Starea solidă

GENERALITATI

In lumina conceptiei atomo-moleculare si a teoriei fortelor intermoleculare,o structura de solid ar putea fi imaginata ca o asezare regulata,aproape rigida,a particulelor in pozitii fixe;in plus,putem presupune ca particulele astfel dispuse interactioneaza numai cu vecinii cei mai apropiati prin forte de tipul celor discutate mai sus.Intrucat constituientii solidului raman aproape de pozitia de echilibru,forta de interactie poate fi bine aproximata de o forta elastica de felul celei care apare intr-un resort.

Spre deosebire de gaze si lichide,corpurile solide au forma si volum propriu.Particulele unei substante solide sunt strans legate intre ele prin forte de diverse tipuri care nu le ingaduie sa se deplaseze ci doar sa execute mici vibratii.Cu ridicarea temperaturii amplitudinea vibratiilor creste,ajungand ca la o anumita temperatura,caracteristica fiecarei substante,agitatia termica sa determine trecerea la lichid.

Dupa regularitatea reprezentarii particulelor in corpul solid se disting substante cristaline si amorfe.

Solidele cristaline se prezinta in forme geometrice vizibile macroscopic sau microscopic sau de agregate policristaline(gheata,marmura,metale etc.).

Pentru cristale trecerea de la starea solida la starea lichida se face brusc la temperatura de topire.

Substantele amorfe-relativ putine la numar(sticle,rasini,parafina,smoala,cremene,mase plastice) au particulele componente distribuite intr-o stare de dezordine avansata.

La drept vorbind ,solidele amorfe sunt mai curand lichide subracite,foarte vascoase,ale caror particule nu dispun de libertatea de miscare inerenta lichidelor ci sunt “inghetate” in pozitii intamplatoare.Trecerea de la starea solida la starea lichida pentru substantele amorfe se face progresiv pe un interval larg de temperatura,deosebindu-se astfel de cristale.

ANALIZA GRANULOMETRICA -Substantele solide cristalizate sau amorfe se pot afla sub forma de granule mai mari sau mai mici.Macinarea pana la un anumit grad de finete se realizeaza in industrie morilor si concasoarelor de diferite tipuri.In laborator maruntirea se realizeaza cu ajutorul mojarelor de sticla,portelan sau agat(pentru substante cu duritate mare).

De regula substantele solide contin granule de diferite marimi.Granulometria sau analiza granulometrica consta in determinarea marimii granulelor din care este constituit un material solid(nisip,pietris,pirita macinata).

Exista mai multe metode de analiza granulometrica,cea mai cunoscuta fiind cernerea prin site cu finete bine determinata.Rezidul de pe fiecare sita numit curent “refuz” se raporteaza la cantitatea de material luat in analiza si se exprima in procente.

Pentru aprecierea rapida a rezultatelor,se obisnuieste ca determinarile sa fie inscrise pe un grafic si acesta se compara cu graficele prevazute in normele interne sau in standardele de calitate.

Pentru materialele fine si ultrafine in loc de cernere se pot folosi alte metode de separare a granulelor si anume:

-prin sedimentare

-prin curent ascendent de aer

-studiul microscopic

PURIFICAREA SUBSTANTELOR SOLIDE

Exista mai multe metode de purificare a substantelor solide.Dintre acestea mai mult folosite sunt:

-a)cristalizarea

-b)sublimarea

a)CRISTALIZAREA

Se bazeaza pe diferenta de solubilitate dintre substanta ce trebuie purificata si impuritatile care o insotesc intr-un anumit solvent,la o anumita temperatura.

Astfel alegand solventul potrivit se indeparteaza intai,prin filtrare,impuritatile care nu sau dizolvat,fiind insolubile sau mai greu solubile decat substanta de purificat.Dupa recristalizarea substantei,se separa tot prin filtrare impuritatile mai usor solubile.

Deci operatiile mai importante vor fi:

-dizolvarea substantelor impure

-filtrarea solutiei pentru indepartarea impuritatilor insolubile

-concentrarea si racirea solutiei

-recristalizarea substantei

-valorificarea impuritatilor solubile odta cu solutia de la recristalizare.

MOD DE LUCRU:

Se ia o cantitate de aproximativ 1 g acid benzoic si 50 cm/3 apa si se incalzesc intr-un pahar conic de 100 cm/3 pe sitapana cand solutia incepe sa fiarba.Acidul se dizolva complet.

Daca solutia calda este tulbure, se filtreaza repede printr-un filtru cutat.Cristalele obtinute sunt apoi filtrate cu ajutorul palniei Buchner,adaptate la o trompa de vid.Dupa filtrare se separa usor cristalele ,apoi se intrerupe aspirarea,se spala cristalele adaugand cateva picaturi de apa rece si se aspira din nou la trompa pana nu mai curge nici o picatura de solutie.Se trec apoi pe o hartie de filtru curata si se usuca prin stoarcere.

b)SUBLIMAREA

Sublimarea este trecerea unei substante solide prin incalzire direct in vapori si invers.

Sublimarea poate fi folosita ca metoda de purificare in cazul substantelor care la temperatura de topire se descompun,astfel incat nu pot fi purificate prin topire urmata de distilare,sau atunci cand impuritatilecare insotesc substanta nu se pot indeparta prin recristalizare.

Astfel de impuritati sunt rasinile.Dar numai anumite substante au proprietate de a trece din starea solida prin incalzire in starea de vapori,iar prin racirea vaporilor direct in starea solida,fara a mai trece prin faza intermediara lichida(iodul,naftalina).Purificarea acestora prin sublimare este foarte avantajoasa,mai ales pentru cantitati mici,deoarece pierderile sunt mult mai reduse decat in cazul recristalizarii.