מתכות לא ברזליות: מבנה, סוגים, מאפיינים - כִּימִיָה - 2025

הלא - ברזליות הם אלה שאין להם או זניח כמויות של ברזל. אלה, בפרופורציות המוניות שונות, משמשים ליצירת סגסוגות המציגות תכונות פיזיקליות טובות יותר ממתכות בודדות.

לפיכך, המבנים הגבישיים שלהם והאינטראקציות המתכתי הם אבן היסוד ליישומי סגסוגת ברזלית. עם זאת, מתכות טהורות אלו מוצאות פחות שימושים מכיוון שהן רגישות מאוד ותגובות. מסיבה זו הם פועלים בצורה הטובה ביותר כבסיס ותוסף לסגסוגות.

ברונזה היא סגסוגת לא ברזלית; זה מורכב בעיקר מתערובת מוזהבת של נחושת ופח (פסל בתמונה למעלה). הנחושת בסגסוגת מתחמצנת ויוצרת CuO, תרכובת המשחירה את פני השטח הזהובים שלה. בסביבות לחות, CuO מתייבש וסופג פחמן דו חמצני ומלחים ליצירת תרכובות כחולות-ירוקות.

לדוגמא, פסל החירות מכוסה בשכבות של פחמן נחושת (CuCO ₃ ) המכונות פטינה. באופן כללי, כל המתכות מחלידות. בהתאם ליציבות התחמוצות שלהם, הם מגנים על סגסוגות במידה פחותה או יותר מפני קורוזיה וגורמים חיצוניים.

מִבְנֶה

ברזל הוא רק אחת מכל המתכות בטבע, ולכן המבנים והסגסוגות של מתכות לא ברזליות מגוונים יותר.

עם זאת, בתנאים רגילים לרוב המתכות יש שלושה מבנים גבישיים המוקמים על ידי קשרי המתכת שלהם: משושה קומפקטי (hcp), מעוקב קומפקטי (ccp), ומעוקב מרכזי גוף (bcc).

Hex קומפקטי (hcp)

מבין שלושת המבנים זהו הפחות צפוף וקומפקטי, ובו זמנית זה שיש לו תוואי נפח גדולים ביותר.

לפיכך, הוא מאכלס ביתר קלות מולקולות ואטומים קטנים. באופן דומה, בקוביה זו מוקף כל אטום על ידי שמונה שכנים.

דוגמאות

- ונדיום (וי).

- ניוביום (Nb).

- כרום (Cr).

- מתכות אלקאליות.

- טונגסטן (W).

בנוסף, ישנם מבנים אחרים, כמו מעוקבים פשוטים ומורכבים אחרים המורכבים מסדרים פחות צפופים או מעוותים של שלושת הראשונים. עם זאת, מבני הגבישים לעיל חלים רק על מתכות טהורות.

בתנאים של טומאה, לחץ וטמפרטורה גבוהה, סידורים אלה מעוותים וכאשר הם מרכיבים של סגסוגת הם מתקשרים עם מתכות אחרות ליצירת מבנים מתכתיים חדשים.

למעשה, הידע והמניפולציה המדויקת של סידורים אלה מאפשרים תכנון וייצור של סגסוגות עם תכונות פיזיקליות רצויות למטרה מסוימת.

סוגים

במונחים כללים מאוד, ניתן לסווג מתכות לא ברזליות לשלושה סוגים: כבד (עופרת), קל (נחושת ואלומיניום) ואולטרה-סולם (מגנזיום). בתורם, אלה מתחלקים לשתי תת-קבוצות: אלה עם נקודות התכה בינוניות ואלה עם נקודות התכה גבוהות.

סוגים אחרים של מתכות לא ברזליות תואמות מתכות אצילות (או יקרות). דוגמאות לכך הן מתכות עם מבני ccp (למעט אלומיניום, ניקל ואחרים).

באופן דומה, מתכות אדמה נדירות נחשבות ללא ברזליות (cerium, samarium, scandium, yttrium, thulium, gadolinium, וכו '). לבסוף מתכות רדיואקטיביות נחשבות גם כאל ברזליות (פולוניום, פלוטוניום, רדיום, פרנסיום, אסטט, רדון וכו ').

מאפיינים ותכונות

אף על פי שהמאפיינים והמאפיינים של מתכות משתנים במצבם הטהור ובסגסוגות, הם מציגים כלליות המבדילות אותם ממתכות ברזליות:

- הם מוליכים חשמליים ותרמיים מעולים.

- הם מושפעים פחות מטיפולי חום.

- יש להם עמידות רבה יותר נגד חמצון וקורוזיה.

- הם לא מציגים כל כך הרבה פרמגנטיות, המאפשרת להם להיות חומרים המשמשים ליישומים אלקטרוניים.

- תהליכי הייצור שלו קלים יותר, כולל יציקה, ריתוך, זיוף וגלגול.

- יש להם צבעוניות מושכת יותר, ולכן הם מוצאים שימושים כאלמנטים נוי; בנוסף, הם פחות צפופים.

חלק מהחסרונות בהשוואה למתכות ברזליות הם: עמידות נמוכה, עלויות גבוהות, דרישות נמוכות פחות שפע מינרלים.

דוגמאות

בתעשייה המתכתית קיימות אפשרויות רבות בייצור מתכות וסגסוגות לא ברזליות; הנפוצים ביותר הם: נחושת, אלומיניום, אבץ, מגנזיום, טיטניום וסגסוגות העל מבוססות הניקל.

נְחוֹשֶׁת

נחושת שימשה למגוון רחב של יישומים בשל תכונותיה המועילות, כמו המוליכות התרמית והחשמלית הגבוהה שלה.

הוא חזק, ניתן לנשירה ושמיש, כך שניתן להשיג ממנו עיצובים פרקטיים רבים: מצינורות לצנצנות ועד מטבעות. הוא שימש גם לחיזוק סלילתן של ספינות ומוצא בהן שימוש רב בתעשיית החשמל.

למרות שהוא רך מאוד במצבו הטהור, הסגסוגות שלו (כולל פליז וברונזה) עמידות יותר ומוגנות על ידי שכבות של Cu ₂ O (תחמוצת אדמדמה).

אֲלוּמִינְיוּם

זו מתכת שנחשבת לקלה בגלל צפיפותה הנמוכה; יש לו מוליכות תרמית וחשמלית גבוהה, והיא עמידה בפני קורוזיה בזכות שכבת Al ₂ O ₃ המגנה על פני השטח שלה.

בהתחשב בתכונותיה, מדובר במתכת אידיאלית במיוחד בתחום התעופה האווירית, בתעשיות הרכב והבנייה.

אבץ ומגנזיום

סגסוגות אבץ (כגון קיים, עם 4% אלומיניום ו -3% נחושת במסה) משמשים לייצור יציקות מורכבות. הוא מיועד לעבודות בנייה והנדסה.

במקרה של מגנזיום, לסגסוגותיו יש יישומים בארכיטקטורה, כמו גם בבתי אופניים, בפרפטי גשר ובמבנים מרותכים.

הוא מוצא שימוש גם בתעשייה האווירית, במכונות במהירות גבוהה ובציוד תובלה.

טִיטָן

טיטניום יוצר סגסוגות קלות מעט. הם עמידים במיוחד ומוגנים מפני קורוזיה על ידי שכבה של TiO ₂ . מיצויו יקר ובעל מבנה גבישי bcc מעל 882 מעלות צלזיוס.

בנוסף, זה ביולוגי תואם, וזו הסיבה שהוא יכול לשמש כחומר לפרוטזות ולשתלים רפואיים. בנוסף, טיטניום וסגסוגותיו קיימים במכונות, בים, ברכיבי סילון ובכורים כימיים.

סגסוגות על

סגסוגות-על הן שלבים מוצקים וחזקים מאוד המורכבים מניקל (כמתכת בסיס) או קובלט.

הם משמשים כוונות בטורבינות ומנועי מטוסים, בחומרים לכורים התומכים בתגובות כימיות אגרסיביות, ובציוד מחליף חום.

הפניות

1. קייטרינה סקוטניקובה, מוניקה לוסרטובה, מירוסלב קורסה. (2015). תיאוריית ייצור מתכות וסגסוגות לא ברזליות. האוניברסיטה הטכנית של אוסטרבה.
2. ד"ר ג. ארגון. סגסוגות נפרדות. הוחזר ב 21 באפריל 2018 מ: users.fs.cvut.cz
3. אדנה מדע וטכנולוגיה. מתכות לא ברזליות. הוחזר ב 21 באפריל 2018 מ: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). טכנולוגיית חומרים. Trillas SA עריכה (מהדורה ראשונה, מקסיקו). עמוד 282-297.
5. חומרים ברזלים ומתכות וסגסוגות לא ברזליות. . הוחזר ב- 21 באפריל 2018 מ: ikbooks.com
6. ההבדל בין מתכת ברזלית לא ברזלית. (2015, 23 בספטמבר). הוחזר ב 21 באפריל 2018 מ: metaalsupermarkets.com
7. וונדרופוליס. (2018). מדוע פסל החופש ירוק? הוחזר ב 21 באפריל 2018 מ: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31 במאי 2014). המבנה הגבישי של מתכות. הוחזר ב 21 באפריל 2018, מתוך: researchgate.net
9. טוני היגט. (18 במרץ, 2009). אביזרי נחושת. . הוחזר ב 22 באפריל 2018 מ: flickr.com
10. ברנדון באונאך. (22 בפברואר 2007). משקל-שש-נייר-משקל. הוחזר ב 22 באפריל 2018 מ: flickr.com