156
Katedra chemie FP TUL | www.kch.tul.cz

CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Modern technology - chemical principes, composites, nanotechnology

Citation preview

Page 1: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 2: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Chemické základy moderních materiálU

Úvod historie materiálů Kompozitní materiály výztuže, pojiva, technologie Nanomateriály paradoxy nanosvěta anorganicko-organické materiály nanovlákna uhlíkové nanotrubice vodivé vrstvy polymerů

Page 3: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Přírodní materiály

korek

kůže

3000 BC Kovy a slitiny

Skla

Kámen a keramika

Youngův modul [GPa]

Pev

no

st, e

last

ický

lim

it [

MP

a]

měkké dřevo, přes vlákna

tvrdé dřevo, přes vlákna

měkké dřevo, podél vláken

slitiny olova

čisté olovo

bambus

břidlice

pískovec

Ag tvrdé dřevo, podél vláken

cín mramor

Cu Au

bronz

žula

Na-Ca sklo

cihly

vápenec

MATERIÁLy – HISTORIE POUŽívání

Podle Asby M.F., Melia H. , Silva A., http://www.grantadesign.com/education/resources/types/project-files.htm

Page 4: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

XV. století

Pev

no

st, e

last

ický

lim

it [

MP

a]

Youngův modul [GPa]

Přírodní materiály

Kovy a slitiny

Kámen a keramika

kůže

korek měkké dřevo,

přes vlákna

tvrdé dřevo, přes vlákna

měkké dřevo, podél vláken

slitiny olova

bambus

pískovec

tvrdé dřevo, podél vláken

cín mramor

Skla

břidlice

Ag

Cu

Au bronz

žula

Na-Ca sklo

vápenec

čisté olovo cihly cement

mosaz

šedá litina

za 4500 let přibyly pouze šedá litina, mosaz a cement

Podle Asby M.F., Melia H. , Silva A., http://www.grantadesign.com/education/resources/types/project-files.htm

MATERIÁLy – HISTORIE POUŽívání

Page 5: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pev

no

st, e

last

ický

lim

it [

MP

a]

Youngův modul [GPa]

Přírodní materiály

2012 Elastomery

Polymery

Kompozity

Kámen a keramika

Pěny

Kovy a slitiny

Speciální keramika

1000

1

Podle Asby M.F., Melia H. , Silva A., http://www.grantadesign.com/education/resources/types/project-files.htm

XXI. století nabízí podstatně širší paletu materiálů v zřetelně širším rozsahu vlastností

MATERIÁLy – HISTORIE POUŽívání

Page 6: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pev

no

st, e

last

ický

lim

it [

MP

a]

Youngův modul [GPa]

Přírodní materiály

2012 Elastomery

Polymery

Kompozity

Kámen a keramika

Pěny

Kovy a slitiny

Speciální keramika

1000

1

Podle Asby M.F., Melia H. , Silva A., http://www.grantadesign.com/education/resources/types/project-files.htm

XXI. století nabízí podstatně širší paletu materiálů v zřetelně širším rozsahu vlastností

MATERIÁLy – HISTORIE POUŽívání

Page 7: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pev

no

st, e

last

ický

lim

it [

MP

a]

Youngův modul [GPa]

Přírodní materiály

2012 Elastomery

Polymery

Kompozity

Kámen a keramika

Pěny

Kovy a slitiny

Speciální keramika

1000

1

Podle Asby M.F., Melia H. , Silva A., http://www.grantadesign.com/education/resources/types/project-files.htm

XXI. století nabízí podstatně širší paletu materiálů v zřetelně širším rozsahu vlastností

MATERIÁLy – HISTORIE POUŽívání

Page 8: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

MATERIÁLOVÁ MAPA – PEVNOST – HUSTOTA

Page 9: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

PEVNOST – HUSTOTA v louhu sodném

Page 10: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

PEVNOST – HUSTOTA v uhlovodících

Page 11: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

ODOLNOSTI materiálu v chemikáliích

Page 12: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 13: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 14: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 15: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 16: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 17: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 18: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 19: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Page 20: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kompozitní materiály Z pozůstalosti Járy Cimrmana:

Page 21: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kompozitní materiály

Laboratorní výrobu a technické použití skleněných vláken uvádějí ve svých pracích zakladatelé moderní fyziky Hooke a Réaumur (17. až počátek 18. století). Koncem 19. stol. se objevují první zmínky o technickém zužitkování skleněného vlákna v patentové literatuře. Nejstarší dochovaná zmínka je z roku 1880 a zabývá se drátem pro telegraf opředeným skleněnou izolací. Veřejný zájem o skleněná vlákna byl vzbuzen na Světové výstavě v Chicagu v roce 1893, kdy Edward Drummond Libbey vytáhl pramence vláken z rozžhavených konců tyčí a namotal je na otáčející se buben velkého průměru. V roce 1916 podává R. Kemp první patent na vlákny vyztužený plast Gupta, P.K.: Glass Fibers for Composite Materials in Fibre Reinforcements for Composite Materials, ed. Bunsell A.R., Elsevier, Amsterodam 1988

Page 22: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Edward Drummond Libbey (1854-1925) a jeho žena Florence Scott Libbey (1863-1938), ca. 1901

Georgia Eva Cayvan v šatech ze skleněného hedvábí 1893

Kompozitní materiály

Page 23: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kompozitní materiály

Composite materials

Page 24: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://technet.idnes.cz/novy-boeing-787-dreamliner-konstrukce-a-vyroba-superletadla-poa-/tec_technika.aspx?c=A070528_113318_tec_technika_NYV

Kompozitní materiály

Page 25: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kompozitní materiály

tvoří materiálový systém, složený ze dvou nebo více fází, s makroskopicky rozeznatelným rozhraním mezi fázemi, dosahující vlastností, které nemohou být dosaženy kteroukoliv složkou samostatně ani prostým součtem vlastností

Page 26: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Synergický efekt

Jev, kdy je získán materiál s lepšími vlastnostmi, než mají jednotlivé složky samostatně

Synergie je výsledkem chemické interakce povrchů složek kompozitů Může se jednat o chemickou vazbu i o nevazebné interakce

Page 27: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz Jaký je rozdíl mezi chemickou

vazbou a nevazebnou interakcí?

?

Page 28: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz Jaký je rozdíl mezi chemickou

vazbou a nevazebnou interakcí?

?

Chemická vazba spojuje atomy, nevazebné interakce jsou síly mezi

molekulami …

Page 29: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz Jaké typy chemických vazeb a

nevazebných interakcí rozlišujeme?

?

Page 30: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz Jaké typy chemických vazeb a

nevazebných interakcí rozlišujeme?

?

Chemická vazba: iontová, kovová a kovalentní, nevazebné interakce:

van der Waalsovy síly a vodíkové můstky

Page 31: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz Jak jsou zhruba velké chemické

vazby a nevazebné interakce?

?

Page 32: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz Jak jsou zhruba velké chemické

vazby a nevazebné interakce?

?

Chemická vazba: 100 – 800 kJ/mol, nevazebné interakce: 1 – 80 kJ/mol

Page 33: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kompozitní materiály

Více informací můžete získat prostudováním knih: R.A. Bareš: Kompozitní materiály, SNTL Praha 1988, ISBN 04-734-88, 325 stran J. Kolařík: Vysokomodulová polymerní vlákna a vláknové kompozity, Academia Praha 1984, ISBN21-013-84, 103 stran

Page 34: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Složky kompozitů

matrice

•pojiva

výztuže

•plniva

Page 35: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Matrice

Polymerní termosety, termoplasty... skla, kovy, keramika, cementy, geopolymery...

Page 36: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Výztuže

dispersní částice – prášky, vločky... mikrokuličky vrstevnaté částice – pásky, destičky... vlákna – krátká, nepřetržitá, zpracovaná do textilních útvarů...

Page 37: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vliv vyztužování na vlastnosti kompozitů

Cena

Fyzikálně - mechanické vlastnosti modul pružnosti pevnost tažnost rázová houževnatost tvrdost koeficient tření opotřebení

Page 38: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vliv vyztužování na vlastnosti kompozitů

Reologické vlastnosti

Chemická odolnost

Tepelně - fyzikální vlastnosti koeficient tepelné roztažnosti tepelná vodivost tepelná kapacita tepelná odolnost

Page 39: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vliv vyztužování na vlastnosti kompozitů

Optické vlastnosti barva index lomu

Elektrické vlastnosti elektrická vodivost elektrická pevnost

Page 40: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Způsoby získávání materiálů pro vyztužování polymerů

Přírodní suroviny:

těžba,

mletí,

třídění ...

– vápenec, kaolin, živec, wollastonit ...

Page 41: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Způsoby získávání materiálů pro vyztužování polymerů

Chemická syntéza nebo rozklad:

SiO2, CaCO3: srážení - sušení - třídění ...

saze: pyrolýza - mletí - třídění ...

SiC, Al2O3, Si3N4, B4C: syntéza - drcení - třídění …

Page 42: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Způsoby získávání materiálů pro vyztužování polymerů

Složitější pochody skleněná vlákna: příprava skloviny - zvlákňování - povrchové úpravy ... aramidová vlákna: syntéza polymeru - zvlákňování - dloužení - povrchové úpravy ... uhlíková vlákna: syntéza suroviny - zvlákňování - stabilizace - karbonizace - povrchové úpravy ... whiskery: pěstování monokrystalů whiskerů - třídění - povrchové úpravy keramická vlákna: keramické sintrační pochody - povrchové úpravy ...

Page 43: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Matrice polymerních kompozitů

termoplasty – termosety – elastomery – pěny Způsoby jejich získávání přírodní látky - přírodní kaučuk polymerace, polykondenzace, polyadice jednodušších látek získaných z ropy, hnědého uhlí nebo acetylenovou chemií, rozkladem biomasy - lignin, furalové pryskyřice

Page 44: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Skleněná vlákna pro kompozitní materiály

skleněná vlákna jsou nejběžnějším

výztužovým materiálem

výhody:

nízká cena,

nevýhody:

nízké moduly pružnosti,

problémy na mezivrstvě vlákno – pojivo

Page 45: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíková vlákna pro kompozitní materiály

uhlíková vlákna stala materiálem, který má tyto unikátní vlastnosti: maximální specifickou pevnost maximální tuhost – modul pružnosti maximální tepelnou vodivost – až 3 krát větší než má měď

Page 46: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Proč mají uhlíková vlákna vynikající vlastnosti

Struktura uhlíkových vláken vychází z velmi jemných krystalitů grafitu t.zn. uhlík je tu v hybridizaci sp2

čím jsou krystality větší a lépe orientovány podle osy vlákna, tím vyšších modulů pružnosti i vyšší tepelné a elektrické vodivosti dosáhneme

Page 47: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíková vlákna pro kompozitní materiály

pevnost uhlíkových vláken je limitována kvalitou povrchu vláken (nepřítomnost nečistot) a tím, jak jsou grafitické krystaly vzájemně provázány

SEM AFM model

Page 48: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíková vlákna pro kompozitní materiály

Americká uhlíková vlákna ze smol K1100, modul pružnosti 935 GPa

Page 49: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíková vlákna pro kompozitní materiály

Japonská uhlíková vlákna ze smol CN90 a CN80, modul pružnosti 890 a 780 GPa

Page 50: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíková vlákna pro kompozitní materiály

Uhlíkové vlákno ze smol, modul pružnosti 680 GPa

Uhlíkové vlákno z polyakrylonitrilu, modul pružnosti 580 GPa

Page 51: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíková vlákna pro kompozitní materiály

Standardní uhlíkové vlákno z polyakrylonitrilu, E-modul 285 GPa

Page 52: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíková vlákna pro kompozitní materiály

Uhlíkové vlákno z viskózové suroviny modul pružnosti 60 GPa

Page 53: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kevlarová vlákna pro kompozitní materiály

vlákna z aromatických para-polyamidů, výhody: vysoká houževnatost nevýhody: poškozuje je UV záření, vlhkost narušuje vazbu vlákno-matrice

Page 54: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Stephanie Louise Kwolek

*31.7.1923

polsko-americká chemička

1965 vynalezla postup přípravy aromatických polyamidů

– současná nejpevnější organická vlákna

– obchodní značka Kevlar (DuPont)

Kevlarová vlákna pro kompozitní materiály

Page 55: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kevlarová vlákna pro kompozitní materiály

vynikající vlastnosti kevlarových vláken jsou dány jejich vnitřní strukturou – pravidelné střídání benzenových jader a –CONH– skupin v řetězci vytváří pevnou makromolekulu

Page 56: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kevlarová vlákna pro kompozitní materiály

vynikající vlastnosti kevlarových vláken jsou dány jejich vnitřní strukturou

jednotlivé makromolekulární řetězce jsou mezi sebou vázány vodíkovou vazbou

vodíkové vazby zvyšují

pevnost

Page 57: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kevlarová vlákna pro kompozitní materiály

vodíkové vazby spojují orientované makromolekuly v pásy, benzenová jádra v řetězcích jsou mírně ukloněna a způsobují tak mechanické zaklínění jednotlivých pásů k sobě

Page 58: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Kevlarové tkaniny pro kompozity

Následující obrázky věnovala firma Havel-Composite (www.havel-composites.com)

Page 59: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Tkaniny: uhlíková a kevlarová vlákna

Page 60: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Tkaniny ze skleněných vláken

Page 61: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Tkaniny z uhlíkových vláken

Page 62: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Propletové pásky – kevlar + uhlík

Page 63: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Propletové pásky – uhlíková vlákna

Page 64: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Propletové pásky sklo + uhlík

Page 65: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Tkané pásky uhlík + sklo

Page 66: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Technologie výroby kompozitů

Ruční lisování

Upraveno podle: ASHBY, M F. 'Materials Selection and Process in Mechanical Design.' Butterworth Heinemann, Oxford, 1999 ISBN 0-7506-4357-9

Page 67: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://www.precisioneering.com/glossary_laminating_methods.htm

Technologie výroby kompozitů

Ruční kladení výztuže a laminování

Page 68: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://www.precisioneering.com/glossary_laminating_methods.htm

Technologie výroby kompozitů

Nástřik – sprejování – pryskyřice se sekanými vlákny

Page 69: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://www.precisioneering.com/glossary_laminating_methods.htm

Technologie výroby kompozitů

Přesné skládání prepregů, případně předimpregnovaných vlákenných svazků

Page 70: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Technologie výroby kompozitů

Tažení profilů

Upraveno podle: ASHBY, M F. 'Materials Selection and Process in Mechanical Design.' Butterworth Heinemann, Oxford, 1999 ISBN 0-7506-4357-9

Page 71: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Technologie výroby kompozitů

Pultruze – tažení profilů

Page 72: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

www.lawrietechnology.com/images/pultrusion1.png

Technologie výroby kompozitů

Pultruze – tažení profilů

Page 73: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Upraveno podle: ASHBY, M F. 'Materials Selection and Process in Mechanical Design.' Butterworth Heinemann, Oxford, 1999 ISBN 0-7506-4357-9

Technologie výroby kompozitů

Injekční lisování

Page 74: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

northbaymolding.com/images/injectionmold.gif

Technologie výroby kompozitů

Injekční lisování

Page 75: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_iii/otm_iii_1fig08.gif

Technologie výroby kompozitů

Injekční lisování

Page 76: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

www.idands.com/15622/index.html

Technologie výroby kompozitů

Lisování s ohřevem

Page 77: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Technologie výroby kompozitů

Upraveno podle: ASHBY, M F. 'Materials Selection and Process in Mechanical Design.' Butterworth Heinemann, Oxford, 1999 ISBN 0-7506-4357-9

Navíjení

Page 78: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

www.azom.com/.../image006.gif

www.owenscorning.com/.../filament_winding.gif

Technologie výroby kompozitů

Navíjení

Page 79: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://www.precisioneering.com/glossary_laminating_methods.htm

Technologie výroby kompozitů

Navíjení

Page 80: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://www.tygavac.co.uk/assets/images/autoclave-diagram.jpg

Technologie výroby kompozitů

Lisování v autoklávu

Page 81: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Technologie výroby kompozitů

http://www.azom.com/work/47wEj793H71F6t8kntY2_files/image005.gif

Lisování ve vakuovaném přípravku

Page 82: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Technologie výroby kompozitů

Upraveno podle: ASHBY, M F. 'Materials Selection and Process in Mechanical Design.' Butterworth Heinemann, Oxford, 1999 ISBN 0-7506-4357-9

Page 83: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://www.aiad.it/upload/aziende/azienda_/SISTCOM_Autoclave.jpg

Technologie výroby kompozitů

Autokláv – pohled dovnitř

Page 84: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:RTM_process.png

Technologie výroby kompozitů

Proces „resin transfer molding“ vakuové prosycování výztuže

Page 85: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

http://www.havel-composites.com/clanky/0-home/76-Technologie-jejich-popis-a-schemata.html

Český popis těchto i dalších technologií přípravy kompozitů naleznete na stránkách firmy Havel - Composites

Technologie výroby kompozitů

Page 86: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Nanomateriály

Nanomaterials

Page 87: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Nanomateriály

http://nano.tul.cz/

Informace o aktivitách naší univerzity v oblasti nanotechnologií a nanomateriálů najdete na adrese:

Page 88: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uplatnění nanomateriálů

Page 89: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Nanotechnologie – nanomateriály

nano = v řečtině „trpaslík“

nano– předpona pro jednu miliardinu, tedy 10–9 základní jednotky

nanotechnologie + nanomateriály se zabývají skladbou materiálů

v rozměrech nanometrů

Page 90: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Nanotechnologie – nanomateriály

Richard Feynman, 29. 12. 1959

„Směrem dolů je spousta místa“

„Proč ještě neumíme zapsat všech dvacet čtyři svazků Encyklopedie Britanniky na špendlíkovou hlavičku?”

„Chtěl bych popsat obor, v němž se toho dosud udělalo málo, ale v principu toho v něm může být vykonáno nesmírně mnoho.“

Page 91: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Škála nanometrických velikostí

Page 92: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Mravenec 5 000 000 nm

Velikosti v nanometrech

Most královny Alexandriny – Dánsko: délka cca 1012 nm

Page 93: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Velikosti v nanometrech

Fotbalový míč: průměr 220 000 000 nm

Molekula fulerenu C60: průměr cca 1 nm

Page 94: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Paradoxy nanosvěta P

om

ěr

po

čtu

po

vrch

ový

ch a

vn

itřn

ích

ato

1E-05

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

1 10 100 1000 10000 100000

Počet buněk v hraně krychle

Výpočet pro strukturu železa

Page 95: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Paradoxy nanosvěta B

od

tán

í [oC

]

Poloměr částic [nm]

Bod tání masivního zlata 1064 oC

Page 96: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Paradoxy nanosvěta

zmenšení průměru

vláken stokrát

zvětšení povrchu stokrát

Page 97: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Paradoxy nanosvěta

zmenšení průměru drátů, vláken stokrát

zmenšení manipulační

pevnosti vláken desetitisíckrát

Page 98: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Paradoxy nanosvěta

Zmenšení průměru vláken

stokrát

zmenšení hmotnosti vláken

desetitisíckrát

Page 99: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Paradoxy nanosvěta

Zmenšení průměru vláken

stokrát

Zmenšení ohybové tuhosti

milionkrát

Page 100: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pozorování nanočástic

SEM AFM

Rastrovací elektronová mikroskopie

Mikroskopie atomových sil

Page 101: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Poprvé byly vytvořeny Samuelem Stephensenem Kistlerem v roce 1931 Principem přípravy je nahrazení kapaliny v gelu kapalinou jinou, s nižší kritickou teplotou a tlakem. Podmínkou je, že měněné kapaliny jsou vzájemně neomezeně mísitelné (např. voda – etanol – diethyléter). Poté se gel za vysokého tlaku ohřeje nad kritickou teplotu a veškerá kapalina se okamžitě přemění na plyn. Jedině tak nedojde ke zdeformování gelu vlivem kapilárních jevů, které by provázely vypařování.

Aerogely

Page 102: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vnitřní struktura aerogelu se skládá z křemičitých dutých koulí o velikosti řádově několika nanometrů. Díky jejich uspořádání a tvaru má materiál obrovský vnitřní povrch (1 g až 1000 m²), tudíž je ideální pro absorpci. Hustota aerogelů je pouze 3 mg.cm-3.

Aerogely

Page 103: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Snesou až 2000× větší zatížení než je jejich vlastní hmotnost – na obrázku je vzorek aerogelu zatížen klasickou cihlou

Aerogely

Page 104: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz Mají extrémně nízkou

tepelnou vodivost (0,015 – 0,020 W.m-1.K-1; pro srovnání, vzduch má tepelnou vodivost 0,026 W.m-1.K-1). Teplota tání je cca 1200 °C. Dobře tlumí vibrace a zvuk.

Aerogely

Page 105: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz nejedná se o kompozity, ale o hybridní anorganicko-

organické polymery tvořící jednu velkou makromolekulu ORMOCER (ORganically MOdified CERamic) ORMOSIL (ORganically MOdified SILica)

Anorganicko-organické materiály

Page 106: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz Kovalentní vazba mezi

anorganickou a

organickou částí s různou

polaritou až s přechodem

do iontové vazby

hlavně vazba C – Si

materiál se blíží

polysiloxanům

(silikonům)

Anorganicko-organické nanomateriály

Page 107: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Anorganicko-organické nanomateriály Model vzniku vrstvy

Page 108: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Anorganicko-organické nanomateriály

Page 109: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Anorganicko-organické nanomateriály

alkylskupiny na atomech

Si

heteroatomy v anorganické

síti

organická polymerní síť polymerní

anorganická síť

křemičitanová

Page 110: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vrstvy s elektrickými funkcemi

• vrstvy SiO2 a nově i ORMOCERu jako dielektrické vrstvy v elektronice a mikroelektronice

• ORMOCER s dielektrickou pevností 200 V/µm jako separační vrstva do palivových článků.

• vodivé vrstvy soustavy In2O3 – SnO2, pro optické dispeje a solární články

• ferroelektrické a piezoelektrické vrstvy BaTiO3 nebo LiNbO3

• supravodivé vrstvy YBa2Cu3O7-x

• magnetické povlaky s částicemi Fe2O3 v boritokřemičitém skle

Page 111: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

nepřítomnost dutiny, průměry – mezi 50 -1000 nm,

délka – různá dle technologie výroby (většinou však

se jedná o vlákna kontinuální – nekonečná)

Může se jednat o vlákna z organických polymerů ale

i o vlákna anorganického původu – křemičitá, titaničitá, nebo kombinovaná anorganicko-organická

Polymerní nanovlákna

Page 112: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

metoda melt-blown, podrobně známá technologie pro výrobu netkaných textilií,

výroba bikomponentních vláken typu „ostrovy v moři“ a následné odstranění (rozpuštění) matrice,

metoda elektrostatického zvlákňování – electrospinning metoda odstředivého zvlákňování – forcespinning metoda vytahování nanovláken – drawing …

Výroba polymerních nanovláken

Page 113: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Výroba polymerních nanovláken Oldřich Jirsák; prof. RNDr., CSc. rozvinul metodu elektrospinningu má světově uznané patenty na produkční úpravu této metody

Page 114: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Schéma elektrospinningu z jehly

Page 115: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

tyčinka

zdroj vysokého napětí

kolektor

Schéma elektrospinningu z tyčinky

Page 116: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Schéma elektrospinningu z válečku

Page 117: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Elektrospinning z válečku – NANOSPIDER

Page 118: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

ústní roušky či respirátory

náplasti urychlující hojení ran a zabraňující tvorbě jizev, výroba filtrů pro klimatizace v nemocnicích

filtrů na vodu, které zachycují bakterie a zabraňují jejich množení

Využití polymerních nanovláken

Page 119: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Biodegradabilní nanovlákna

Page 120: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Orientovaná nanovlákna

Page 121: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Ruční elektrospiner

Page 122: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pyl z lilie na nanovláknech

Page 123: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pyl z kopretiny na nanovláknech

Page 124: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Modelové zařízení pro sanace

Page 125: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Modelové zařízení pro sanace

Page 126: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pracoviště studia ferroelektrik

Page 127: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Plazmatická úpravy povrchu kovů

Page 128: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pracoviště plazmatické úpravy kovů

Page 129: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Nanoúpravy povrchů součástek pro auta

Page 130: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Nanomateriály v automobilech

Page 131: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíkové nanotrubice

Carbon nanotube

Page 132: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíkové nanotrubice

Vlastnosti uhlíkových nanotrubic: pevnost v tahu 20 - 100 GPa modul pružnosti 1,2 TPa 1/5 měrné hmotnosti oceli vysoká tepelná vodivost vysoká elektrická vodivost Cena: rok 2004 – 400 €/g 2013 – 309 €/100 g

Page 133: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíkové nanotrubice metodou CCVD

Page 134: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Prales uhlíkových nanotrubic

Page 135: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíkové nanohokejky

Page 136: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Uhlíková nanovlákna získaná exfoliací

Page 137: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Anorganické Cástice v nanovláknech

Jodid bismutitý v polyvinylbutyralu

Page 138: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Anorganické částice v nanovláknech

Acetylacetonát měďnatý v polyvinylbutyralu

Page 139: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Anorganické částice v nanovláknech

Acetylacetonát kobaltnatý v polyvinylbutyralu

Page 140: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vodivé vrstvy polypyrrolu

vodivé nanovrstvy pro textilní materiály, vhodné pro elektromagnetické stínění

Page 141: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vodivé vrstvy polypyrrolu

Page 142: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vodivé vrstvy polypyrrolu

Page 143: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Jak se připravit na zápočet ?

jednotlivé přednášky jsou na stránkách KCH TUL

www.kch.tul.cz

zde najdete také textové materiály, řešené příklady a ukázky testů

přihlášení na termíny klasifikovaných zápočtů přes IS/STAG http://stag-new.tul.cz/wps/portal/

Page 144: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Klepnutím lze upravit styl předlohy nadpisů. www.kch.tul.cz

Page 146: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Změny při zkoušení (proti loňsku)

Nové otázky: chemická rovnováha,

kinetika, termochemie, elektrochemie

Nové příklady: termochemie

Doplňková ústní otázka

Povinné vědomosti (nězabudky) Pokud je nebudete vědět, nezachrání Vás ani 100 % v písemné části

následují…

Page 147: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Strukturní vzorce

Alkany, alkeny, alkyny, benzen

Halogenderiváty, kyslíkaté sloučeniny,

nitrosloučeniny, deriváty benzenu

Vlastnosti látek podle typu vazby

Kovalentní, iontová, kovová, polymerní…

Page 148: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz DG = -RT lnK

DG = -nFDE

dG = dH – T. dS

neproběhne

proběhne

http://mccord.cm.utexas.edu/courses/ch301/review4F11.php

Gibbsova energie

Page 149: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

149 Více…

C+O2= CO2

Pro DG > 0 samovolný rozklad oxidů teplem

Čím níže, tím více posunutá rovnováha

k produktům, tj. oxidům.

Nad teplotou pro křivku CO2 můžeme kov

vyredukovat uhlíkem z koksu.

Nad teplotou pro křivku Al2O3 lze použít

Aluminotermii (Al)

Al2O3 stabilnější než oxidy výše

Ellinghamův diagram

Page 150: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Elektrochemická řada kovů

Page 151: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Pourbaixovy diagramy

zlato zinek hliník

Marcel Pourbaix

1904-1908

Pourbaixovy diagramy zachycují redukčně-

oxidační a acidobazické rovnovážné

diagramy pro zvolené ionty. Umožňují

předpovědět nebo vysvětlit korozi, pasivaci

či odolnost daného prvku.

Oxidační prostředí

Redukční prostředí

Page 152: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Vznik vazby

1s2 2s2 2p6

Page 153: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

není dipól

dipól

CF4 je nepolární CHF3 je polární

HCl je polární

Polární kovalentní vazba

Page 154: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Polymery ‒ makromolekulární látky

n CH2=CH2 → –[CH2–CH2 ]–n

…CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2…

Více…

jiné vlastnosti, než vstupní látka (dáno vysokou molekulovou

hmotností polymeru)

Page 155: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Síla kyselin a zásad

Silná kyselina

Slabá kyselina

Velmi slabá kyselina

Page 156: CHE 12: kompozity - nanotechnologie

Kat

edra

ch

emie

FP

TU

L |

ww

w.k

ch.tul.cz

Nové příklady Určete reakční enthalpii ΔH°298 pro reakci. Bude se teplo uvolňovat nebo spotřebovávat? CH4 (g) + O2 (g) → CO2 (g) + H2O (l) CO2 (g) ∆H° sluč. = - 393,1 kJ mol-1

H2O (l) ∆H° sluč. = - 285,9 kJ mol-1 CH4 (g) ∆H° sluč. = - 74,8 kJ mol-1 O2 (g) ∆H° sluč. = 0 kJ mol-1 (v zadání nemusí být uvedeno, jedná se o prvek!) Řešení: Uvedenou reakci je nejprve nutno vyčíslit: CH4 (g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O (l) ∆Hr° = [1∙∆Hsluč.(CO2)) + (2∙∆Hsluč.(H2O))] - [(1∙∆Hsluč (CH4)) + (2 ∙∆Hsluč.(O2))] = [(- 393,1) + 2 . (- 285,9)] – [ 1 . (- 74,8) + 2 . 0 ] = - 890,1 kJ.mol-1

Standardní reakční teplo uvedené reakce je -890,1 kJ.mol-1. Hodnota vypočteného reakčního tepla je záporná, jedná se o reakci exotermickou (teplo se uvolňuje). http://nanotechnologie.vsb.cz/Studiummgr/Priklady_chemie.pdf

Analogicky ze spalných tepel

DH0 = n(DH0)spal. - n(DH0)spal. reakt. prod.

DH0 = n(DH0)sluč. - n(DH0)sluč. prod. reakt.