Лекция 1. Введение. Основные законы химии

1.

Лекция 1. Введение. Основные
законы химии
• Лектор: PhD, профессор Исмаилова Айганым Бактияркызы

2. Цель лекции

•роль химической науки в строительной отрасли;
•основные законы химии;
•связь законов химии со строительными материалами;
•профессиональный анализ химических явлений.

3.

Химия — наука, изучающая состав, строение, свойства и
изменения веществ.

4.

«Зачем строителю нужна химия?»
Для строителя химия — не просто
теоретическая наука, а одна из основных
наук, объясняющих свойства строительных
материалов, их прочность, долговечность и
безопасность.
Химия — научная основа качественного, прочного и
безопасного строительства.

5. Основные причины:

1.Чтобы знать состав строительных материалов
• цемент;
• бетон;
• кирпич;
• известь;
• гипс;
• стекло;
• керамика;
• полимерные материалы.
Химический состав каждого из этих материалов определяет его свойства.

6.

• 2. Чтобы понимать, как твердеет бетон
Бетон не просто высыхает. Его твердение — это химическая реакция
между цементом и водой, называемая гидратацией.
Если неправильно управлять этим процессом:
• снижается прочность бетона;
• появляются трещины;
• сокращается срок службы здания.

7.

Твердение бетона — это процесс, при котором цемент реагирует с водой (гидратация). В
результате образуются новые соединения, которые связывают частицы заполнителя в прочную
структуру.
Сначала бетон схватывается, затем постепенно набирает прочность. Наиболее интенсивно это
происходит в первые дни, а условную расчетную прочность обычно оценивают в течение 28 суток.
При этом твердение и дальнейший набор прочности могут продолжаться и после 28 суток при
наличии достаточной влаги и подходящей температуры.

8.

• 3. Чтобы предотвращать коррозию металлов
• Арматура и стальные конструкции со временем могут подвергаться
коррозии.
Химия:
• объясняет причины возникновения коррозии;
• предлагает методы защиты от коррозии (окрашивание, цинкование,
специальные добавки).

9.

• 4. Чтобы выбирать современные строительные материалы
Сегодня в строительстве применяются:
• полимеры;
• композиты;
• теплоизоляционные материалы;
• гидроизоляционные материалы;
• инновационные материалы, такие как самовосстанавливающийся
бетон.
Для понимания их свойств необходимы знания химии.

10.

• 5. Для обеспечения безопасности и качества строительства
Знания химии помогают:
• правильно выбирать материалы;
• оценивать их взаимную совместимость;
• повышать прочность;
• увеличивать срок службы.

11. Основные законы химии

Химические законы это основные принципы, описывающие
закономерности протекания химических реакций. Эти законы
составляют теоретическую основу химии и широко применяются в
производстве, строительстве и экологии.
1. Закон сохранения массы веществ
При химической реакции общая масса веществ, вступающих в
реакцию, равна общей массе продуктов, образующихся в результате
реакции.
Впервые этот закон сформулировал М. В. Ломоносов (1748
г.), позднее А. Лавуазье подтвердил его экспериментально.

12. Ещё один пример:

13.

• Почему масса не изменяется?
Во время химической реакции атомы не исчезают и не возникают
заново. Они лишь переходят из состава одного вещества в состав
другого.
Практическое значение закона
•расчёт расхода материалов;
•проектирование состава бетона;
•планирование производства цемента;
•материальный баланс в производстве.

14. 2. Закон постоянства состава

Согласно закону постоянства состава:
Любое чистое химическое вещество имеет постоянный качественный и
количественный состав.
Например, формула воды:
Этот закон открыл французский учёный Жозеф Пруст.
Известняк
Независимо от того, где получена вода:
•в Казахстане
Один из основных видов сырья для
•в Японии
производства цемента.
•из океана
•из ледника
вода всегда состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

15. Практическое значение

• контроль качества строительных материалов;
• соблюдение стандартов цемента;
• технологическая стабильность производства.

16. 4. Закон Авогадро

Предложен в 1811 году итальянским учёным Амедео Авогадро.
Определение
В равных объёмах различных газов при одинаковых температуре
и давлении содержится одинаковое число молекул.
При нормальных условиях:
Число Авогадро
В 1 моле вещества содержится
где:
n — количество вещества (моль);
V — объём газа;
Vm — молярный объём газа.
где:
N — число молекул (или частиц);
NA — постоянная Авогадро.
частиц.

17. Закон Авогадро в строительстве:

• При производстве бетона можно рассчитывать объём газов,
выделяющихся или участвующих в процессе твердения цемента и при
применении химических добавок.
• Необходимое количество кислорода, ацетилена, аргона и других газов,
применяемых при сварочных работах, определяется на основе закона
Авогадро.
• При производстве газобетона в результате реакции алюминиевого
порошка образуется водород. Объём образовавшегося газа формирует
пористость и лёгкость материала, поэтому важно рассчитывать объём
газа и количество вещества.
• При проектировании систем вентиляции и газоснабжения объём и
количество газов используются в инженерных расчётах.

18. 5. Закон объёмных отношений газов (закон Гей-Люссака)

5. Закон объёмных отношений газов (закон ГейЛюссака)
Определение
При вступлении газов в реакцию их объёмы относятся друг к другу
как простые целые числа.

19. 6. Периодический закон

Автор этого закона — Д. И. Менделеев.
Определение
Свойства элементов и их соединений находятся в периодической
зависимости от заряда атомного ядра (атомного номера).
Значение для строительства
С помощью таблицы Менделеева строители понимают:
•свойства кальция;
•активность железа;
•особенности алюминия;
•соединения кремния;
•защитные свойства цинка.