Yüksək kimyəvi reaktivliyə malik çevik gümüşü ağ metal: dəmir yüksək temperaturda və ya havada yüksək rütubətdə tez korroziyaya məruz qalır. Təmiz oksigendə dəmir yanır, incə dağılmış vəziyyətdə isə havada özbaşına alışır. Fe (lat. Ferrum) simvolu ilə təyin olunur. Yer qabığında ən çox yayılmış metallardan biri (sonra ikinci yer).
Həmçinin bax:
STRUKTUR
Dəmir üçün bir neçə polimorfik modifikasiya qurulmuşdur, bunlardan yüksək temperatur modifikasiyası - γ-Fe (906 ° -dən yuxarı) Cu tipli üz mərkəzli kub qəfəsləri (a 0 \u003d 3.63) və aşağı temperatur təşkil edir. modifikasiya - α-Fe tipli mərkəzləşdirilmiş kubun α-Fe-qəfəsi ( a 0 = 2.86).
İstilik temperaturundan asılı olaraq, dəmir üç modifikasiyada ola bilər, kristal qəfəsin fərqli bir quruluşu ilə xarakterizə olunur:
- Ən aşağıdan 910 ° C-ə qədər olan temperatur aralığında - mərkəzləşdirilmiş kub şəklində kristal qəfəs quruluşuna malik olan a-ferrit (alfa-ferrit);
- 910-dan 1390°C-ə qədər temperatur diapazonunda - kristal şəbəkəsi üz mərkəzli kub quruluşuna malik olan austenit;
- 1390 ilə 1535 ° C arasında olan temperatur aralığında (ərimə nöqtəsi) - d-ferrit (delta-ferrit). d-ferritin kristal qəfəsi a-ferritin kristal qəfəsi ilə eynidir. Onların arasındakı fərq yalnız atomlar arasındakı digər (d-ferrit üçün böyük) məsafələrdədir.
Maye dəmir soyuduqda, soyudulmuş həcmin bir çox nöqtəsində eyni vaxtda ilkin kristallar (kristallaşma mərkəzləri) görünür. Sonrakı soyutma zamanı maye metalın bütün ehtiyatı tükənənə qədər hər mərkəz ətrafında yeni kristal hüceyrələr qurulur.
Nəticə metalın dənəvər quruluşudur. Hər bir taxıl, oxlarının müəyyən bir istiqaməti olan bir kristal qəfəsə malikdir.
Bərk dəmirin sonradan soyudulması zamanı d-ferritin austenite və austenitin α-ferritə keçidi zamanı taxıl ölçüsündə müvafiq dəyişikliklə yeni kristallaşma mərkəzləri yarana bilər.
XÜSUSİYYƏTLƏRİ
Normal şəraitdə təmiz formada bərkdir. Gümüş-boz rəngə və açıq metal parıltıya malikdir. Dəmirin mexaniki xüsusiyyətlərinə Mohs şkalası üzrə sərtlik səviyyəsi daxildir. Dörd (orta) bərabərdir. Dəmir yaxşı elektrik və istilik keçiriciliyinə malikdir. Son xüsusiyyəti soyuq otaqda dəmir əşyaya toxunmaqla hiss etmək olar. Bu material istiliyi tez ötürdüyü üçün qısa müddətdə dərinizdən çoxlu miqdarda götürür, buna görə də siz soyuqluq hiss edirsiniz.
Məsələn, bir ağaca toxunaraq, onun istilik keçiriciliyinin daha aşağı olduğunu qeyd etmək olar. Dəmirin fiziki xüsusiyyətləri onun ərimə və qaynama nöqtələridir. Birincisi 1539 dərəcə Selsi, ikincisi 2860 dərəcədir. Belə nəticəyə gəlmək olar ki, dəmirin xarakterik xüsusiyyətləri yaxşı çeviklik və ərimə qabiliyyətidir. Ancaq bu hamısı deyil. Dəmirin fiziki xassələrinə onun ferromaqnetizmi də daxildir. Bu nədir? Maqnit xüsusiyyətlərini hər gün praktiki nümunələrdə müşahidə edə bildiyimiz dəmir, belə unikal xüsusiyyətlərə malik olan yeganə metaldır. əlamətdar. Bu, bu materialın bir maqnit sahəsinin təsiri altında maqnitləşməyə qadir olması ilə bağlıdır. Və sonuncunun fəaliyyəti dayandırıldıqdan sonra, maqnit xassələri yenicə formalaşmış dəmir uzun müddət maqnit olaraq qalır. Bu hadisəni onunla izah etmək olar ki, bu metalın strukturunda hərəkət edə bilən çoxlu sərbəst elektronlar var.
Ehtiyatlar və istehsal
Dəmir günəş sistemində, xüsusən yerüstü planetlərdə, xüsusən də Yer kürəsində ən çox yayılmış elementlərdən biridir. Yer planetlərinin dəmirinin əhəmiyyətli bir hissəsi planetlərin nüvələrində yerləşir və burada onun tərkibinin təxminən 90% olduğu təxmin edilir. Yer qabığında dəmirin miqdarı 5%, mantiyada isə təxminən 12% təşkil edir.
Yer qabığında dəmir geniş yayılmışdır - yer qabığının kütləsinin təxminən 4,1% -ni təşkil edir (bütün elementlər arasında 4-cü yer, metallar arasında 2-ci yer). Mantiyada və yer qabığında dəmir əsasən silikatlarda cəmləşmişdir, əsas və ultraəsaslı süxurlarda onun tərkibi əhəmiyyətli, turşu və ara süxurlarda isə azdır.
Tərkibində dəmir olan çoxlu sayda filizlər və minerallar məlumdur. Ən böyük praktik əhəmiyyətə malik olan qırmızı dəmir filizi (hematit, Fe2O3; 70%-ə qədər Fe ehtiva edir), maqnit dəmir filizi (maqnetit, FeFe 2 O 4, Fe 3 O 4 ; tərkibində 72,4% Fe), qəhvəyi dəmir filizi və ya limonit ( goetit və hidrogoetit, müvafiq olaraq FeOOH və FeOOH nH 2 O). Goethite və hydrogoethite ən çox qalınlığı bir neçə yüz metrə çatan sözdə "dəmir papaqlar" meydana gətirən qabıqlarda olur. Onlar həmçinin göllərdə və ya dənizlərin sahilyanı ərazilərində kolloid məhlullardan düşərək çökmə mənşəli ola bilər. Bu zaman oolitik, yaxud paxlalı, dəmir filizləri əmələ gəlir. Onların tərkibində tez-tez vivianit Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O var ki, bu da qara uzunsov kristallar və radial parlaq aqreqatlar əmələ gətirir.
Dəniz suyunda dəmirin miqdarı 1 10 -5 -1 10 -8% təşkil edir.
Sənayedə dəmir dəmir filizindən, əsasən hematitdən (Fe 2 O 3) və maqnetitdən (FeO·Fe 2 O 3) alınır.
Filizlərdən dəmir çıxarmağın müxtəlif yolları var. Ən çox yayılmışı domen prosesidir.
İstehsalın birinci mərhələsi 2000 °C temperaturda yüksək sobada dəmirin karbonla reduksiyasıdır. Domna sobasında koks şəklində karbon, sinter və ya qranullar şəklində dəmir filizi və flux (məsələn, əhəngdaşı) yuxarıdan qidalanır və aşağıdan vurulan isti hava axını ilə qarşılanır.
Domna prosesinə əlavə olaraq, dəmirin birbaşa istehsalı prosesi geniş yayılmışdır. Bu zaman qranullar əmələ gətirmək üçün əvvəlcədən əzilmiş filiz xüsusi gil ilə qarışdırılır. Qranullar qovrulur və tərkibində hidrogen olan isti metan çevrilmə məhsulları ilə şaft sobasında işlənir. Hidrogen, dəmiri kömürdə ümumi çirklər olan kükürd və fosfor kimi çirklərlə çirkləndirmədən asanlıqla dəmiri azaldır. Dəmir bərk formada alınır, sonra elektrik sobalarında əridilir. Kimyəvi cəhətdən təmiz dəmir onun duzlarının məhlullarının elektrolizi yolu ilə əldə edilir.
MƏŞKİL
Tellurik (yerüstü) dəmirin mənşəyi nadir hallarda bazalt lavalarında (Wifaq, Disko adası, Qrenlandiyanın qərb sahillərində, Almaniyanın Kassel şəhəri yaxınlığında) tapılır. Pirotit (Fe 1-x S) və kohenit (Fe 3 C) hər iki nöqtədə onunla əlaqələndirilir ki, bu da həm karbonla reduksiyanı (o cümlədən əsas süxurlardan), həm də Fe(CO) n tipli karbonil komplekslərinin parçalanmasını izah edir. Mikroskopik dənələrdə bir dəfədən çox dəyişdirilmiş (serpentinləşdirilmiş) ultrabazik süxurlarda, həmçinin pirrotitlə, bəzən maqnetitlə paragenezdə müəyyən edilmişdir, buna görə də reduksiya reaksiyaları zamanı yaranır. Filiz yataqlarının oksidləşmə zonasında, bataqlıq filizlərinin əmələ gəlməsi zamanı çox nadirdir. Dəmir birləşmələrinin hidrogen və karbohidrogenlərlə reduksiyası ilə bağlı çöküntü süxurlarında tapıntılar qeydə alınmışdır.
Ay torpağında demək olar ki, təmiz dəmir tapılıb ki, bu da həm meteoritlərin düşməsi, həm də maqmatik proseslərlə əlaqələndirilir. Nəhayət, meteoritlərin iki sinfi, daşlı dəmir və dəmir, qaya əmələ gətirən komponent kimi təbii dəmir ərintilərini ehtiva edir.
TƏTBİQ
Dəmir ən çox istifadə edilən metallardan biridir və dünya metallurgiya istehsalının 95%-ə qədərini təşkil edir.
Dəmir poladların və çuqunların əsas komponentidir - ən vacib struktur materialları.
Dəmir digər metallara əsaslanan ərintilərin bir hissəsi ola bilər - məsələn, nikel.
Maqnit dəmir oksidi (maqnetit) kompüterin uzunmüddətli yaddaş qurğularının istehsalında mühüm materialdır: sərt disklər, disketlər və s.
Ultra incə maqnit tozu polimer qranullarla qarışdırılmış bir çox qara və ağ lazer printerlərdə toner kimi istifadə olunur. O, həm maqnitin qara rəngindən, həm də maqnitləşdirilmiş ötürücü rulona yapışmaq qabiliyyətindən istifadə edir.
Bir sıra dəmir əsaslı ərintilərin unikal ferromaqnit xassələri onların transformatorların və elektrik mühərriklərinin maqnit nüvələri üçün elektrik mühəndisliyində geniş istifadəsinə kömək edir.
Dəmir (III) xlorid (dəmir xlorid) həvəskar radio praktikasında çap dövrə lövhələrini aşındırmaq üçün istifadə olunur.
Mis sulfatla qarışdırılmış dəmir sulfat (dəmir sulfat) bağçılıqda və tikintidə zərərli göbələklərə qarşı mübarizə aparmaq üçün istifadə olunur.
Dəmir dəmir-nikel batareyalarında, dəmir-hava batareyalarında anod kimi istifadə olunur.
Dəmir və dəmir xloridlərin sulu məhlulları, eləcə də onun sulfatları təbii və xloridlərin təmizlənməsində koaqulyant kimi istifadə olunur. Çirkab su sənaye müəssisələrinin suyun təmizlənməsində.
Dəmir (İngilis Dəmir) - Fe
TƏSNİFAT
Hey's CIM Ref1.57
| Strunz (8-ci nəşr) | 1/A.07-10 |
| Nickel-Strunz (10-cu nəşr) | 1.AE.05 |
| Dana (7-ci nəşr) | 1.1.17.1 |
Normal şəraitdə demək olar ki, bütün metallar bərkdir. Lakin müəyyən temperaturda onlar aqreqasiya vəziyyətini dəyişə və maye halına gələ bilərlər. Gəlin öyrənək, metalın ən yüksək ərimə nöqtəsi nədir? Ən aşağı nədir?
Metalların ərimə nöqtəsi
Elementlərin əksəriyyəti Dövri Cədvəl metallara aiddir. Hal-hazırda onların təxminən 96-sı var.Onların hamısının mayeyə çevrilməsi üçün müxtəlif şərtlər lazımdır.
Maye halına gələn bərk kristal maddələrin qızdırılma həddinə ərimə nöqtəsi deyilir. Metallarda bir neçə min dərəcə dəyişir. Onların bir çoxu nisbətən yüksək istiliklə mayeyə keçir. Buna görə də, onlar qazan, tava və digər mətbəx texnikası istehsalı üçün ümumi materialdır.
Gümüş (962 °C), alüminium (660.32 °C), qızıl (1064.18 °C), nikel (1455 °C), platin (1772 °C) və s. orta ərimə nöqtələrinə malikdir. Odadavamlı və bir qrup da var əriyən metallar. Birincinin mayeyə çevrilməsi üçün 2000 dərəcədən çox, ikincisi üçün isə 500 dərəcədən az istilik lazımdır.
Aşağı əriyən metallara adətən qalay (232 °C), sink (419 °C), qurğuşun (327 °C) daxildir. Ancaq bəzilərində daha aşağı temperatur ola bilər. Məsələn, fransium və qallium artıq əldə əriyir və sezium yalnız bir ampuldə qızdırıla bilər, çünki o, oksigendən alovlanır.
Metalların ən aşağı və ən yüksək ərimə nöqtələri cədvəldə verilmişdir:
Volfram
Ən yüksək ərimə nöqtəsi volfram metalıdır. Bu göstəricidə ondan yuxarıda yalnız qeyri-metal karbon var. Volfram açıq boz parlaq bir maddədir, çox sıx və ağırdır. 5555 °C-də qaynayır ki, bu da demək olar ki, Günəşin fotosferinin temperaturuna bərabərdir.
Otaq şəraitində oksigenlə zəif reaksiya verir və korroziyaya uğramır. Odadavamlı olmasına baxmayaraq, olduqca çevikdir və hətta 1600 ° C-yə qədər qızdırıldıqda da döyülə bilər. Volframın bu xüsusiyyətləri lampalarda və qaynaq üçün elektrodların kineskoplarında filamentlər üçün istifadə olunur. Qazılmış metalın çox hissəsi möhkəmliyini və sərtliyini artırmaq üçün poladla ərintilənir.
Volfram hərbi sahədə və texnologiyada geniş istifadə olunur. Sursatların, zirehlərin, mühərriklərin və hərbi maşınların və təyyarələrin ən vacib hissələrinin istehsalı üçün əvəzolunmazdır. Cərrahi alətlərin, radioaktiv maddələrin saxlanması üçün qutuların hazırlanmasında da istifadə olunur.
Merkuri
Merkuri ərimə nöqtəsi mənfi olan yeganə metaldır. Bundan əlavə, iki kimyəvi elementdən biridir, sadə maddələr normal şəraitdə maye halında mövcud olan. Maraqlıdır ki, metal 356,73 ° C-ə qədər qızdırıldıqda qaynayır, bu da ərimə nöqtəsindən xeyli yüksəkdir.
Gümüş-ağ rəngə və aydın parıltıya malikdir. Otaq şəraitində artıq buxarlanır, kiçik toplara kondensasiya olunur. Metal çox zəhərlidir. O, insanın daxili orqanlarında toplana bilir, beyin, dalaq, böyrək və qaraciyər xəstəliklərinə səbəb olur.
Merkuri insana məlum olan ilk yeddi metaldan biridir. Orta əsrlərdə əsas kimya elementi hesab olunurdu. Zəhərli olmasına baxmayaraq, bir vaxtlar tibbdə diş plomblarının bir hissəsi kimi, həmçinin sifilis üçün müalicə kimi istifadə edilmişdir. İndi civə dərmanlardan demək olar ki, tamamilə xaric edilmişdir, lakin o, ölçü alətlərində (barometrlər, təzyiqölçənlər), lampalar, açarlar və qapı zəngləri istehsalı üçün geniş istifadə olunur.
Ərintilər
Metalın xassələrini dəyişdirmək üçün onu digər maddələrlə əridirlər. Beləliklə, o, yalnız daha çox sıxlıq, güc əldə edə bilməz, həm də ərimə nöqtəsini aşağı sala və ya artıra bilər.
Bir ərinti iki və ya daha çox kimyəvi elementdən ibarət ola bilər, lakin onlardan ən azı biri metal olmalıdır. Belə "qarışıqlar" sənayedə çox tez-tez istifadə olunur, çünki onlar sizə lazım olan materialların tam keyfiyyətlərini əldə etməyə imkan verir.
Metalların və ərintilərin ərimə nöqtəsi birincinin təmizliyindən, həmçinin sonuncunun nisbətindən və tərkibindən asılıdır. Əriyən ərintilər əldə etmək üçün ən çox qurğuşun, civə, tallium, qalay, kadmium və indium istifadə olunur. Tərkibində civə olanlara amalgamlar deyilir. 12%/47%/41% nisbətində natrium, kalium və seziumun birləşməsi mənfi 78 °C-də artıq mayeyə, mənfi 61 °C-də civə və taliumun amalgamına çevrilir. Ən odadavamlı material, ərimə nöqtəsi 4115 ° C olan 1: 1 nisbətində tantal və hafnium karbidlərinin bir ərintisidir.
Dəmirin ərimə nöqtəsi mühüm göstəricidir metal və onun ərintilərinin istehsalı texnologiyaları. Xammalın əridilməsi zamanı filizin və metalın fiziki-kimyəvi xassələri nəzərə alınır.
Yer üzündə ən çox yayılmış kimyəvi element.
Dəmirin fiziki və kimyəvi xassələri
- 26 nömrəli kimyəvi element Günəş sistemində ən çox yayılmışdır. Araşdırmalara görə, Yerin nüvəsində dəmirin miqdarı 79-85,5% təşkil edir. Planetin qabığında yayılmasına görə o, alüminiumdan sonra ikinci yerdədir.
- Saf formada metal gümüşü rəngli ağ rəngə malikdir, plastikdir. Çirklərin olması onun fiziki parametrlərini müəyyən edir. Dəmir maqnitlə reaksiya verməyə meyllidir.
- Bu kimyəvi element qızdırıldıqda baş verən polimorfizm ilə xarakterizə olunur. Qaya püskürmə yerlərində metalın artan konsentrasiyası müşahidə olunur. Sənaye yataqları yer qabığında baş verən xarici və daxili proseslər nəticəsində əmələ gəlir.
- Çay suyunda təxminən 2 mq/l metal var, dəniz suyu üçün göstərici isə 100-1000 dəfə azdır.
- Dəmir müəyyən bir mühitdə onun geokimyəvi xüsusiyyətini təyin edən bir neçə oksidləşmə dərəcəsinə malikdir. Neytral formada metal Yerin nüvəsində olur.
- Dəmir oksidi təbiətdə meydana gəlmənin əsas formasıdır və oksid dəmir çöküntü birləşmələrinin bir hissəsi kimi yer qabığının ən yuxarı hissəsində yerləşir.
- Qeyri-sabit tərkibli minerallarda 26 nömrəli kimyəvi elementin tərkibi temperatur qradiyenti azaldıqca artır. + 2861 ° C-yə qədər qızdırıldıqda qaynama baş verir. Xüsusi istilikərimə 247,1 kJ/kq təşkil edir.
Metal hasilatı
Tərkibində dəmir olan filizlər arasında, üçün xammal sənaye istehsalı bunlardır:
- hematit;
- goethite;
- maqnit.
Götit və hidroqoetit, yüzlərlə metr ölçüdə hava qabığında formasiyalar əmələ gətirir. Şelf zonasında və göllərdə mineralların kolloid məhlulları yağıntılar nəticəsində oolitlər (lobya dəmir filizləri) əmələ gətirir.
Pirit və pirrotit, təbii olaraq meydana gələn dəmir mineralları, kükürd turşusunun istehsalı üçün xammal kimi istifadə olunur.
Ümumi dəmir minerallarına da daxildir:
- siderit;
- lelinqit;
- markazit;
- ilmenit;
- jarozit
Şüşəvari parıltılı kövrək yaşıl kristal olan melanterit mineralından istifadə olunur. əczaçılıq sənayesi dəmir tərkibli preparatların istehsalı üçün.
Bu metalın əsas yatağı Braziliyadadır. Son zamanlar, dəmir və manqan ehtiva edən dəniz dibində mövcud olan düyünlərin istismarına diqqət yetirilir.
əriyən dəmir
Dəmirin ərimə nöqtəsini nə müəyyənləşdirir?
Metal istehsalı onun filiz xammalından çıxarılması üçün müxtəlif texnologiyalar nəzərdə tutur. Dəmirin ən çox yayılmış əridilməsi domna üsuludur.
Metal əridilməzdən əvvəl +2000 °C temperaturda sobada reduksiya edilir. Çirkləri çıxarmaq üçün oksidə qədər qızdırıldıqda parçalanan, sonra silikon dioksid ilə birləşmə və şlakların meydana gəlməsinə səbəb olan flux əlavə edilir.
Domna üsulu ilə yanaşı, dəmir çınqıl filizi gillə qovurmaqla əridilir. Qarışıq qranullara çevrilir və hidrogen reduksiya sobasında işlənir. Dəmirin sonrakı əriməsi elektrik sobalarında aparılır.
Sobalarda ərintilərin istehsalı.
Metalın xüsusiyyətləri materialın təmizliyindən asılıdır. Ticarət baxımından təmiz dəmir üçün ərimə nöqtəsi +1539 °C-dir. Kükürd zərərli bir çirkdir. Yalnız maye məhluldan çıxarıla bilər. Kimyəvi cəhətdən təmiz material metal duzlarının elektrolizi yolu ilə əldə edilir.
metal ərintiləri
Təmiz formada bu material yumşaqdır, buna görə gücü artırmaq üçün tərkibə karbon əlavə olunur.
Metallurgiyada dəmir ərintilərinə qara metallar deyilir.
Ligaturanın komponentlərindən asılı olaraq, materialların xüsusiyyətləri dəyişir. Dəmirin ərimə nöqtəsi də liqatura komponentlərinin iştirakı ilə dəyişir.
Poladın xüsusi ərimə istiliyi 84 kJ-dir. Bu göstərici o deməkdir ki, poladın ərimə temperaturunda 1 kq ərintini kristal haldan maye vəziyyətə keçirmək üçün 84 kJ enerji lazımdır.
Müxtəlif metalların birləşmələri ərintilər əmələ gətirir. Xüsusi birləşmə istiliyi çuqun 96-140 kJ-dir. Çuqun tərkibində 4%-ə qədər karbon, 1,5%-ə qədər manqan, 4,5%-ə qədər silikon və kükürd və fosfor şəklində olan çirklər var. Ağ və boz ərintilər var.
Ağ rəngdə karbonun bir hissəsi dəmir karbid birləşməsindədir. Bu ərinti kövrək və sərtdir. Konstruksiyaların və hissələrin istehsalı üçün nəzərdə tutulub.
Qrafit şəklində karbon ehtiva edən boz ərintini emal etmək asandır. Çuqun yüksək sobalarda dəmir filizindən əridilir. Filizin əriməsi dəmirin oksidlərdən karbonla reduksiya reaksiyası ilə müşayiət olunur.
Əksər maddələr qızdırıldıqda həcminin artması ilə əriyə bilər. 1000 sm³ həcmli çuqun üçün bu rəqəm 988-994 sm³ təşkil edir.
Çuqun polad istehsalı üçün xammaldır, karbon tərkibi ilə xarakterizə olunur (2,14% -dən çox deyil).
Kimyəvi tərkibinə görə polad aşağıdakılara bölünür:
- lehimli;
- karbon.
Karbon poladının tərkibində kükürd, fosfor və silisiumun çirkləri var. Aşağı elektrik xüsusiyyətləri, aşağı gücü ilə fərqlənir və korroziyaya asanlıqla həssasdır.
Bağlayıcı əlavələrin olması polad yeni texniki xüsusiyyətlər verir. Əlavə komponentlər kimi istifadə edin:
- molibden;
- nikel;
- volfram;
- xrom;
- vanadium.
Yüksək lehimli poladın tərkibinə 10% -dən çox olmayan əlavələr daxildir. Alaşım davamlıdır. Çuqundan polad istehsalı texnologiyası istehsalı üçün yüksək keyfiyyətli material əldə etməyə imkan verir:
Polad müxtəlif sənaye sahələrində xammal kimi istifadə olunur. Bunsuz təyyarə sənayesini, gəmiqayırma, avtomobil sənayesi və bir çox başqa istehsal sahələrini təsəvvür etmək mümkün deyil.
Hər bir metal və ərintinin özünəməxsus fiziki dəsti var kimyəvi xassələri, ən azı ərimə nöqtəsidir. Prosesin özü bədənin bir birləşmə vəziyyətindən digərinə, bu halda bərk kristal vəziyyətindən maye vəziyyətə keçməsi deməkdir. Metalı əritmək üçün ərimə nöqtəsinə çatana qədər ona istilik vermək lazımdır. Bununla birlikdə, hələ də bərk vəziyyətdə qala bilər, lakin daha çox məruz qalma və istiliyin artması ilə metal əriməyə başlayır. Temperatur aşağı salınarsa, yəni istiliyin bir hissəsi çıxarılarsa, element sərtləşəcəkdir.
Metallar arasında ən yüksək ərimə nöqtəsi volframa aiddir: 3422C o, ən aşağısı civə üçün: element artıq -39C o-da əriyir. Bir qayda olaraq, ərintilər üçün dəqiq dəyəri müəyyən etmək mümkün deyil: komponentlərin faizindən asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Onlar adətən ədəd aralığı kimi yazılır.
Necə baş verir
Bütün metalların əriməsi təxminən eyni şəkildə baş verir - xarici və ya daxili istilik köməyi ilə. Birincisi istilik sobasında həyata keçirilir, ikincisi üçün rezistiv istilik yüksək tezlikli elektromaqnit sahəsində elektrik cərəyanının və ya induksiya istiliyinin keçməsi ilə istifadə olunur. Hər iki seçim metala təxminən eyni şəkildə təsir göstərir.
Temperatur artdıqca, yüksəlir molekulların istilik vibrasiyalarının amplitudası, dislokasiyaların böyüməsi, atomların hoppanması və digər pozulmalarda ifadə olunan struktur şəbəkə qüsurları meydana çıxır. Bu, atomlararası bağların qırılması ilə müşayiət olunur və müəyyən miqdarda enerji tələb edir. Eyni zamanda, bədənin səthində kvazi maye təbəqə əmələ gəlir. Şəbəkənin məhv olması və qüsurların yığılması dövrü ərimə adlanır.
Ərimə nöqtəsindən asılı olaraq metallar aşağıdakılara bölünür:
Ərimə nöqtəsindən asılı olaraq seçmək və əritmə aparatı. Hesab nə qədər yüksək olsa, bir o qədər güclü olmalıdır. Lazım olan elementin temperaturunu cədvəldən öyrənə bilərsiniz.
Başqa bir vacib dəyər qaynama nöqtəsidir. Bu, mayelərin qaynadılması prosesinin başladığı dəyərdir, qaynar mayenin düz səthinin üstündə əmələ gələn doymuş buxarın istiliyinə uyğundur. Adətən ərimə nöqtəsindən təxminən iki dəfə yüksəkdir.
Hər iki dəyər normal təzyiqdə verilir. Öz aralarında düz mütənasibdir.
- Təzyiq artır - ərimə miqdarı artacaq.
- Təzyiq azalır - ərimə miqdarı azalır.
Əriyən metallar və ərintilər cədvəli (600C o qədər)
| Element adı | Latın təyinatı | Temperaturlar | |
| Ərimə | qaynar | ||
| qalay | sn | 232 C o | 2600 C o |
| Qurğuşun | Pb | 327 C o | 1750 C o |
| sink | Zn | 420 C o | 907 S o |
| kalium | K | 63,6 C o | 759 S o |
| natrium | Na | 97.8 C o | 883 C o |
| Merkuri | hg | - 38,9 C o | 356,73 C o |
| Sezium | Cs | 28.4 C o | 667,5 C o |
| vismut | Bi | 271,4 C o | 1564 S o |
| Palladium | Pd | 327,5 C o | 1749 S o |
| Polonium | Po | 254 C o | 962 S o |
| kadmium | CD | 321.07 C o | 767 S o |
| Rubidium | Rb | 39.3 C o | 688 S o |
| Qallium | Ga | 29.76 C o | 2204 C o |
| İndium | In | 156,6 C o | 2072 S o |
| Talium | Tl | 304 C o | 1473 S o |
| Litium | Li | 18.05 C o | 1342 S o |
Orta ərimə metallar və ərintilər cədvəli (600С-dən 1600С-ə qədər)
| Element adı | Latın təyinatı | Temperaturlar | |
| Ərimə | qaynar | ||
| Alüminium | Al | 660 C o | 2519 S o |
| Germanium | Ge | 937 S o | 2830 C o |
| Maqnezium | mq | 650 C o | 1100 C o |
| Gümüş | Ag | 960 C o | 2180 S o |
| Qızıl | Au | 1063 C o | 2660 S o |
| Mis | Cu | 1083 C o | 2580 S o |
| Dəmir | Fe | 1539 S o | 2900 C o |
| Silikon | Si | 1415 S o | 2350 S o |
| Nikel | Ni | 1455 S o | 2913 C o |
| barium | Ba | 727 S o | 1897 C o |
| berilyum | olun | 1287 S o | 2471 S o |
| Neptunium | Np | 644 C o | 3901.85 C o |
| Protaktinium | Pa | 1572 S o | 4027 S o |
| Plutonium | Pu | 640 C o | 3228 S o |
| Aktinium | AC | 1051 C o | 3198 S o |
| kalsium | Ca | 842 C o | 1484 S o |
| Radium | Ra | 700 C o | 1736.85 C o |
| Kobalt | co | 1495 S o | 2927 C o |
| Sürmə | Sb | 630.63 C o | 1587 S o |
| Stronsium | Sr | 777 S o | 1382 S o |
| Uran | U | 1135 C o | 4131 C o |
| manqan | Mn | 1246 S o | 2061 S o |
| Konstantin | 1260 S o | ||
| Duralumin | Alüminium, maqnezium, mis və manqan ərintisi | 650 C o | |
| Invar | Nikel-dəmir ərintisi | 1425 C o | |
| Pirinç | Mis və sink ərintisi | 1000 C o | |
| Nikel gümüşü | Mis, sink və nikel ərintisi | 1100 C o | |
| Nikrom | Nikel, xrom, silisium, dəmir, manqan və alüminium ərintisi | 1400 C o | |
| Polad | Dəmir və karbon ərintisi | 1300 C o - 1500 C o | |
| Fechral | Xrom, dəmir, alüminium, manqan və silikonun ərintisi | 1460 S o | |
| Çuqun | Dəmir və karbon ərintisi | 1100 C o - 1300 C o | |
Odadavamlı metallar və ərintilər cədvəli (1600C-dən yuxarı)
| Element adı | Latın təyinatı | Temperaturlar | |
| Ərimə | qaynar | ||
| Volfram | W | 3420 S o | 5555 C o |
| Titan | Ti | 1680 C o | 3300 S o |
| iridium | İr | 2447 S o | 4428 S o |
| Osmium | Os | 3054 C o | 5012 C o |
| Platin | Pt | 1769.3 C o | 3825 C o |
| Renium | Re | 3186 S o | 5596 S o |
| Xrom | Cr | 1907 S o | 2671 S o |
| Rodium | Rh | 1964 S o | 3695 S o |
| Rutenium | Ru | 2334 S o | 4150 C o |
| Hafnium | hf | 2233 S o | 4603 C o |
| Tantal | Ta | 3017 S o | 5458 S o |
| Texnetium | Tc | 2157 S o | 4265 S o |
| Torium | Th | 1750 C o | 4788 S o |
| Vanadium | V | 1910 C o | 3407 C o |
| sirkonium | Zr | 1855 S o | 4409 S o |
| Niobium | Nb | 2477 S o | 4744 S o |
| molibden | Mo | 2623 C o | 4639 s o |
| hafnium karbidləri | 3890 C o | ||
| Niobium karbidləri | 3760 S o | ||
| Titan karbidləri | 3150 S o | ||
| Sirkonium karbidləri | 3530 S o | ||
Metallar bu materiallara xas olan bir sıra orijinal xüsusiyyətlərə malikdir. Kristal qəfəsin məhv olduğu metalların ərimə nöqtəsi var. Maddə həcmi saxlayır, lakin artıq formanın sabitliyindən danışmaq mümkün deyil.
Təmiz formada fərdi metallar olduqca nadirdir. Praktikada ərintilərdən istifadə olunur. Onların saf maddələrdən müəyyən fərqləri var. Kompleks birləşmələr əmələ gəldikdə, kristal qəfəslər bir-biri ilə birləşir. Buna görə ərintilərin xüsusiyyətləri tərkib elementlərindən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Ərimə temperaturu artıq sabit dəyər olaraq qalmır, bu, ərintinin tərkibinə daxil olan maddələrin konsentrasiyasından asılıdır.
Temperatur şkalası anlayışı
Bəzi qeyri-metal obyektlər də oxşar xüsusiyyətlərə malikdir. Ən çox yayılmış sudur. Yer üzündə dominant mövqe tutan mayenin xüsusiyyətlərinə gəldikdə, temperatur şkalası hazırlanmışdır. İstinad nöqtələri suyun məcmu vəziyyətlərinin dəyişmə temperaturudur:
- Mayedən bərkə və əksinə çevrilmələr sıfır dərəcə kimi qəbul edilir.
- Normal atmosfer təzyiqində (760 mm Hg) qaynama (maye içərisində buxarlanma) 100 ⁰С olaraq qəbul edilir.
Diqqət! Selsi şkalası ilə yanaşı, praktikada temperatur Farenheit dərəcələri ilə və mütləq Kelvin şkalası ilə ölçülür. Ancaq metal obyektlərin xüsusiyyətlərini öyrənərkən digər tərəzilər olduqca nadir hallarda istifadə olunur.
Metalın kristal qəfəsləri
Möhkəm bir sabitlik ilə xarakterizə olunur:
- forma, obyekt xətti ölçüləri saxlayır müxtəlif şərtlər;
- həcm, obyekt işğal olunmuş maddənin miqdarını dəyişmir;
- kütlələr, qramla ifadə olunan maddənin miqdarı (kiloqram, ton);
- sıxlıq, vahid həcmdə sabit kütlə var.
Maye vəziyyətə keçdikdə, müəyyən bir temperatura çatdıqdan sonra kristal qəfəslər məhv edilir. İndi formanın sabitliyindən danışmaq olmaz. Maye töküldüyü formanı alacaq.
Buxarlanma baş verdikdə, yalnız maddənin kütləsi sabit qalır. Qaz ona veriləcək bütün həcmi alacaq. Burada sıxlığın sabit dəyər olduğunu iddia etmək olmaz.
Mayelər birləşdirildikdə seçimlər mümkündür:
- Mayelər bir-birinə tamamilə həll olunur, su və spirt belə davranır. Bütün həcmdə maddələrin konsentrasiyası eyni olacaqdır.
- Mayelər sıxlıqda təbəqələşir, əlaqə yalnız interfeysdə baş verir. Yalnız müvəqqəti olaraq mexaniki bir qarışıq əldə edə bilərsiniz. Müxtəlif xassələrə malik mayeləri qarışdırmaqla. Məsələn, neft və su.
Metallar maye vəziyyətdə ərintilər əmələ gətirir. Bir ərinti əldə etmək üçün komponentlərin hər biri maye vəziyyətdə olmalıdır. Ərintilərdə bir-birinin tam əriməsi hadisələri mümkündür. Alaşım yalnız intensiv qarışdırma nəticəsində əldə edilərsə, seçimlər istisna edilmir. Bu vəziyyətdə ərintinin keyfiyyətinə zəmanət verilmir, buna görə də sabit ərintilər əldə etməyə imkan verməyən komponentləri qarışdırmamağa çalışırlar.
Nəticədə bir-birində həll olan maddələr bərkidikdə yeni növ kristal qəfəslər əmələ gətirir. Müəyyən edin:
- Heliomərkəzli kristal qəfəslər, onlara bədən mərkəzli də deyilir. Ortada bir maddənin molekulu, ətrafında isə başqa bir maddənin daha dörd molekulu var. Belə qəfəsləri boş adlandırmaq adətdir, çünki onlarda metal molekulları arasındakı əlaqə daha zəifdir.
- Üz mərkəzli kristal qəfəslər komponent molekullarının üzlərdə yerləşdiyi birləşmələr əmələ gətirir. Metal alimləri belə kristal ərintiləri sıx adlandırırlar. Əslində, ərintinin sıxlığı tərkibə daxil olan hər bir komponentdən daha yüksək ola bilər (Orta əsrlərin kimyagərləri sıxlığın qızılın sıxlığına uyğun olacağı ərintilər axtarırdılar).
Metalların ərimə nöqtəsi
Fərqli maddələrin fərqli ərimə nöqtələri var. Metalları aşağıdakılara bölmək adətdir:
- Eriyen - maye şəklində bir maddə əldə etmək üçün onları 600 ⁰С-ə qədər qızdırmaq kifayətdir.
- Orta ərimə metalları 600…1600 ⁰С temperatur intervalında əriyir.
- Odadavamlı metallar 1600 ⁰С-dən yuxarı temperaturda əriyə bilən metallardır.
Cədvəl aşağı əriyən metalları artan qaydada göstərir. Burada ən qeyri-adi metalın civə (Hg) olduğunu görə bilərsiniz. Normal şəraitdə maye vəziyyətdədir. Bu metal ən aşağı ərimə nöqtəsinə malikdir.
Cədvəl 1, aşağı əriyən metalların ərimə və qaynama nöqtələri:
Cədvəl 2, orta ərimə metallarının ərimə və qaynama nöqtələri:
Cədvəl 3, odadavamlı metalların ərimə və qaynama nöqtələri:
Ərimə prosesini aparmaq üçün müxtəlif cihazlardan istifadə olunur. Məsələn, çuqun əritmək üçün domna sobalarından istifadə olunur. Əlvan metalların əriməsi üçün daxili istilik cərəyanlardan istifadə edərək həyata keçirilir yüksək tezlikli.
Qeyri-metal materiallardan hazırlanmış qəliblərdə bərk halda əlvan metallar olur. Onların ətrafında alternativ mikrodalğalı maqnit sahəsi yaranır. Nəticədə, kristal qəfəslər boşalmağa başlayır. Maddənin molekulları hərəkət etməyə başlayır, bu da bütün kütlənin içərisində istiləşməyə səbəb olur.
Az miqdarda aşağı əriyən metalları əritmək lazımdırsa, mufel sobaları istifadə olunur. Onlarda temperatur 1000 ... 1200 ⁰С-ə qədər yüksəlir, bu, əlvan metalların əriməsi üçün kifayətdir.
Qara metallar konvektorlarda, ocaq sobalarında və induksiya sobalarında əridilir. Proses metalın keyfiyyətini yaxşılaşdıran alaşımlı komponentlərin əlavə edilməsi ilə gəlir.
Ən çətin şey odadavamlı metallarla işləməkdir. Problem ondadır ki, metalın özünün ərimə nöqtəsindən daha yüksək temperaturu olan materiallardan istifadə etməlisiniz. Hal-hazırda aviasiya sənayesi konstruksiya materialı kimi titandan (Ti) istifadəni nəzərdə tutur. At yüksək sürət atmosferdə uçuş, dəri qızdırılır. Buna görə də, alüminium və onun ərintiləri (AL) üçün əvəz lazımdır.
Bu kifayət qədər yüngül metalın maksimum ərimə nöqtəsi dizaynerləri cəlb edir. Buna görə texnoloqlar inkişaf edir texnoloji proseslər və titan və onun ərintilərindən hissələri istehsal etmək üçün avadanlıq.
metal ərintiləri
Ərintilərdən məmulatların dizaynı üçün əvvəlcə onların xassələri öyrənilir. Kiçik qablarda tədqiq etmək üçün tədqiq olunan metallar bir-birinə müxtəlif nisbətlərdə əridilir. Nəticədə qrafiklər qurulur.
Aşağı ox A komponentinin B komponenti ilə konsentrasiyasını əks etdirir. Temperatur şaquli olaraq nəzərə alınır. Burada, bütün metal ərimiş vəziyyətdə olduqda, maksimum temperaturun dəyərləri qeyd olunur.
Soyuduqda komponentlərdən biri kristallar əmələ gətirməyə başlayır. Evtektika maye vəziyyətdədir - bir ərintidə metalların ideal birləşməsi.
Metal alimləri ərimə nöqtəsinin minimal olduğu komponentlərin xüsusi nisbətini fərqləndirirlər. Ərintilər hazırlanarkən, evtekoid ərintisi əldə etmək üçün istifadə olunan maddələrin miqdarını seçməyə çalışırlar. Onun Mexaniki xüsusiyyətləri mümkün olan ən yaxşısı. Kristal qəfəslər atomların ideal üz mərkəzli mövqelərini təşkil edir.
Kristallaşma prosesi nümunələrin soyuduqdan sonra bərkiməsini öyrənməklə öyrənilir. Soyutma sürətinin necə dəyişdiyini müşahidə etdikləri xüsusi qrafiklər qururlar. Müxtəlif ərintilər üçün hazır diaqramlar var. Kristallaşmanın başlanğıc və son nöqtələrini qeyd edərək, ərintinin tərkibini təyin edin.
Ağacın birləşməsi
1860-cı ildə amerikalı stomatoloq Barnabas Vud müştərilər üçün ən aşağı ərimə temperaturlarında diş düzəltmək üçün komponentlərin optimal nisbətlərini axtarırdı. O, ərimə nöqtəsi cəmi 60,2 ... 68,5 ⁰С olan bir ərinti tapdı. İsti suda belə metal asanlıqla əriyir. Buraya daxildir:
- qalay - 12,5 ... 12,7%;
- qurğuşun - 24,5 ... 25,0%;
- vismut - 49,5 ... 50,3%;
- kadmium - 12,5 ... 12,7%.
Alaşım aşağı temperaturu ilə maraqlıdır, lakin praktik tətbiq tapmamışdır. Diqqət! Kadmium və qurğuşun ağır metallardır, onlarla təmasda olmaq tövsiyə edilmir. Bir çox insan kadmiumla təmasdan zəhərlənə bilər.
Lehimləmə üçün ərintilər
Praktikada bir çoxları hissələri lehimləyərkən ərimə ilə qarşılaşırlar. Birləşdiriləcək materialların səthləri çirklərdən və oksidlərdən təmizlənirsə, onları lehimlə lehimləmək çətin deyil. Lehimləri sərt və yumşaq lehimlərə bölmək adətdir. Yumşaqlar ən çox yayılmışdır:
- POS-15 - 278…282 °C;
- POS-25 - 258…262 °C;
- POS-33 - 245…249 °C;
- POS-40 - 236…241 °C;
- POS-61 - 181…185 °C;
- POS-90 - 217…222 °C.
Onlar müxtəlif radiotexnika cihazlarını istehsal edən müəssisələr üçün istehsal olunur.
Sink, mis, gümüş və vismut əsaslı sərt lehimlər daha yüksək ərimə nöqtəsinə malikdir:
- PSr-10 - 825…835 °С;
- PSr-12 - 780…790 °С;
- PSr-25 - 760…770 °С;
- PSr-45 - 715…721 °С;
- PSr-65 - 738…743 °С;
- PSr-70 - 778…783 °С;
- PMC-36 - 823…828 °С;
- PMTs-42 - 830…837 °С;
- ПМЦ-51 - 867…884 °С.
Sərt lehimlərin istifadəsi güclü əlaqələr əldə etməyə imkan verir.
Diqqət! Cp lehimin tərkibində gümüşün istifadə edildiyini bildirir. Belə ərintilər minimum elektrik müqavimətinə malikdir.
Qeyri-metalların ərimə nöqtəsi
Qeyri-metal materiallar bərk və maye formada təqdim edilə bilər. Qeyri-üzvi maddələr cədvəldə təqdim olunur. dörd.
Cədvəl 4, qeyri-üzvi qeyri-metalların ərimə nöqtəsi:
Praktikada istifadəçilər ən çox üzvi materiallarla maraqlanırlar: polietilen, polipropilen, mum, parafin və s. Bəzi maddələrin ərimə nöqtəsi cədvəldə göstərilmişdir. 5.
Cədvəl 5, polimer materialların ərimə nöqtəsi:
Diqqət! Şüşə keçid temperaturu materialın kövrəkləşdiyi vəziyyət kimi başa düşülür.
Video: məlum metalların ərimə nöqtəsi.
Nəticə
- Ərimə nöqtəsi maddənin özünün təbiətindən asılıdır. Çox vaxt sabit bir dəyərdir.
- Təcrübədə təmiz metallar deyil, onların ərintiləri istifadə olunur. Onlar adətən təmiz metaldan daha yaxşı xüsusiyyətlərə malikdirlər.
