lectronii de valen3ă, afla3i pecel mai 5ndepărtat 5nveli), au cea mai puternică influen3ă 5n comportarea cimică a atomului. /umărul ma@im de electroni dintr-unstrat este n.

/umărul cuantic orbital sau a'imutal (notat cu l# caracteri'ea'ă momentul cinetic al electronului, indicnd numărul de stărienergetice(substraturi# permise pentru fiecare strat electronic. 9cest număr poate lua valori 5ntregi cuprinse 5ntre 0 )i n-1 (sau s, p, d, f, g, #.

/umărul cuantic magnetic (notat cu m# determină orientarea 5n spa3iu a orbitalilor. 2oate lua lE1 valori (m=0, F1, F, G,Fl#.

/umărul cuantic de spin (notat cu s# define)te sensul de rota3ie al electronului 5n urul a@ei sale )i poate avea două valori

(E1H )i - 1H#. nergia electronului nu depinde de numărul cuantic de spin.

6. Ce este electronegativitatea?

lectronegativitatea )i electropo'itivitatea sunt proprietă3i calitative ale elementelor. le e@primă tendin3a atomilor de aatrage sau ceda electroni, transformndu-se 5n ioni negativi, respectiv ionipo'itivi.

lectronegativitatea repre'intă capacitatea unui atom dintr-o legătură cimică de a atrage de a atrage spre el electroniiparticipan3i la legătura respectivă. lementele cu nivelele de valen3ă aproape pline (cum sunt alogenii# sunt puternicelectronegative. 2e cnd elementele cimice care au nivelele de valen3ă aproape goale (cumeste ca'ul metalelor alcaline# au cele mai mici valori pentru electronegativitate (sunt electropo'itive#.

lectronegativitatea cre)te 5n grupă de os 5n sus )i cre)te 5n perioadă de la grupa : 9 la I:: 9. lementele cu numereatomice mari sunt mai slab electronegative, deoarece electronii de valen3ă se află la distan3e mai mari fa3ă de nucleu, iar atrac3iaelectrostatică este mai mică. 8iferen3a dintre valorile electronegativită3ii a două elemente 5ntre care se formea'ă o legătură cimicădă informa3ii despre tipul de legătură care se reali'ea'ă. Cu ct diferen3a de electronegativitate este mai mare, cu att legatura

cimică este mai puternică.*. Care sunt caracteristicile principale ale corpurilor solide?

Jn starea solidă, materia are formă )i volum propriu. Dolidele repre'intă starea cea mai compactă )i cu densitatea cea maimare.nergia cinetică a particulelor componente (atomi, ioni, molecule# este minimă, acestea fiind strns legate 5ntre ele datorităunor for3e de legătură puternice. 2articulele componente pot e@ecuta doar mi)cări de oscila3ie 5n urul punctelor de ecilibru (5n



care energia particulelor este minimă#. 8in cau'a imposibilită3ii transla3iei particulelor, solidele se caracteri'ea'ă prin volum )iformă proprie.

Kela3ia dintre masa (m#, volumul (I# )i densitatea (L#, caracteristice subtan3ei solide, este< m = I L (1.#⋅

8in punct de vedere microscopic starea solidă se 5ntlne)te sub trei aspecte< amorfă (vitroasă#, mesomorfă )i cristalină.Corpurile cu structură amorfă au un grad ma@im de de'ordine 5n distribu3ia particulelor. 2articulele au o distribu3ie

ordonată doar pe distan3e mici, pe distan3e mari a)e'area particulelor fiind de'ordonată. De poate spune că avem Mordine locală )ide'ordine la distan3ăN. Corpurile amorfe nu au punct de topire fi@, ci mai 5nti se 5nmoaie,topirea făcndu-se 5ntr-un anumit interval de temperatură. Corpurile aflate 5n starea amorfă pre'intă i'otropia proprietă3ilor fi'ice,adică au proprietă3i identice 5n toate direc3iile. 8in categoria corpurilor aflate 5n starea amorfă amintim< sticla, polimerii, cerurile,ră)inile, cauciucul, masele plastice, etc.

Dtarea me'omorfă face trecerea 5ntre stările amorfă )i cristalină. Jn această categorie intră cristalele licide. De cunosctrei tipuri de stări me'omorfe< nematică, colesterică )i smectică.Corpurile cu structură cristalină sunt caracteri'ate printr-un grad 5nalt de ordonare a particulelor constituente, pe distan3e maricomparativ cu dimensiunile particulelor, după forme geometrice regulate. nergia liberă a corpurilor cristaline pre'intă un minimabsolut, starea cristalului fiind stabilă. Corpurile cu structură cristalină au un punct de topire fi@ )i pre'intă ani'otropia proprietă3ilorfi'ice,

+. Ce este plasma?

2lasma este constituită din ioni, electroni )i particule neutre (atomi sau molecule#. 2lasma este o formă a materiei, caree@istă numai 5n condi3ii de temperatură 5naltă. De poate considera că plasma este un ga' total sau par3ial ioni'at, pe ansambluneutru din punct de vedere electric. 7otu)i, plasma este considerată ca o stare de agregare distinctă, avnd proprietă3i specifice.

9prinderea plasmei depinde de numero)i parametri (concentra3ie, cmp electric e@terior#, fiind imposibilă stabilirea unei temperaturila care are loc trecerea materiei din stare ga'oasă 5n plasmă. 8atorită sarcinilor electrice libere plasma conduce curentul electric )i este puternic influen3ată de pre'en3a cmpurilormagnetice e@terne. Jn urma ciocnirilor dintre electroni )i atomi pot apărea fenomene de e@citare a atomilor, urmate de emisie deradia3ieelectromagnetică. 8acă frecven3a radia3iei emise are valori 5n domeniul vi'ibil, se pot observa fenomene luminoase.

". 8esena3i diagrama fa'elor.

10. numera3i for3ele de legătură cimică.

Begăturile cimice sunt de două tipuri<-legături primare (sau interatomice#-legături secundare (sau intermoleculare#

Begăturile interatomice (sau intramoleculare# sunt legături puternice care apar 5ntre atomi 5n cadrul moleculei, iar legăturileintermoleculare sunt legături mai slabe care apar 5ntre molecule. Begătura cimică primară este for3a care men3ine 5mpreună atomii

5n molecule. 7ipul legăturilor cimice dintr-o substan3ă determină structura )i proprietă3ile substa3ei. Jn stare liberă atomii nu suntstabili, avnd 5nveli)ul electronic incomplete. Jn consecin3ă, atomii au tendin3a de a se lega 5ntre ei. 2rocesul de combinare aatomilor (formarea legăturilor cimice# are loc spontan, cu degaare de energie. Dtarea finală (molecula, sau re3eaua cristalină# estemai stabilă dect atomii liberi )i are o energie mai mică.

7ipurile de legături cimice primare sunt<-legătura ionică (eteropolară#&-legătura covalentă (omeopolară#&-legătura metalică.

Begăturile secundare sau intermoleculare cuprind toate for3ele care ac3ionea'ă 5ntre molecule. 9ceste for3e careac3ionea'ă 5ntre molecule sunt mai slabe dect for3ele de legătură primară.

8in categoria legăturilor secundare fac parte<-legătura van der Oaals&-legătura de idrogen.

11. @plica3i formarea legăturii ionice.

Begătura ionică (electrovalentă sau eteropolară# ia na)tere 5ntre elemente cu caracter cimic diferit, deci cu diferen3emari de electronegativitate. :nstabilitatea configura3iei electronice a atomilor este cu att mai mare cu ct elementele sunt situate 5nsistemul periodic mai aproape de un ga' rar. Conform teoriei electronice, atomii tind să-)i reali'e'e 5n stratul de valen3ă oconfigura3ie electronică ct mai stabilă, corespun'ătoare unui ga' nobil, de forma sp6.



Begătura ionică repre'intă for3a de atrac3ie electrostatică dintre ionii po'itivi )i ionii negativi, forma3i prin cedare, respectivprin acceptare de electroni. Pormarea legăturii ionice presupune două etape< formarea ionilor )i atrac3ia electrostatică dintre ioniiforma3i. :onii po'itivi )i negativi se vor atrage cu o for3ă de tip coulombian datăde rela3ia<

unde< 1 )i sunt sarcinile ionilor (5n modul#&Q0 – permitivitatea vidului&

Qr – permitivitatea relativă a mediului&d – distan3a dintre ioni măsurată 5n angstromi (19=10-10 m#

1. Ce sunt re3elele ionice.

Begătura ionică nu este orientată 5n spa3iu, ionii 5ncărca3i cu electricitate putnd atrage 5n orice direc3ie ionii de semncontrar, 5n scopul formării unei re3ele cristaline. Jn acest ca' vom avea re3ele ionice cristaline, nu molecule ionice. Ke3eaua ionicăeste reali'ată prin alternarea ionilor de semn contrar.

1$. Cum se formea'ă legătura covalentă?

Begătura covalentă este legătura formată 5ntre atomi prin punerea 5n comun a uneia sau mai multor pereci de electroni.lectronii pu)i 5n comun 5n cadrul unei legături covalente formea'ă pereci compensate (cu spini antiparaleli# )i intră 5n configura3iaelectronică a ambilor atomi. 2erecile de electroni neangaate 5n legături covalente se numesc electroni neparticipan3i. 9cestepereci de electroni influen3ea'ă geometria moleculei )i proprietă3ile acesteia. Begătura covalentă este diriată 5n spa3iu, atomiiocupnd po'i3ii fi@e unul fa3ă de altul. 9ceste po'i3ii nu se pot scimba nici prin modificarea stării de agregare a substan3elor.Begătura covalentă se poate forma 5ntre atomi identici (de e@emplu< R, , Cl, /, >r# )i atunci va fi o legătură covalentănepolară, sau 5ntre atomi diferi3i (de e@emplu< /R$, R, CR, etc#, ca' 5n care va fi o legătură covalentă polară. 2e lngă acestedouă tipuri de legături covalente, e@istă )i un al treilea tip de legătură covalentă, numită legătură covalentă coordinativă, 5n careunul dintre atomi (atomul donor# posedă o perece de electroni neparticipan3i, pe care o Sdonea'ăN unui atom deficitar 5n electroni(atomul acceptor#. Jn esen3ă, legătură covalentă coordinativă se reali'ea'ă prin 5ntrepătrunderea unui orbital dielectronic aldonorului de electroni, cu un orbital gol al acceptorului de electroni, ceea ce face ca legătura să fie polară. Begătura covalentăcoordinativă (donor-acceptor# e@plică formarea unor ioni anorganici (de e@emplu< R$E, /RE, D-,T9g(/R$#UE,TCu(R#UE, etc#.

Dimboli'area legăturii covalente se face repre'entnd printr-o liniu3ă fiecare perece de electroni participan3i la legătură.Begăturile covalente pot fi<

-legături simple (R–R, R–P, R––R#, cnd atomii pun 5n comun o perece de electroni&-legături duble (CR = CR , = #, cnd atomii pun 5ncomun două pereci de electroni

-legături triple (/ V /#, cnd atomii pun 5n comun trei pereci de electroni.

1. @plica3i teoria legăturii metalice.

Begătura metalică este un ca' limită a legăturii covalente, care apare 5ntre atomii unui metal prin contopirea straturilor devalen3ă ale atomilor metalici. @istă două teorii privind legătura metalică.

2rima teorie, cea a ga'ului electronic. Conform acestei teorii, elctronii liberi dintr-un metal se comportă asemeni unui ga'ideal care se mi)că liber prin re3eaua metalică.9ceastă teorie e@plică anumite proprietă3i ale metalelor, cum ar fi conductibilitateaelectrică, dar nu e@plică alte proprietă3i, cum ar fi cre)terea re'istivită3ii cu temperatura )i nici diferen3ele de re'istivitate dintrediferite metale (unele metale sunt bune conducătoare de electricitate, 5n timp ce alte metale sunt mai pu3in bune#.Cea de-a doua teorie, a ben'ilor de energie, presupune că numai electronii de pe straturile inferioare sunt distribui3i pe nivelediscrete de energie, iar electronii de pe nivelele e@terioare se găsesc 5ntr-o bandă largă de energie. lectronii din această bandăenergetică sunt comuni 5ntregului cristal metalic )i se mi)că cvasiliber prin metal, propagndu-se sub forma unor unde prin re3eauametalică. 9numite proprietă3i ale metalelor, cum ar fi conduc3ia electrică )i ductilitatea metalelor (proprietatea unui metal de a putea

fi prelucrat 5n fire sau 5n foi sub3iri#, sunt e@plicate de e@isten3a acestor electroni. Jn ca'ul metalelor, electronii de valen3ă sunt comuni 5ntregului cristal metalic. 9ce)ti electroni de valen3ă se pot mi)ca 5n totmaterialul (metalul#. Cristalele metalice au 5n noduri ioni metalici po'itivi, iar electronii cvasiliberi din metal constituie ga'ulelectronic.

Begătura metalică e@istă 5n att 5n metale, ct )i 5n aliae (fa'e intermetalice# aflate 5n fa'ă solidă )i licidă. Ba temperaturiobi)nuite toate metalele sunt solide, cu e@cep3ia mercurului (Rg# care este licid. Iaporii metalelor sunt monoatomici )i nu auproprietă3ile macroscopice ale re3elelor metalice.

1. Care sunt caracteristicile corpurilor cu legătură van der Oaals?

Por3ele van der Oaals sunt for3e de atrac3ie nediriate, de natură cuantică, care ac3ionea'ă 5ntre molecule. Por3ele van derOaals sunt for3e intermoleculare slabe care scad foarte repede cu distan3a dintre molecule )i cresc cu greutatea moleculară (cucre)terea numărului de electroni#. 8in acest motiv, corpurile 5n care apar for3e van der Oaals au temperatura de topire scă'ută.Por3ele van der Oaals determină tensiunea superficială, căldura de evaporare, licefierea )i cristali'area substan3elor cu moleculenepolare (R, /, , etc.# sau a ga'elor monoatomice.

;aterialele cu legătură van der Oaals sunt i'olatori electrici )i termici, deoarece electronii sunt strns lega3i de atomi.2roprietă3ile mecanice sunt slabe 5n ca'ul corpurilor micromoleculare (cum sunt cerurile# )i relativ bune 5n ca'ul corpurilormacromoleculare (termoplaste#.



Legatura van der WaalsBegăturile van der Oaals sunt for3e de legătură intermoleculare slabe, de natură electrostatică. 9ceste for3e de atrac3ie

sunt de trei tipuri<a. Por3e Aeesom sau for3e de orientare care re'ultă 5n urmaatrac3iei dintre dipolii electrici permanen3i din moleculele

polare. 8ipolii permanen3i se vor atrage reciproc, astfel 5nct polul po'itiv al unei molecule se va po'i3iona 5n dreptul polului negatival unei molecule 5nvecinate. b. Por3e Bondon sau for3e de dispersie care apar 5ntre moleculele nepolare, indiferent de simetria acestora. 9ceste for3eapar datorită mi)cării electronilor din atomii moleculelor legate care determină apari3ia unor momente electrice spontane. 8ipoliitemporari care apar pot induce 5ntr-o moleculă vecină un dipol temporar indus. Cele două molecule se vor atrage reciproc.;ecanismul de formare adipolilor )i al apari3iei for3elor Bondon.

c.Por3ele 8ebWe sau for3ele de induc3ie care apar 5ntre o moleculă polară )i una nepolară. Ba apropierea moleculelor,cmpul electric produs de dipolul permanent din molecula polară va induce un moment electric 5n molecula nepolară. 9ceste for3eapar 5n ca'ul ga'elor, la parafină, ceruri, vaselină etc.

16. Cum pot fi clasificate materialele solide din punct de vedere a structurii ben'ilor energetice?

:'olatoarele sunt materiale care au o bandă inter'isă de valoare mai mare de $eI situată 5ntre banda de valen3ă )i cea deconduc3ie.

Demiconductoarele sunt materiale care au structura ben'ilor energetice asemănătoare cu a i'olatoarelor, dar bandainter'isă este mai mică de $eI.

Conductoarele au proprietă3i de conduc3ie foarte bune, avnd o conductivitate ridicată. Jn ca'ul metalelor nivelul Permitrece printr-o bandă permisă.

1*. 8esena3i structura ben'ilor energetice la semiconductoarele e@trinseci.

Intrebari Structura Materialelor

Documents

Transcript of Intrebari Structura Materialelor