Қазақстан республикасы білім жəне ғылым министрлігі
жүктеу/скачать 1,02 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Дəріс-7 Металдар жəне олардың химиялық реакциясының энергетикасы.
- Негізгі əдебиеттер
- Дəріс -8 Маңызды металдар мен олардың қосылыстарын түрлі халық шаруашылығы салаларында қолдану.
Негізгі əдебиеттер 1 [105 – 137], 2 [290 – 307], 4 [240 – 251] Бақылау сұрақтары: 1. Сілтілік металдар топшасын қандай элементтер құрайды? 2. Сілтіліктер металдар топшасын қандай элементтер құрайды. 3. Сілтіліктер металдардың сілтілі металдардан қандай айырмашылығы бар? 4. Литий, натрий, калий, рубидий, цезий атомдарының электрондық формуласын жаз. 5. Бериллий, магний, кальций, стронций, берий атомдарының электрондық формуласын жаз. 6. Сілтілік металдардың негізгі оксидтерінің формуласын жаз. 7. Сілтілік металдар қандай бинарлық қосылыстар түзеді? 8. Сілтілік жəне сілтілік жер металдардың ішінде кең таралған элементтерін ата. 9. Қандай сілтілік металдар гидролизге ұшырамайды?
38 Дəріс-7 Металдар жəне олардың химиялық реакциясының энергетикасы. 8.1Реакция жүруінің термодинамикалық мүмкіндіктері. Өздігінен жүретін химиялық реакциялардың термодинамикалық мүмкіндігі стандартты жағдайда реакцияның стандартты Гиббс энергиясымен анықталады: ∆G 0
< 0 тура реакция жүреді; ∆G 0
> 0 тура реакцияның жүруі мүмкін емес. Кейбір қайтымды реакциялар үшін мына теңдеудегі ∆G 0
= ∆Н о
о (мұндағы ∆Н о - стандарттық энтальпия, ∆S о энтропиясы) ∆Н пен ∆S о жəне температура, ∆G 0 Т шамаларына қарап: · теріс мəн ((∆G 0
< 0),) болса тура реакция жүреді; · оң мəн (∆G 0
> 0),)болса, кері реакция жүреді; · нөлге тең болса, екі бағыттағы да реакциялардың бірдей жүру мүмкіндігі бар деуге болады. Реакцияларда ∆Н
пен ∆S о шамалырының таңбалары бірдей болса (не ∆Н о < 0, ∆ S о < 0 немесе ∆Н о > 0, ∆S о > 0) температурада өзгергенде ∆G 0
мəні таңбасын өзгереді (нольдік мəн бойынша өтеді). Басқа сөзбен айтқанда,мұндай реакциялардың бағытын қыздыру немесе суыту арқылы өзгертуге болады. ∆Н о мен ∆S о шамаларының таңбалары əртурлі реакциялардың ∆G 0
мəнінің таңбасы тұрақты болады жəне температураны өзгерткенде де əсері болмайды (8.1 суретті қарандар). Тəжіірибеден ∆G 0
мəндерінде реакция, тура бағытта қайтымсыз екені белгілі (реакция теңдеуіне солдан онға қарай). Алмасу реакцияларының жүру мүмкіндіктерін анықтауда қатты жəне газ тəрізді заттардың сулы ертіндідегі ерігіштікке мəндері мен электролиттер күшінің шамалары қолданылады. Өнім нашар ерігенде онда тұнбаға түседі немесе газ түрінде бөлінеді, ал электролиттік диссоциация төмен дəрежеде жүргенде түзілетін өнім-əлсіз электролит түзіледі, яғни су; бұл жағдайда реакция қайтымсыз. Сулы ертіндідегі тотығу- тотықсыздану реакциясының жүру мүмкіндігі тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың стандарттық потенциалының мəндерін салыстыру арқылы анықталады. Өздігінен жүретін сулы ертіндідегі тотығу-тотықсыздану реакцияларының мүмкіндігі анықтамалықта берілген тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың стандарттық потенциалдарының шамаларын салыстыру арқылы белгілі болады. тотықтырғыш тотықсыздандырғы ш φ
тотықсыздарғыш φ 0 тотықтырғыш тотықсыздандырғыш тотықтырғыш φ 0 тотықтырғыш φ 0 тотықсыз Реакция жүреді Реакция жүрмейді φ 0 тотық – φ
0 тотықсыз
> 0 φ 0 тотық – φ
0 тотықсыз
< 0 Тəжірибеден (φ 0 тотық
– φ 0 тотықсыз ) > +0,4В мəнінде тотығу- тотықсыздану реакциясы тура бағытта қайтымсыз екені белгілі (яғни, реакция теңдеуі бойынша солдан оңға қарай). Егер φ 0
тотық – φ
0 тотықсыз
айырымының мəні – 0,4 … + 0,4 В арасында жатса, стандартты жағдайда реакция аз дəрежеде жүреді. Мұндай реакцияларды жүргізу үшін стандарттық жағдайдан ауытқып-реакциялық қоспаларды қыздырады, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың концентрлі ертінділерін қолданады, екеуінің біреуін артық мөлшерде алынады ( егер мүмкін түрінде болса тіпті жақсы). Мұндай жағдайда 39 тотықтырғыштың потенциалы артып (φ 0 тотық
↑), тотықсыздандырғыштың потенциалы төмендеп (φ 0 тотықсыз
↓) φ 0
тотық – φ
0 тотықсыз
айырымдарының шамалары артады да, тура бағытта жүретін реакцияның жүру дəрежесі жоғарылайды. 8.2 Термодинамикалық талдау мен энергетикалық есептеулер.
Химиялық жүйедегі кез-келген энергетикалық өзгерістер энергияның сақтау заңына бағынады. Q = ∆U + А (8.1)
мұндағы Q –жүйенің ішкі энергиясын ∆U өзгертуге жұмсалған жəне А жұмыс жасалуға кеткен жүйедегі жылу. Жүйенің ішкі энергиясы U жүйенің кинетикалық жəне потенциалдық энергияларынан басқа, жүйедегі молекулардың атомдардың жəне электрондардың қозғалыстарының энергияларынан жиналады. А-жұмыс жалпы жағдайда-жүйеге əсер ететін (ішкі қысым, электрлік, магниттік т.б.) барлық күшке қарсы жұмыс, егер А-жұмыс ішкі қысым күшіне қарсы болса, онда изобарлық процесс (р=const) үшін:
мұндағы ∆V-простегі жүйе көлемінің өзгересі. Химиялық реакцияларға термодинамиканы қолданудан химиялық термодинамика пəні пайда болады. Ғылымның дерлік барлық салаларында бірінші сатында тəжірибенің сипаты, оның түрлері мен эмпирикалық түйнін-түрі мен заңдылықтарының формулары келтіреді. Термодинамикатек тəжірибеге негізделеді, эмпирикалық заңдар мен олардың қорытындылары жалпы сипатқа ие. Жекелеге құбылыстар мен термодинамиканың жалпы заңдарына сүйеніп, процестің жүруі мен оның заңдылықтары жайында айтуға болады. Термодинамиканың негізгі объектісі болып фазалық жəне химиялық алмасулардағы тепе-теңдік пен энергетикалық баланс саналады. Бірінші топ сауалдарын шешу термодинамиканың бірінші заңына, ал екіншісі-екінші мен үшінші заңдарына бағынады. Химиялық теңдеу тепе-теңдік күйінде болады, тепе-теңдіктің сол жағында- реакцияға түсетін зат формулалары жазылады
Теңдеудің оң жəне сол жағындағы заттар химиялық жəне физикалық қасиеттері бойынша əртүрлі болады, оларға тепе-теңдік белгісі жүйенің оң мен сол жағындағы заттардың бірдей массалары үшін қойылады. Кез-келген химиялық процесте жылу бөлінеді немесе сіңіріледі. Бөлінген жылу жүйенің температурасын көтерді, яғни реакцияға жылу эффектісін береді. Егер реакция барысында жылу бөлінсе, онда жылу эффектісі оң мəнге ие болады да реакция экзотермиялық деп аталады. Егер реакция нəтижесінде болады да, мұндай реакциялар эндотермиялық деп аталады. Термодинамикада, керісінше, жүйеде жұтылған жылу оң, ал бөлінген- теріс жəне+ Q мен – Q деп сəйкесінше белгіленеді. Реакцияның жылу эффектісі теріс таңбамен алынған жылудың өзгерісі, яғни Q = – ∆Н . (8.3) Реакцияның жылу эффектісін анықтамалықтағы кестелер көмегімен жылдам есептеуге болады. Анықтамалықтағы кестелерді қолданғанда реакцияның жылу эффектісінің мəні мен химиялық қосылыстың түзілу жылуы əрекеттесетін заттардың агрегаттық күйі мен ортағы байланысты екенін ескеру қажет.
Бір агрегаттық күйден екішісіне өткенде жасырын жылудың бөлінуі не жұтылуы, жылу эффектісін өзгереді. Реакцияның жылу эффектісі əрқашан белгілі температурада қатысты жəне реакцияның жылу эффектісі температурға байланысты өзгереді. Реакцияның жылу эффектіснің температураға тəуелділігі Кирхгоф теңдеуімен анықталады. dT dQ = ∑ n С өнім – ∑ n С б.зат , (8.4) 40 мұндағы ∑ n С өнім -реакция өнімдерінің шынайы молекулалық жылуөткізгіштігінің қосындысы,
-реакцияға түскен бастапқы заттардың шынайы молекуларлық жылуөткізгіштігінің қосындысы. Егер жылу эффектісінің Q Т стандарттық жағдайда мəндері белгілі болса, онда қандай да бірТ 1
Q Т 1
Т + ò × D 1
Т р dT с . (8.5)
Энтропия жылуберудің экстенсивті факторы болып есептеледі. Термодинамиканың екінші формуламен анықталады: dS = T dQ , (8.6)
мұндағы, dQ -процесте жұтылған жылудың мөлшері, Т-абсолюттік температурада, К. Егер жуйе бір күйден екі-ші күйде ауысса температурада өзгереді де, тұрақты қысымда жүретін процестер үшін энтропияның өзгерісі мына формуламен есептеледі: S 2 – S 1 = ∆S = ò ×
Т р dT с 1 . (8.7) Егер заттың 298 0 К (S 0 298
) Энтропия мəні мен шынайы молекулалық жылуөткізгіштігінің (с ср ) температурада тəуелділіктері белгілі болса онда Т температурадағы заттың энтропиясы S Т = S 0 298 + ò × Т р dT Т С 298
. (8.8) мұндағы S 0 298
- реакцияның стандарттың жағдайдағы энтропиясының өзгерісі, реакцияға қатысушылардың жылуөткізгіштіктерінің алгебралық қосындысы ( ∑ С р
– ∑ С р
). Егер заттың энтальпиясының мəні белгілі болса: Н Т = Н 298 + ò × Т р dT Т с 298
. (8.9) Термодинамикада анықталатын бір шама қалыпты химиялық ынтықтылық, ол потенциал өзгерісі-Гиббс энергиясымен өлшенеді жəне Вант-Гофф теңдеуіндегі тұрақты қысымдағы реакцияның максимальды жұмысымен байланысты: ∆G 0 = – А р = – 2,303 R Т lg К р , (8.10) мұндағы R -8, ,314 кДж/ (моль · К); Т –абсолюттік температурада,К . Өнімнің біреуі газ тəрізді күйге ауысқандағы, мысалы МеS ↔ Ме + S Пар ; (8.11) МеО ↔ Ме + О Газ , (8.12) реакцияның Гиббс энергиясы, изобарлық потенциал диссоциацияның тепе-теңдіктегі серпімділігіне (Р 2 ) тəуелді фунциялармен берілуі мүмкін: ∆G 0 = – 2,303 R Т lg р Г . (8.13) Негізгі əдебиеттер 1[55-61], 2[136-158], 5[32-66]. Бақылау сұрақтары: 1. Химиялық реакцияның жүруінің термодинамикалық мүмкіндіктері қандай параметрлермен анықталады? 2. Сулы ертіндіде өздігінен жүретін тотығу- тотықсыздану реакцияларының мүмкіндіктері қандай параметрмен анықталады? 3.Жүйенің ішкі энергиясы қандай энергетикалық параметрлермен анықталады? 4.Химиялық термодинамика қарастыратын негізгі объектілерін атаңдар. 5. Жылу химиясы тұрғысынан химиялық процесті қалай сипаттауға болады?
41 6.Химиялық процесс пен термодинамикада жүйеде жұтылатын жылу қандай таңбамен анықталады? 7. Реакцияның жылу эффектісі энтальпиямен қандай байланыста? 8. Реакцияның жылу эффектісінің температураға тəуелділігі қандай? 9. Жылу берудің экстенсивті факторы деп нені айтады? 10.Процестің энтальпиясы мен энтропиясы температурада өзгергенде қалай аңықталады? Дəріс -8 Маңызды металдар мен олардың қосылыстарын түрлі халық шаруашылығы салаларында қолдану. 14.1. Қара металдар мен олардың негізіндегі құймалар тобын қолдану. Қара металдар тобындағы ең негізгілері темірдің көміртекпен құймасы –шойын мен болат, жəне де марганец, хром жəне ванадий. Қазіргі адамзат өркениеті тұрған материалдық іргетасты темір жасап отыр. Темір құймасынан жасалған болаттан машина, аппарат жəне ғимараттардың басым бөліктері құрылып, дайындалған. Металл өндірісінің жалпы көлемінің 90%-ы темірдің үлесіне тиеді. Біз өмір сүріп отырған тарихи кезеңнің біреуі темір ғасыры деп бекер атамаған. Шойын-темір ( 92%-дейін ) мен көміртектен (2,14-тен 5% дейін) тұрады, сонымен қоса құрамында кремнийдің (4.3% дейін), марганецтің (2%), күкірттің (0,07% дейін), фосфордың (1,2%дейін) қоспалары бар. Шойында көміртектің екі түрі болады: 1) бос күйдегі –графит түрінде; 2) цемент деп аталатын темірмен химиялық қосылыс түрінде. Егер шойында көміртек графит түрінде болса, онда сынған шойын сұр түсте болып, сұр шойын деп аталады. Ал егер цеменит түрінде болса, шойын ақ шойын деп аталады. Кремний сұр шойын алуға мүмкіндік берсе, марганец ақ шойын алуға мүмкіндік береді. Күкірт пен фосфор – зиянды қоспалар. Күкірт шойынды мортты, қою ағатын жəне көпіршекті жасайды. Ал фосфор шойынның морттылығын жоғарлатып, керісінше сұйық аққыш қылады. Сұр жəне ақ шойынды өз қасиеттерімен тез ажыратуға болады. Ақ шойын өте қатты жəне морт, нашар құйылады, құралдармен нашар өңделеді. Ақ шойынды əрі қарай өңдеп болат алады, оны қайта жасалған шойын деп атайды. Ақ шойынның бір бөлігі соғылған шойын алуға кетеді. Сұр шойындар - бұл ұшқыш шойындар: олар өте ұшқыштығымен ерекшеленеді, яғни сұйықаққыш, жұмсақ, жақсы өңделеді, тозбайды. Құрамында сұйықаққыш фосфор мөлшері (0,3-1,2%) жоғары сұр шойынды көркемдік құюға пайдаланады. Сұр шойын өндіріске құйма бұйым (отливка) түрінде түсіп, беріктілігімен жəне қаттылығымен сипатталады. Арнайы шойында немесе ферроқұймада кремний мен марганецтің жоғары мөлшері болады. Оған құрамында 25% дейін марганеці бар ферромарганец жəне құрамында 9-13% кремний мен 15-25% марганеці бар ферросилиций жатады. Бұл шойындар болатты балқытқанда қышқылсыздандыру үшін, яғни болаттан зиянды қоспа – қышқылды алу үшін қолданады. Соғылған шойындарды ақ шойыннан термоөңдеу арқылы алады. Олар сұрға қарағанда пластикалығы жоғары, сондықтан ауылшаруашылығы техникаларына, шынжырдың түйіндеріне, тежегіш қалыбына қолдалынады. Мысалы, КЧ 330-8, КЧ 370-12, КЧ 630-2 маркаларында «КЧ» «ковкий чугун»- соғылған шойын дегенді білдіреді, алғашқы сандар үзілгендегі беріктік шегін көрсетсе, екінші сан серпімділіктің %-пен көрсетілген ұзарғыштығын білдіреді. Беріктігі жоғары шойынды болаттың орнына жауапкершілікті бұйымдар жасағанда қолданады. М, ВЧ-450-5, ВЧ 600-2, ВЧ 1200-4 маркалары, «ВЧ»-беріктігі жоғары шойын дегенді білдіреді. Беріктігі жоғары шойынды сұйық шойынға магний мен силикокальцийді қосу арқылы алады. Болат құрамы бойынша күкіртті жəне легірленген деп екі топқа бөлінеді.
42 Күкіртті болат-кремний, марганец, күкірт жəне фосфордың қоспалары бар темірдің күкіртпен (214%) құймасы. Бұл болаттың қасиетін анықтайтын күкірт элементі болып табылады. Болаттағы элементтер мөлшері; (%-пен берілген): Fe-99, C-2,14, Si-0,15-0,35, Mn-0,2-0,8, S-0,07 дейін, P-0,07. Болаттағы көміртек цемент сияқты мықтылықты, серпімділікті, беріктікті арттырып, пластикалық пен соғу күшіне тұра алуын төмендетеді. Аз мөлшердегі кремний мен марганец болаттың қасиетіне көп əсерін тигізбейді. Күкірт пен фосфор - зиянды қоспалар. Күкірт (FeS қосылыс түрінде) қызусынғыштыққа (краноломкость) ұшыратады, яғни жоғары температурадағы морттылық (соққанда, прокатта), қажуды жоғарлатып, коррозиялық төзімділікті төмендетеді. Бір жағынан, күкірт өңдеуді жақсартады, сондықтан автомат-станоктарда күкірт мөлшері 0,2% болатын болат өңделеді. Фосфор болаттың əдеттегі температурада жоғары морттылығын (суықсынғыштығын) келтіреді. Əсіресе көміртек мөлшері жоғары болған кезде фосфор теріс əсер етеді. Сонымен қоса қышқыл да зиянды қоспаға жатады. Күкіртті болат сапасы мен белгіленуі бойынша жіктеледі. Белгіленуі бойынша конструкторлық жəне инструменттік деп бөлінеді. Конструкторлық күкіртті болат құрамында 0,6% (кейде 0,85%) күкірт болады. Конструкторлық күкіртті болат сапасы бойынша екі топқа бөлінеді: əдеттегі сапа жəне сапалы. Əдеттегі сападағы болат жауапкершілігі жоқ құрылыс конструкциясына қолданылады. Марганец. Химиялық қосылыс түрінде марганецтің аздаған мөлшері-əйнек өндірісінде химиялық процестің катализаторы ретінде қолданылады. Бірақ марганецтің негізгі үлесі легірленген болатты балқытуға кетеді. Солардың біреуі «Гадфильд болаты» (Mn-10%-ы бар) екпінмен ұнтақтау күшіне өте жоғары кедергіге, қарсылыққа ие болады. Кей жағдайда осындай күштің əсерінен металдың мықтылығы жоғарлайды. Осындай болаттар темір жол крестовин трактор тракторын, бұрғы детальдарын, диірмен, экскаватор новшын жасауға қолданылады.
Mn-Cu-Ni манганин құймасының ерекше қасиеті бар. Оған қысымның түсуіне байланысты ол өзінің электрге қарсы тұруын қатты өзгертеді. Бұл құйма он мыңдаған атмосфера (мың МПа) қысымын өлшей алатын электр манометр жасау үшін қолданылады. Хром. Хромның негізгі бөлігі (никельмен бірге) тат баспайтын, қызуға төзгіш болат өндірісіне кетеді. Легірленген хромнан алынған болаттан автомобиль - тракторлар, локомотив, турбин детальдарын, подшипник жасауға қолданылады. Əдемі жəне төзімді металл (бейметалл) бұйымдардың бетін электролитті қаптау үшін хромды пайдаланады. Магнезит хромитті кірпіш - жоғары сапалы отқа төзімді материал. Хромның химиялық қосылыстарын əйнек керамика, мақта – мата өнеркəсіптерінде бояу ретінде қолданады. Лазерлі құрылғылар үшін рубин кристалдарының құрамына оксид хромының аздаған мөлшерін қосады. Ванадий. Мөлшермен ванадийдің 90 %-ы шойын мен болатты легірлендіру үшін кетеді. Болатқа ванадийді қосса оның төзімділігі, тұтқырлығы, серпімділік шегі көтеріледі, шыңдалған температураның аралығын кеңейтеді. Ванадий карбиді болаттың мықтылығын арттырады, екпінді ұнтақтау күшіне қарсы тұра алуын жоғарлатады. Болатты легірлендіру үшін ванадий мен бірге Сr, Ni, Мо, W-ды қолданады. Ванадийлі болатты ауыр жəне көлік машина жасауда кеңінен қолданады. Тi – 4 %, АI- 4 % V құймасынан авиациялық реактивті двигатель, ракета элементтерін жасайды. Ядролық реактор қабаттары үшін жоғары өткізгіш құймалар өндірісін ванадий материалын қолданады. Ванадий оксиді V 2 О 5 – күкірт қышқылы өндірісі мен органикалық заттардың кейбір синтез реакцияларында белсенді катализатор болады. Ванадийдің
43 химиялық қосылысы əйнек жəне керамика өндірісінде бояғыш ретінде қолданылады. 14.2 Түсті металдар жəне оның негіздегі құймалар тобын қолдану аумағы Алюминий қолдану қарқыны бойынша екінші орынды алады, бірақ оның екі жүз жылдық қана тарихы бар. Алюминийдің келесі қасиеттері жаңа техника жасайтын конструкторларды қызықтырады: тығыздығы, аз (мыс пен темірден 3 есе аз), жоғары беріктіктегі пластикалық, коррозияға төзімділігі. Электр жəне жылу өткізгіштігі бойынша ол тек мысқа ғана жол береді. Басқа элементтермен (Si, Мg, Sn, Тi, Сu, Ni) легірлеу жəне термоөңдеу нəтижесінде беріктігі мен мықтылығы жағынан таза алюминийден асып түсетін құйма алуға болады. Алюминий осы қасиетіне байланысты авиациялық жəне ракета - ғарыштық өнеркəсібінде негізгі металл болып табылады. Ракета (зымыран) массасының жартысын алюминий құрайды, ал жолаушылар ұшағында оның үлесі 2/3 массаға жетеді. Соңғы жылдары алюминий құймаларынан жасалған құрылыс конструкцияларының индустриясы қарқынды дамып келеді. Алюминийдің ірі тұтынушысы – электротехникалық өнеркəсіп, одан сым, кабель, трансформаторлар, маторлар орамдары, конденсаторлар т.б. жасайды. Алюминий бетін жұқа оксид қабыршығы (0,0001 мм) қаптап тұрады, ол металды ауа əсерімен тотығудан сенімді сақтап тұрады. Бұл алюминийдің коррозияға беріктігін сақтайды. Белсенді тотықсыздандырғыш элемент ретінде болатты қышқылсыздандыру үшін жəне көптеген металдар мен құймалар алуда алюмотермикалық тəсілде алюминийді металлургияда кеңінен қолданады. Өндірісі жəне тұтыну көлемі бойынша үшінші орынды мыс алады. Мыс ең жоғарғы электроөткізгіштікке (күмістен кейін) ие болғандықтан электротехникадағы басты металл болып табылады. Жақсы пластикалық жəне жоғары беріктігімен мыс ток өткізгіш бұйымдар жасау үшін «ең қажетті» материал болады: сым, кабель, контакт т.б. Мыстың өте жоғары жылу өткізгіштігі көптеген жылутехникалық құрылғылар өндірісінде оны таптырмайтын, ауыстыруға келмейтін металл етеді: жылытқыштар, тозаңтқыштар. Мыстың мырышпен (жезбен) жəне қалайымен (күміс) құймасы өнеркəсіпте кең таралған. Мыстың никельмен құймасы тиын (ақша белгісі) жасау үшін пайдаланады. Никель. 150 жыл бойы никель ашылғаннан соң ол өнеркəсіпте қолданылған жоқ. Тек ХІХ ғасырдың екінші жартысында болаттың сапасын жақсартатын никельдің тамаша қасиеті ашылғаннан кейін оның өндірісі тез өсе бастады. Ыстыққа берік жəне тат баспайтын болат өндірісінде никельдің 70 %-ы қолданылады. Никель басқа металдармен бірігіп қатты жəне өте қатты құймалар құрамына кіреді. «Инвар» құймасы термикалық кеңеюінің өте аз коэффициентіне ие; «нихром» құймасын қыздырғыш құралдарда қолданады; «элинвар» серпімді құймасы серіппе (пружина) үшін жақсы материал; никель құймаларының көбі жоғары магниттік қасиетке ие. Құрамында никелі бар 3000- нан аса құйма техникада, тұрмыста қолданылады. Химиялық процестердің катализаторы ретінде, басқа металдардың (мыс, темір) əдемі өрнектелген жəне коррозияға қарсы қабыршығы ретінде никельді қолданады. Темір никельді сілтілік аккумуляторлар өндірісі өнеркəсібінде кеңінен қолданылады. Адамға ертеден жақсы белгілі металдарда өздерінің бағаларын жоғалтқан жоқ. Мырыш электрлік батарея жасау үшін темірдің коррозияға қарсы қабыршағы ретінде қолданлады. Мырыш ерітіндісінен жасалған алтын мен күмістің тұнбасы, ретінде мыс пен басқа да металдар құймасы өндірісінде қолданылады.
44 Қалайы қола мен баббиттің Сu жəне Рb құймалары құрамына кіреді (подшипниктер жылжуын жасайтын материал). Қорғасынның үштен бірі автомобиль жəне басқа да көлік түрлерінің электрлік аккумуляторлары өндірісіне кетеді, қорғасын пластиналарымен ішке енетін сəулелерден сақтану үшін ғимаратты қаптайды (рентген сəулесінен, радиоактивті изотоптар сəулеленуінен); қорғасынмен көптеген химиялық реакторлардың ішкі бетін қаптайды (оның қышқылдар мен сілтілерге қарсы тұра алатын химиялық қасиетін ескергендіктен). Өзінің химиялық беріктігі жəне əлемі сыртқы түрі мен жоғары беріктігінің арқасында алтын мен күміс тауарлы – ақшалай қатынас дамыған заманда ақшаның қызметін атқарып, айырбас баламасы жəне бағалану мөлшерін білдірген. Бұдан кейін ақшалай балама қызметін тек алтын орындайтын болды. Біраз химиялық процестерде катализатор ретінде химиялық өнеркəісіпте күміс кеңінен қолданылып жүр. Сонымен қоса киноматериалдар мен фото үшін сəуледен қорынғыш эмульсия өндірісінде де қолданады. Қазіргі уақытта алтын мен күмісті зергерлік бұйымдар өндірісінен басқа, сенімді тотықпайтын контакттер жасау үшін электронды құралдарда пайдаланады. ХХ ғасырдың ортасында техникалық революция (төңкеріс) нəтижесінде жаңа процестер, технологиялар, өнеркəсіп салалары пайда болды: электротехника, ядролы энергетика, зымыран – ғарыштық кешендер. Оларды жасау үшін жаңа қасиеті бар материалдар қажет болды. Сөйтсе, көптеген сирек кездесетін материалдардың қажетті тапсырмаларды шеше алатын қабілеті бар болып шықты. Бериллий көп жылдар бойы «тəжірибелік бағасы жоқ металл» болған, енді болашақтың ең озық конструкторлық материалының бірі болып отыр. Бериллийдің жоғары радиациялық беріктігі бар, бұл ядролы реакторлардағы нейрондарды ең жақсы бəсеңдеткіш. Металдардың ішінде бериллий де ең салыстырмалы беріктік (беріктіктің тығыздыққа қатысы) бар, ол тіпті AI мен Мg-тен де жоғары. Болатқа аз мөлшерде бериллийді қосса оның екпінді тұтқырлығы бірталай жоғарылайды. Бериллий қоладан жасалған серіппе (пружина) жүз мыңдаған тербеліс циклі не бұзылмай шыдап тұрады. Жоғары жылуөткізгіштігі жəне жылусыйымдылығы бар, сонымен қоса AI мен Мg салыстырғанда екі есеге жоғары балқу температурасы бар бериллий жоғары дыбысты ұшақтар мен ғарыш кемелерін қаптау үшін қолданылып жүр. Бериллий оксиді ВеО – ең күшті отқа берік материалдардың бірі (Т балқу = 2750
0 С).
Литий - ең жеңіл металл (судан екі есе, AI 5 есе, темірден 15 есе жеңіл). 1,0 – 1,5 г/см 3 ғана тығыздықпен жоғары механикалық қасиетке ие Li – Ве құймасы көп қызығушылық туғызады. Сілтілік аккумуляторда LiОН –қа NаОН – ты аздап қосса оның қызмет мерзімін 3 есеге ұзартады; литийлі электр батареяларының сыйымдылығы мырыштыкіне қарағанда 6-7 есе жоғары. Литий майы 60 0 С дейінгі температурада жұмыс істей береді. LiF – тен жасалған линза – ультра күлгін сəуле үшін ең мөлдірі. Литийді ядролық энергетикада реакция жылдамдығын реттеуші ретінде қолданады (нейтронды жақсы жұтады); сұйық жылу жеткізгіш ретінде ядролы реакторда тиімді қолданылады (сұйық күйі мөлшері 180-нен 1336 0 С). Аса ауыр сутек – тритийді жасап шығаратын жалғыз элемент ретінде литийге қызығушылық өте жоғары, ал тритий дейтериймен өзара əрекеттесіп термоядролық реактордың негізгі реакциясына түссе, энергияның аса мол көзі бөлініп шығады. Қиын балқитын вольфрам мен молибден металдарын жарықтандыратын электронды лампалар, электр контакт, лактар, майлағыш материалдар (-45-тен +700
0 С дейін жұмыс істей алады) жасау үшін қыздырғыш ретінде электр пештерінде қолданады. Бірақ бұл металдардың негізгі бөлігі (50-80 %-ы)
45 легірленген болат балқытуға кетеді: аспаптық, тез кесетін ыстыққа берік, тозуға төзімді, қышқылға берік т.б. болат жасайды; Вольфрамның едəуірі кесетін жəне бұрғылайтын аспаптар үшін қатты құймалар өндірісіне (85 – 95 % WС жəне 5 – 15 % Со) жұмсалады.
тығыздығы -1,74 г/см 3 болып табылады, темірге қарағанда 4,5 есе, алюминийден 1,5 есе тығыздығы аз. Ғалымдар магнийді қосу арқылы жеңіл, берік, термошыдамды құймалар жасап шығара алады. Мg-ні легірлендіру үшін Тi, АI, Zn, Мn, Ве, Li, Сd, Се, Сu-ды қолданады. Зымыран, ядролы реакторлар элементтері мотор бөлшектері, жанар жағар май бактары, вагон, автобус, жеңіл автомобильдер қаңқасы, дөңгелек фото жəне киноаппараттары – бұлар магний құймаларынан жасалған бұйымдардың толық емес тізімі. Металлургияда да магний маңызды рөл атқарады: болатты қышқылсыздандырғыш ретінде, басқа металдарды (титан, ванадий, хром, циркония) тотықсыздандырғыш ретінде, шойынды модификациялау үшін пайдаланады. Магний металлургиялық пештер құрылысында отқа берік материал өндірісі үшін де қолданылады.
оларды негізінен реактивті авиацияда жəне зымыран ғарыштық техникада (75-80 %) қолданылады. Соңғы уақытта титан құймаларын кеме құрылысында химиялық машина жасау жəне медициналық аспаптар өндірісінде қолданады. Титан карбиді аспаптық қатты құймалар құрамына кіреді (10-40 % ТiС, 85 – 50 % WС, қалғаны Со). Титан карбиді сонымен қоса реактивті двигательдерде газды турбин элементін жасауға кететін ыстыққа берік жəне ыстыққа ыстыққа төзімді құймалар өндірісіндеде қолданылады. Цирконий ядролық реакторлар элементтерін жасау үшін (құбыр, қорғаныш қабыршық т.б.) ең тура келетін материал болып шықты. Электроникада циркониді электр құрылғыда жоғары вакуумды сақтау үшін газды белсенді жұта алатын қабілетіне орай қолданады. ZrО 2 жəне ZrSiО 4 түріндегі цирконий өндірісінің жартысынан көбі отқа берік, форфор, эмаль жəне əйнек өндірісінде қолданылады. Реттеуші жəне сақтандырғыш құрылғыларда, ядролық реакторда гафний қолданылады. Сонымен қоса, ауыр балқитын жəне ыстыққа төзімді құймалар өндірісінде қолданады. Балқу температурасы HfС-3890 0 С, ал сұйық ерітіндінікі 25% HfС жəне 75% тас -4200 0 С. Торий мен оның қосылысын темір жəне түсті металдар құймаларын легірлендіру үшін органикалық синтезде катализатор ретінде қолданады. Tho 2 - жоғары отқа берік материал. Торий ядролық отын (уран орнына) бола алады. Уран - ядролық реакторлардың негізгі жанар-жағар майы. Скандий жəне оның қосылыстары жеңіл құймалар, электронды техника, светотехника, жəне арнайы қыш өндірісінде қолданылады. Скандиді пайдалану мүмкіншілігі оның жоғары бағасымен шектеледі. 1988ж. 1 грамм скандий оксиді 2,8 доллар тұрса, таза скандийдің 1 грамы 15 доллар тұрған. Тантал жəне ниобий радиотехникада жəне электротехникада, ыстыққа берік, жоғары өткізгіш жəне қатты құймалар өндірісінде, болатты легірлеуде, атом энергетикасы мен химиялық машина жасауда пайдаланылады.
температурада дəнекерлеу үшін жартылай өткізгіш электроникада, құймаларда қолданады. Оларды күн батареясына, инфрақызыл сəулеленген қабылдағыштарда, лазерде қолданылады. Индидің жабуы (покрытие) өте жоғары шағылыстырғыш қабілеті бар, сондықтан ол көмескіленбейді. Оларды рефлекторлар жасауда пайдаланады.
түзеткіш жасау үшін). Қазіргі уақытта германидің негізінде өнеркəсіптік үзілістік токы 46 түзеткіші ойлап табылады. Олар жоғары КПД (95%) жəне аз мөлшердегі габариттерімен ерекшеленеді. Германидің екінші қолданылатын аймағы оптикалық əйнек (>40%) өндірісі болып табылады. Рений. Негізгі қолданылатын жері химиялық процестердің катализаторы ретінде (мұнай крекинг-де). Химиялық жəне мұнай өнеркəсібі. Рений таза түрінде де жəне вольфраммен құйма түрінде де электрожарықтандырғыш жəне электровакуумды техникада, электрокоррозияға берік контактар өндірісі үшін қолданылады.
қосылыстар түрінде қара металлургияда ( лантан, цирконий), қыш жəне əйнек өндірісінде (Ce2O3), атом энергетикасында (гоадолиний, иттрий, европий) қолданылып жүр. Бұл металдардың оксидтері керамикалық сақтандырғыш жабу құрамына кіреді. Самарилі- кобальтты магниттер басқа құймалардың (Fe-Ni-Co-Al) бірдей көлемдегі магниттік энергиясынан 2-4 есеге асып кетеді жəне коэрцитивті күшімен 5-10 есеге асып кетеді. Түрлі-түсті теледидарлар киноскоптары үшін люминофор ретінде СЖƏ қолданып олардың өндірісін бірталай көтерді (иттрий, европий, ниобий). Түрлі лазерлер түрінде де СЖƏ қолданылады. Оларды пайдалану тізімі толық берілген жоқ. Лантаноидтар, олардың құймалары мен қосылыстарын зерттеп жзса тізім ұзарып кетеді. жүктеу/скачать 1,02 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|