EI-RAUTAMETALLIT: RAKENNE, TYYPIT, OMINAISUUDET - KEMIA - 2025

Ei - rautametallien ovat ne, joilla ei ole tai vähäisiä määriä rautaa. Näitä, eri massaosuuksissa, käytetään sellaisten seosten luomiseen, joilla on parempia fysikaalisia ominaisuuksia kuin yksittäisillä metalleilla.

Siksi niiden kiderakenteet ja metalliset vuorovaikutukset ovat ei-rautametalliseossovellusten kulmakivi. Näillä puhtailla metalleilla on kuitenkin vähemmän käyttötapoja, koska ne ovat erittäin herkkiä ja reaktiivisia. Tästä syystä ne toimivat parhaiten seosten pohjana ja lisäaineena.

Pronssi on ei-rautametalliseos; Se koostuu pääasiassa kultaisesta kuparin ja tinan seoksesta (patsas yllä olevassa kuvassa). Seoksen kupari hapettaa ja muodostaa CuO: n, yhdisteen, joka mustuttaa sen kultaisen pinnan. Kosteissa ympäristöissä CuO hydratoi ja imee hiilidioksidia ja suoloja muodostaen sinivihreitä yhdisteitä.

Esimerkiksi, Vapaudenpatsas peitetään kerroksilla kuparikarbonaatteja (CuCO ₃), jotka tunnetaan nimellä patina. Yleensä kaikki metallit ruostuvat. Oksidien stabiilisuudesta riippuen ne suojaavat seoksia vähäisemmässä tai suuremmassa määrin korroosiolta ja ulkoisilta tekijöiltä.

Rakenne

Rauta on vain yksi kaikista luonnossa olevista metalleista, joten ei-rautametallien rakenteet ja seokset ovat monimuotoisempia.

Kuitenkin normaaleissa olosuhteissa useimmissa metalleissa on kolme kiteistä rakennetta, jotka on luotu metallisidoksillaan: kompakti kuusikulmainen (hcp), kompakti kuutio (ccp) ja kehon keskitetty kuutio (bcc).

Kompakti kuusio (hcp)

Kolmesta rakenteesta tämä on vähiten tiheä ja kompakti, koska se on samalla suurin tilavuusväli.

Siksi se mahtaa helpommin pienet molekyylit ja atomit. Samoin tässä kuutiossa jokaista atomia ympäröi kahdeksan naapuria.

esimerkit

- vanadiini (V).

- Niobium (Nb).

- kromi (Cr).

- alkalimetallit.

- Volframi (W).

Lisäksi on muitakin rakenteita, kuten yksinkertainen kuutio ja muut monimutkaisempia, jotka koostuvat vähemmän tiheistä tai vääristyneistä kolmen ensimmäisen järjestelystä. Edellä mainitut kiderakenteet koskevat kuitenkin vain puhtaita metalleja.

Epäpuhtauksien, korkean paineen ja lämpötilan olosuhteissa nämä järjestelyt vääristyvät ja, kun ne ovat seoksen komponentteja, ne vuorovaikutuksessa muiden metallien kanssa tuottavat uusia metallirakenteita.

Itse asiassa näiden järjestelyjen tarkka tuntemus ja manipulointi mahdollistavat seosten suunnittelun ja valmistuksen, joilla on halutut fysikaaliset ominaisuudet tiettyyn tarkoitukseen.

Tyypit

Erittäin yleisellä tasolla ei-rautametallit voidaan luokitella kolmeen tyyppiin: raskas (lyijy), kevyt (kupari ja alumiini) ja ultrakevyt (magnesium). Ne puolestaan ​​jaetaan kahteen alaluokkaan: niihin, joilla on keskimääräiset sulamispisteet, ja niihin, joilla on korkeat sulamispisteet.

Muun tyyppiset ei-rautametallit vastaavat jalometalleihin (tai jalometalleihin). Esimerkkejä näistä ovat ccp-rakenteilla olevat metallit (paitsi alumiini, nikkeli ja muut).

Samoin harvinaisten maametallien katsotaan olevan ei-rautametallien (cerium, samarium, skandium, yttrium, perium, gadolinium jne.). Radioaktiiviset metallit lasketaan myös ei-rautametalliksi (polonium, plutonium, radium, francium, astate, radon jne.).

Ominaisuudet ja ominaisuudet

Vaikka metallien ominaisuudet ja ominaisuudet vaihtelevat niiden puhtaassa tilassa ja seoksissa, ne esittävät yleisyyksiä, jotka erottavat ne rautametalleista:

- Ne ovat muovattavia ja erinomaisia ​​sähkö- ja lämpöjohtimia.

- Lämpökäsittelyt vaikuttavat niihin vähemmän.

- Ne kestävät paremmin hapettumista ja korroosiota.

- Niissä ei ole niin paljon paramagnetismia, mikä sallii heidän olla materiaaleja sähköisissä sovelluksissa.

- Sen valmistusprosessit, mukaan lukien valu, hitsaus, taonta ja valssaus, ovat helpompia.

- Heillä on houkuttelevammat värit, joten he löytävät käyttöjä koriste-elementteinä; lisäksi ne ovat vähemmän tiheitä.

Joitakin sen haitoista rautametallien kanssa ovat: alhainen kestävyys, korkeat kustannukset, alhaisemmat vaatimukset ja vähemmän mineraalipitoisuutta.

esimerkit

Metallurgisessa teollisuudessa ei-rautametallien ja seosten valmistuksessa on monia vaihtoehtoja; yleisimmät ovat: kupari, alumiini, sinkki, magnesium, titaani ja nikkelipohjaiset superseokset.

Kupari

Kuparia on käytetty moniin erilaisiin sovelluksiin sen edullisten ominaisuuksien, kuten korkeiden lämmön- ja sähkönjohtavuuksiensa takia.

Se on vahva, muovattava ja taipuisa, joten siitä voidaan saada monia käytännöllisiä malleja: putkista purkkeihin kolikoihin. Sitä on käytetty myös alusten kölin vahvistamiseen, ja sillä on paljon käyttöä sähköteollisuudessa.

Vaikka se on puhtaassa tilassaan erittäin pehmeää, sen seokset (näiden messingin ja pronssin välillä) ovat kestävämpiä ja suojaavat Cu ₂ O -kerroksilla (punertava oksidi).

Alumiini

Se on metalli, jota pidetään kevyenä alhaisen tiheytensä vuoksi; Sen lämmön- ja sähkönjohtavuus on korkea ja se kestää korroosiota pintaansa suojaavan Al ₂ O ₃ -kerroksen ansiosta.

Ominaisuuksiensa vuoksi se on ihanteellinen metalli etenkin ilmailu-, auto- ja rakennusteollisuudessa.

Sinkki ja magnesium

Sinkkiseoksia (kuten KAYEM, joissa on 4% alumiinia ja 3% kuparia) käytetään monimutkaisten valujen valmistukseen. Se on tarkoitettu rakennus- ja suunnittelutöihin.

Magnesiumin tapauksessa sen seoksia voidaan käyttää arkkitehtuurissa, samoin kuin polkupyöräkoteloissa, sillan parapeissa ja hitsattuissa rakenteissa.

Sitä löytyy myös ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, suurnopeuskoneissa ja kuljetusvälineissä.

Titaani

Titaani muodostaa lievästi kevyitä seoksia. Ne ovat erittäin kestäviä ja suojattu korroosiolta TiO _2- kerroksella. Sen uutto on kallista, ja sen kidekiteinen rakenne on yli 882 ºC.

Lisäksi se on biologisesti yhteensopiva, minkä vuoksi sitä voidaan käyttää lääketieteellisten proteesien ja implanttien materiaalina. Lisäksi titaania ja sen seoksia on läsnä koneissa, meriliikenteessä, suihkukomponenteissa ja kemiallisissa reaktoreissa.

superseoksiin

Superseokset ovat erittäin vahvoja kiinteitä faaseja, jotka koostuvat nikkelistä (epäjaloa metallia) tai kobolttia.

Niitä käytetään siipinä lentokoneiden turbiineissa ja moottoreissa, aggressiivisia kemiallisia reaktioita kestävissä reaktorimateriaaleissa ja lämmönvaihdinlaitteissa.

Viitteet

1. Kateřina Skotnicová, Monika Losertová, Miroslav Kursa. (2015). Ei-rautametallien ja seosten tuotantoteoria. Ostravan tekninen yliopisto.
2. Dr. C. Ergun. Ei-rautametalliseokset. Haettu 21. huhtikuuta 2018, osoitteesta: users.fs.cvut.cz
3. Adana Science and Technology. Rautaa sisältämättömät metallit. Haettu 21. huhtikuuta 2018, osoitteesta: web.adanabtu.edu.tr
4. Sánchez M. Vergara E., Campos I. Silva E. (2010). Materiaalitekniikka. Toimituksellinen Trillas SA (1. painos, Meksiko). Sivut 282–297.
5. Rautametallit ja ei-rautametallit ja seokset.. Haettu 21. huhtikuuta 2018, osoitteesta: ikbooks.com
6. Rautametallien ja ei-rautametallien välinen ero. (2015, 23. syyskuuta). Haettu 21. huhtikuuta 2018, osoitteesta metalsupermarkets.com
7. Wonderopolis. (2018). Miksi vapaudenpatsas on vihreä? Haettu 21. huhtikuuta 2018, osoitteesta: wonderopolis.org
8. Moises Hinojosa. (31. toukokuuta 2014). Metallien kiteinen rakenne. Haettu 21. huhtikuuta 2018, osoitteesta: researchgate.net
9. Tony Hisgett. (18. maaliskuuta 2009). Kupariliittimet.. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: flickr.com
10. Brandon Baunach. (22. helmikuuta 2007). six-pack-paperi-paino. Haettu 22. huhtikuuta 2018, osoitteesta: flickr.com