Оқу тәжірбинсі туралы есеп
жүктеу/скачать 63.96 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 5.Металды таңбалау туралы жалпы түсінік.
| 4.Құралдық материалдар
Көміртекті болаттар. Көміртекті аспаптық болаттар әртүрлі құралдар үшін қолданылады, бірақ оларда қызыл қаттылық температурасы жеткіліксіз (200 ° C). Олар U (көміртек) әрпімен және пайыздың оннан бір бөлігімен көміртегінің құрамын көрсететін санмен белгіленеді. Брендтің соңында А әрпі болаттың жоғары сапалы екенін білдіреді, яғни. құрамында зиянды қоспалардың (S және P) өте төмен мөлшері бар. Егер брендтің соңында әріп болмаса, онда болат жоғары сапалы. Көміртекті аспаптық болат ГОСТ 1435-74 бойынша дайындалады. Белгілеу мысалдары: U8 - көміртегі мөлшері 0,8% жоғары сапалы көміртекті аспаптық болат; U12A - көміртегі мөлшері 1,2% жоғары сапалы көміртекті аспаптық болат. Көміртекті легирленген болаттар. Көміртекті болаттарды легирлеу шыңдалуды жақсартады. Бұл болаттар ГОСТ 5980-73 бойынша жеткізіледі.Бірінші сан көміртегінің құрамын көрсетеді -11-
Металдар адамзат қоғамына ерте заманнан белгілі. Өркениетті өндірістің дамуына сәйкес және адамдардың металдарды игеруі мен қолданылуына орай, тарихта бүтіндей металл дәуірлерінің аты қалды. Геология мен металлургияның негізін салған, белгілі металдарды зерттеуші Георгий Агрикола ХVІ ғасырда былай деп жазды: «Адамдар металдарсыз өмір сүре алмайды... егер металдар болмаса... адамдар жабайы аңдардың арасында ең аянышты өмір сүрген болар еді.» Тас ғасырында-ақ алғашқы табылған металдар сом күйдегі тума алтын мен күміс болатын. «Металдар» деген сөздің өзі ертедегі гректің осыған үндес «іздеу» деген сөзінен шығуы мүмкін. Адамзат қоғамы бертін келе металдарды табиғи қосылыстарынан бөліп алуды үйренді. Мәселен, мыс біздің заманымызға дейінгі ІV мыңжылдықта алынса, келесі ІІІ -9-мыңжылдықта оның орнына мысқа қарағанда беріктеу қоланы қолдана бастады. Сөйтіп, мыс дәуірінің орнын қола дәуірі басты. Адам алғаш рет таза темірмен аспаннан түскен метеориттің сынығы арқылы танысты. Темірді балқытып бөліп алудың құпиясы біздің заманымызға дейінгі 1500 жылдарда Кіші Азияда ашылды, содан бастап темір дәуірі басталды. Біздің заманымыздың бас кезінде небәрі жеті металл белгілі болса, ХVІІІ ғасырда оның оң жетісі ашылды. Басқа металдарды алу үшін ғылым мен техниканың, өнеркәсіптің дамуы қажет еді. Бұл процесс күні бүгінге дейін жалғасып келеді. Мәселен, ядролық реакциялардың көмегімен табиғатта кездеспейтін көптеген радиоактивті жасанды элементтер алынды. Сілтілік және сілтілік-жер металдарға литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций, магний, кальций, барий жатады. Бұл металдар – ең белсенді металдар, күшті тотықсыздандырғыштар. Натрий – арабша «натрун», грекше «табиғи сода» деген мағынаны білдіреді. Кальций «кальцис» - әк деген мағынаны білдіреді. Калий арабша «поташ», ол ертеде күл ретінде белгілі болған.Калий – өсімдіктерді қоректендіру үшін қолданылатын маңызды элемент. Калий теріні күйдіреді, көзге өте аз мөлшері түссе соқыр болып қалады, сондықтан онымен жұмыс істегенде ұқыпты болу керек. Натрийді, калийді, кальцийді, литийді 1807 – 1808 жылдары ағылшын ғалымы Гемфри Дэви зерттеп ашқан. Темір (Ғе-феррум) – адам қоғамымен бірге туып, бірге жасасып келе жатқан элемент. 1749 жылы Сібір ұстасы Енисейден сом темірді тапқан. Темір адамды алғашқы құрал мен қару-жарақтан бастап бүгінгі ғарыш кеңістігіне -12- жасампаз металл. Адамның денесі мен қанында 3 грамм темір болады. Қанның қызыл түсті болуы гемоглобинге байланысты. Темір иондары болмаса гемоглобин түзілмейді. Сондықтан, өкпеден жасушаларға оттек тасымалданбайды.Алтын (Аu-аурум) – латынша аурум сөзі «таңертеңгі таң шапағы» деген мағынаны білдіреді. Ертедегі қазақтар алтынды күнге теңеген. «Күн – көк жүзінің патшасы болса, алтын – жердегі тіршілік иесінің патшасы» деп ұқты. Ол негізгі тауар айналым құралы болды. Барлық зат, бұйым, мол байлықтың өлшемі алтын болды. Ең жоғарғы жетістік, ерліктерді алтынға балады және сонымен марапаттаған. Алтын үшін қиян-кескі ұрыстар, қан төгістер болды. Күміс (Аg-аргентум). Санскрит тілінде ашық ақ түс деген мағынаны білдіреді. Күміс адамзат баласына алтын мен мыстан кейін таныс болған. Өте ертедегі күміс ыдыс – Ур қаласындағы күміс құмыра. Күміс ыдыста құйылған су көпке дейін бұзылмайды. Себебі, күміс иондары судағы бактерияларды жояды. Құрамында күміс иондары бар минералды сулар асқазан ауруын жазатын бірден-бір дәрі. Қазақ күмісті айға теңеген. Күміс тұрмыста бұйымдар, әшекейлік заттар үшін қолданылады. Сынап (Нg-хидраргирум) – латыншадан аударғанда «күміс суы» деген мағынаны білдіреді. Ол ақ түсті сұйық металл. Ертеде «Сыр» киноварь деген минералдан өндірген. Бөлме температурасында буланады, буы өте улы. Көптеген металдар сынапта еріп, амальгама түзеді. Ертедегі ата-бабаларымыз сынапты ем үшін халық медицинасында пайдаланған.Мыс (Сu-купрум). Жерорта теңізіндегі Кипр аралында көп кені болғандықтан осындай ат берілген. Мыс – қызғылт түсті, жұмсақ металл. Иілгіш, созылғыш, электр тоғын жақсы өткізеді. Мыстың қоспалары, әсіресе, қола мен жез тұрмыста кеңінен қолданылады. Ертедегі ата-бабаларымыз оның емдік қасиетін білген. Аяғы сынған түйеге қамырға орап мысты жегізгенде, ол түйе екі-үш күннен кейін жазылып кетіпті. Сондай-ақ, мыстан алғаш тұрмыс құралдарын жасап, оның жұмсақ қасиетін білген соң, басқа металдармен қосып, құйма түрінде пайдаланса, қаттылық қасиетінің артатынын білді. Кейіннен темірдің ашылуы мысты пайдалануды тұрмыстан ығыстырып шығарды. Қалайы (Sn-станнум) – адамзат баласына ертеден таныс металл. Қалайының мыспен құймасы (қола) б.з.д. 6 мыңыншы жылдарда белгілі болған. Қалайы ерте кезден тұрмыстық бұйымдар, әсемдік заттар, қару жасауда қолданылған. Қалайы – күміс түсті ақ металл. Оны жайып, жұқа фольга жасауға болады.Қола – мыстың әр түрлі элементтер (қалайы, алюминий, берилий, қорғасын) қосылған қорытпасы. Ол әр түрлі болып келеді. Қышқыл әсерінен жасылдау, қою қызыл-қоңыр, кейде қара түске дейін өзгереді. Оны химиялық тәсілмен бояуға, алтын жалатуға, әрі жалтыратуға -13- Жез – құрамында 50 пайызға жуық мырыш пен басқа элементтер бар мыстың қорытпасы. Бұлар таза мыстан берік, қатты әрі коррозияға тұрақты. Ерте заманнан бері қазақтар жезді құман, қоңырау, ер-тұрман, қамшы т.б. бұйымдарды әшекейлеу үшін қолданып келеді. Жездің иілгіштік, созылғыштық қасиетін әдемілікпен байланыстыра теңеп, «Жез қармақтай майысып», «Жез таңдай, күміс көмей», «Жез қанат, күміс бауыр киік көрдім» деп ән-жырға қосқан.Қазіргі адамзат қоғамының дамуы үшін металдардың маңызы орасан зор. Бүгінгі күндері таңғажайып қасиеттері бар синтетикалық заттардың сан алуан түрі өмірге келгеніне қарамастан, металдар осы заманғы техникаға қажетті ең маңызды конструкциялық материал болып отыр. Олар автомобильдердің, ұшақтардың, ракеталардың, станоктардың, өте дәл құралдардың және электрондық техниканың негізі болып саналады. Металдар –құрылыстың, технологиялық конструкциялардың, химиялық реакторлардың, құбырлардың, мұнай өндіретін мұнаралардың және т.б. негізгі өзегі. Қазіргі кезде техникада 40-тан астам металдар кеңінен қолданылады. Металдар жай заттар ғана емес, олар химиялық элементтер. Осы элементтер тірі және өлі табиғаттың аса маңызды құрамдас бөлігі болып табылады. Жердің беткі қабаты – литосфера: алюминий, темір, кальций, магний, натрий, калий қосылыстарынан тұрады. Бұл химиялық элементтер оттек пен кремнийді қоса алғанда Жер массасының 99%-ін құрайды. Теңіздер мен мұхиттардың суында натрий, магний, кальций, стронций, алтын, т.б. металдардың катиондары бар.Металдар биосферада да орасан зор қызмет атқарады. Кальций сүйек ұлпасының негізін құрайды, темір қандағы гемоглобиннің, ал магний жасыл өсімдіктер хлорофилінің құрамына кіреді. Тірі организмдегі ең маңызды процестер: зат алмасу, оттек тасымалдау, фотосинтез металдардың қатысуымен жүреді. Алайда, адамдар металдарды ойланбастан, қалай болса солай қолданса, олар пайданың орнына зиянын тигізетін болады. Көптеген металдардың қосылыстары улы. Мысалы, қорғасын, сынап, стронций және кадмий тұздары. Радиоактивті металдардың, олардың қосылыстарының тірі клеткаларды бұзып жіберетін қасиеттері бар. Өнеркәсіптердің, әскери және ғарыштық технологияның қалдықтары түрінде табиғатта жинақталған металл қоқыстары адамдарға және қоршаған ортаға орасан зор зиян келтіреді. Сондықтан металдар да адам қолымен жасалған басқа заттар тәрізді орынсыз қолданылса, абайламай жұмсалса, аса қауіпті болып саналады. Бейметалдар дегеніміз не және олардың маңыздылығы неде? Бейметалдар – металдар қатарына жатпайтын элементтер. Оларға: сутегі, көміртегі, азот және оттегі жатады. Бейметалдар периодтық кестенің сол -14- жағында орналасқан. Олар бөлме температурасында қатты, сұйық және газ күйінде бола алады. Олар өте жоғары (көміртегі) және төмен (гелий) балқу, қайнау температураларымен ерекшеленеді. Бөлме температурасында кейбір бейметалдар қатты күйде (көміртегі, кремний, фосфор, күкірт, йод), кейбірі сұйық күйде (бром) және көбісі газ күйінде кездеседі. Олардың барлығы дерлік жылу мен электр тогын нашар өткізеді. Қатты бейметалл элементтер морт сынғыш болады. Оттегі мен бейметалдардан (бейметалдар оксиді) тұратын қосылыстар сулы ерітіндіде қышқыл (көмірқышқыл газы, күкірт диоксиді, азот диоксиді, фосфор пентаоксиді) немесе бейтарап болады (көміртегі моноксиді, су, азот моноксиді). Бейметалдардың атомы барлық биологиялық молекулалардың негізгі құрылым блогы болып табылады. Ақуыздар, нуклеин қышқылдары, крахмал, қант, майлар және дәрумендер бейметалдардан тұрады. Олар өсімдіктер, жануарлар, саңырауқұлақтар, қарапайымдылар немесе бактериялар өмір сүретін Жердегі тіршіліктің химиялық негізі болып табылады. Бұл қосылыстардың әралуандылығы – көміртегі атомының үлкен, күрделі және тұрақты молекулаларды қалыптастыру қасиетінде. Хлор атомы бейметалдардың басқа атомдарымен де байланыса алады. Мысалы, сутек атомымен HCl молекуласын жасайды. HCl молекуласы – атомдарды бірге ұстап тұратын, H-Cl коваленттік байланысынан тұрады. Сутек және хлор атомы электрондар жұбын ортақтасады. Сондықтан, сутек атомының сыртқы қабатында 2 электрон (толған қабат), ал хлор атомының сыртқа қабатында сегіз электрон (толған қабат) болады. Бейметалдардың металл атомдарымен реакциясы кезінде, олар металдардың бір немесе бірнеше сыртқы электрондарын тартып алып, теріс ионға айналады. Мысалы, хлордың натриймен әрекеттесуі барысында натрий хлориді түзіледі. Нәтижесінде конфигурациясы [2, 8]- болатын, хлорид ионы Cl- және натрий ионы Na+ [2, 8]+ пайда болады Қатты бейметалдар (көміртегі аллотропы болатын графиттен басқасы) – электр тогын нашар өткізеді. Себебі, электрондар бейметалдар атомына күшті тартылады немесе атомдар арасында тұрақты коваленттік байланыс орнатылады. Кез-келген жағдайда электрондар еркін қозғала алмайды, сондықтан электр тогын өткізбейді. Бейметалдар – өте жоғары (көміртегі және кремний) температурадан өте төмен (сутегі және гелий) температураға дейінгі балқу температурасымен ерекшеленеді. Бұл ерекшеліктің себебі – элементтердің құрылымында. Оның үшеуі алып атомдық құрылымға ие. Онда көміртегінің әрбір атомы басқа көміртегі атомдарымен коваленттік байланыспен байланысқан. Аллотроптардың екеуі, яғни алмас пен графит, -15- берік C-C коваленттік байланысты бұзғанда ғана, балқытылған күйде болуы мүмкін. Бұл процесті жүзеге асыру үшін өте көп энергия қажет. Себебі, көміртегі аллотроптарының балқу температурасы (3000°С-тан жоғары) өте жоғары болады.Асыл газдар: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон және радон – ең соңғы анықталған элементтер тобы. Олардың қасиеттері XIX ғасырдың соңынан XX ғасырдың басына дейін зерттелмеген болатын. Содан кейін, Менделеев ең алғаш болып периодтық кестесін ұсынды. Олар – бір атомды, сондықтан инертті болады. Бастапқыда, асыл газдарды инертті газдар деп атаған. Бұл олардың басқа барлық элементтермен әрекетесе алмайтынын білдіреді. Олардың қайнау және балқу температуралары өте төмен. Жер бетінде олар аз ғана мөлшерде кездеседі. Тек аргон атмосфераның 1%-ын құрайды. Асыл газдар арқылы электр тогын өткізгенде, барлығы көрінетін жарық сәулесін шығарады.. Олардың белсенділігінің төмен болуы электрондық конфигурациясына байланысты: олардың атомдары толған электрондық қабатқа ие. Осы толған қабаттарды бұзу үшін, яғни атомдардың әрекеттесуі үшін көп мөлшерде энергия қажет. Бірақ, 1962 жылы ксенонның қосылыстар құра алатыны белгілі болды. Сондықтан, оларды қазір инертті емес, асыл газдар деп атайды. Радон, ксенон және криптон сынды асыл газдар – фтормен немесе оттегімен қосылып, қосылыстар түзед Металдар мен құймалар әр түрлі заттармен жанасқанда, олармен әрекеттесіп, химиялық қосылыстар түзеді. Әсіресе жаңбыр, топырақ ылғалы, ауа әсерінен қоршаған ортадағы металдар бүлініп желінеді. Бұл кезде металдан жасалған бұйымның қасиеті мүлдем өзгеріп, ол біртіндеп бүліне бастайды. Бұл өте зиянды әрі қауіпті процесс жемірілу деп аталады (коррозия — лат. korrosio — желіну деген сөз). Қоршаған орта факторларының әсерінен болатын металдың желіну құбылысы жемірілу (коррозия) деп аталады. Металдар мен құймалардан жасалған өнеркәсіптік қондырғылар, ауылшаруашылық техникасы, қатынас келіктерінің тетіктері, энергетика және химия өнеркәсібінің қондырғылары жемірілуге ұшырайды. Жемірілудің келтірген зиянынан металл бұйымдар пайдалануға жарамсыз болып қалады, бұл тіпті түрлі апаттарға соқтыруы мүмкін. Сондықтан жемірілу процесінің негізін біліп, оның зардаптарын болғызбау жолдарын үйрену керек. Металдардың бәрі бірдей жемірілуге ұшырай бермейді. Кернеу қатарында күмістен соң орналасқан металдар "бекзат металдар" деп аталады, олар іс жүзінде бүлінбейді. Сондықтан бұл металдарды және олардың құймаларын жемірілуге тыйым салынған жерлерде қолданады. Мысалы, электрондық өнеркәсіпте, ғарыштық техникада контактілер жасау үшін алтынды пайдаланады. -16- Кернеу қатарында магнийдің сол жағында орналасқан сілтілік және сілтілікжер металдар "бекзат металдарға" қарама-қарсы қасиетке ие. Олар көдімгі жағдайдың өзінде қоршаган ортадағы көптеген заттармен (ең алдымен, оттекпен және сумен) оңай әрекеттеседі, сондықтан қондырғылар мен аппараттар жасауға пайдаланылмайды. Кернеу қатарының орта шенінде жемірілуге баяу ұшырайтын металдар орналасқан. Олардың біразы, мысалы, Mg, Zn, Al, Cr, Ni жемірілуге тәзімді, себебі металдардың бетінде оксидтен тұратын өте жұқа қабықша пайда болып, металдарды қоршаған ортамен жанасудан сақтап тұрады. Адамдар темірдің таттануын жиі кездестіреді, жемірілген темірдің бетін кеуек қоңырқай тат қабаты басады. Жыл сайын дүние жүзінде алынатын темір массасының 1/4-і жемірілуге ұшырап, бүлініп отырады. Темірдің таттануы, әдетте, оттектің әсерінен болады: 2Fe0 + 2Н2О + О2 = 2Ғе(ОН)2 Оттек молекуласы темірді алдымен Ғе+2, содан кейін Ғе+3 катионына айналдырады:Тотықсыздандырғыш 2Ғе0 — 2ē —> 2Ғе+2 Тотыктырғыш О02 + 4ē = 2О2-2 4Ғе(0Н)2 + 2Н2О + О2 -> 4Ғе(0Н)3 Тотыктырғыш О02+4ē —> 2О-2 Жалпы алғанда, металдардың және олардың құймаларының қоршаған орта әсерінен жемірілуге ұшырауын химиялық және электрохимиялық деп екіге бөледі. Бүкіл әлемде адамның белсенді іс-әрекетінің нәтижесінде қоршаған ортаның ластануы шекті деңгейге жетіп отыр. Осыған орай, металдар мен құймалардың жемірілуі де күшейіп келеді. Қазір ғылым мен практика жемірілу процесін шектеудің, азайтудың, тіпті мүлдем болдырмаудың көптеген әдіс-тәсілдерін ұсынады. Жалпы алғанда, жемірілумен күресудің бірнеше бағыттары бар. Жемірілу электролит ерітінділерінде өтеді. Ол белсенділігі төмен металдардың қатысуымен күшейе туседі. Электрондардын ауысуымен, микротоктың пайда болуымен жүреді. Тотықтырғыштар: электролиттердің гидраттанган ионы. Мысалдар: тасымал құбырлардың, рельстердін, кеме корпусының, әр түрлі металдан жасалған конструкциялардың желінуі. Жоғары температурада бейэлектролит тотыктырғыштардың әсерінен бүлінеді. Тотықтырғыштар: О2, Cl2, SO2, және басқа газдар, әртүрлі отын түрлері, су буы. -17- Мысалы, іштен жанатын қозғалтқыштардың, химиялық құрылғылардың, қондырғылардың, электр станцияларындағы құбыр тетіктерінің желінуі. Қоршаған ортаның әсерінен металдардың бүлінуін жемірілу (коррозия) деп атайды. Жемірілу тотығу-тотықсыздану процесіне жатады, оның жүруі металдардың белсенділігіне тәуелді. Белсенді металдар оңай жеміріледі. "Бекзат металдар" жемірілмейді. Металдардың жемірілуін болдырмау шараларын білу керек. -18-
жүктеу/скачать 63.96 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|