طبقه بندی عناصروخواص مواد

طبقه بندی عناصروخواص مواد

تکنولوژی مواد علمی است که درباره استخراج، تصفیه، آلیاژکردن، شکل دادن، خصوصیات فیزیکی، مکانیکی،تکنولوژیکی، شیمیایی وعملیات حرارتی بحث می کند وبه بررسی ساختمان داخلی مواد از نظر شبکه بندی ،ترکیب و سایر خصوصیات آنها می پردازد.متخصینی که در صنعت به طراحی ،ساخت ،تعمیر ونگهداری ماشین آلات اشتغال دارند،می باید خصوصیات موادی که با آن سرو کار دارند کاملاً بشناسندو راههایی برای جلوگیری از تغییرات آن ها در مقابل عوامل فیزیکی ویا شیمیایی پیشنهاد کنند....

طبقه بندی عناصر

عنصر:موادی که در اثر تجزیه قابل تبدیل به مواد ساده تری نباشند.

	فلزات			غیر فلزات
عناصر	علامت اختصاری	عناصر	علامت اختصاری	عناصر	علامت اختصاری
بریلیم	Be	آهن	Fe	هیدروژن	H
سدیم	Na	نیکل	Ni	کربن	C
منیزیم	Mg	مس	Cu	ازت	N
آلومینیم	Al	روی	Zn	اکسیژن	O
پتاسیم	K	مولبیدن	Mo	سیلیسیم	Si
کلسیم	Ca	قلع	Sn	فسفر	P
کرم	Cr	آنتیموان	Sb	گوگرد	S
منگنز	Mn	سرب	Pb	کلر	Cl
ولفرام	W	جیوه	Hg	برم	Br

تاکنون 92 عنصر در طبیعت شناخته اند که از این تعداد 88 عنصر پایدارند واز این تعداد 66 عنصر از فلزات وبقیه به غیر فلزات تعلق دارند. همچنین 12 عنصر به صورت مصنوعی تهیه شده است.در جدول 1 – 1 تعدادی از این عناصر همراه با علامت اختصاری شان آورده شده است.

جدول 1 – 1

عناصر مهم وترکیبات آنها

اکسیژن:گازی است بی رنک ،بی بو و بدون مزه. این گاز قابل اشتعال نیست ولی برای سوختن کلیه اجسام وتنفس موجودات ضروری است.با اکثر عناصر ترکیب می شود و اکسید تولید می کند.برای بدست آوردن حرارت با درجات بالا،می توان گازهای قابل اشتعالی مانند گاز طبیعی،هیدروژن ویا استیلن را با اکسیژن محترق کردودرجه حرارتی از 2000 تا 3200 درجه سانتی گراد به وجود آورد.از گاز اکسیژن معمولاًدر جوشکاری و برشکاری فلزات استفاده می شود.حدود یک پنجم حجم هوا را اکسیژن خالص همچنین تقریباً نصف جرم پوسته زمین را ترکیبات اکسیژن دار تشکیل می دهد.در صنعت اکسیژن را از تفکیک گازهای موجود در هوا ودر چهار مرحله بدست می آورند.

1 - هوا را به وسیله کمپرسورها متراکم می کنند و فشار آن را تا 200 بار افزایش می دهند

2 - هوای متراکم را به وسیله دستگاههای مبرد تا 175- درجه سانتی گراد سرد می کنند.در این حال فشار آن از 200 یار به 4.3 بار تقلیل می یابد و به مایع تبدیل می شود.

3 - هوای مایع را مجدداًتا 200- درجه سانتی گراد سرد می کنند.

4 -در این مرحله بوسیله حرارت دادن ،هوای مایع را تبخیر می کنند.چون درجه حرارت تبخیر گازهای موجود در هوا متفاوت است، می توان با کنترل درجه حرارت این گاز ها را از هم تفکیک کرد.ازت (نبتروژن ) در درجه حرارت 196 – درجه تبخیر و تفکیک می شود.اکسیژن در 183- درجه تبخیر می شود.اکسیژن خالص بدست آمده را در کپسول های فولادی مخصوص با فشار 150 بار پر وبه بازار عرضه می کنند.

اکسیداسیون: عمل ترکیب اکسیژن با عناصر را اکسیداسیون وحاصل را اکسید می گویند.اگر سرعت اکسیداسیون زیاد و همراه با شعله باشد آن را احتراق یا سوختن تند می نامند.و چنانچه با شعله وحرارت آنی همراه نباشد سوختن کند می نامند مانند زنگ زدن فلزات.جوشکاری با گاز استیلن در حقیقت عمل اکسیداسیون است که حرارت لازم جهت جوشکاری فراهم می کند.

احیا:در احیا برعکس عمل اکسیداسیون باید حرارت به کار برده شود.عمل جدا کردن تمام یا قسمتی از اکسیژن های موجود در ترکیبات اکسیژن دار (اکسید) را احیا می گویند. برای بدست آوردن فلز خالص از پاره ای از اکسید های فلزی از این روش استفاد می کنند.

هیدروژن( H):گازی است بیرنگ ،بو ومزه وسبکترین عنصر است.(یک لیتر هیدروژن در دمای صفر درجه سانتی گراد جرمی برابر 0.09 گرم دارد.)این گاز قابل اشتعال است واز آن در جوشکاری همراه با اکسیژن استفاده می کنند.واحتراق آن دمایی در حدود 2100 درجه سانتی گراد ایجاد می کند.استفاده مهم دیگر هیدروژن درتولید مواد مصنوعی (پلاستیک ها و...)وجامد کردن روغن های نباتی است.هیروژن در طبیعت به صورت خالص وجود ندارد و برای تهیه هیدروژن واکسیژن خالص معمولاً آب را با روش الکترولیز تجزیه می کنند و گاز حاصل را در کپسولهایی متراکم وبه بازار عرضه می کنند.

کربن (C):عنصر اصلی اکثر موادسوختنی مانند چوب زغال ونفت را تشکیل می دهدو در طبیعت به مقدار زیادی وجود دارد.کربن خالص را درسه شکل متفاوت می توان یافت.

الف) به صورت کریستال خالص کربن که به الماس معروف است.الماس از سخت ترین عناصر است ودر صنعت برای ساختن ابزارهایی که می باید سختی زیادی داشته باشند استفاده می شود. همچنین از گرد الماس برای تهیه سنگ سنباده استفاده می کنند.

ب)کربن به صورت مطبق (به فرم فلس ماهی) نیز می باشد که گرافیت نامیده می شود.وماده ایست نرم و مقاوم در برابر حرارت.گرافیت ماده ای سیاه رنگ وبراق است که حرارت و الکتریسیته را به خوبی هدایت می کند ونقطه ذوب آن 3450درجه سانتی گراد است.در صنعت برای تهیه بوته های مخصوص ذوب فلزات والکترودهای کوره های الکتریکی که می باید شدت جریان زیادی را از خود عبوردهند ودرجه حرارت بالایی رانیز تحمل کنند ،از گرافیت استفاده می کنند.همچنین به عنوان کم کننده اصطکاک نیز استفاده می شود.

ج)کربن بی شکل (آمرف) را در دوده می توان یافت.از دوده در لاستیک سازی،مرکب چاپ ورنگ سازی استفاده می شود.وجود کربن در فولاد اهمیت زیادی داردوباعث استحکام وسختی آن می شودو قابلیت زنگ زدن آن را کم می کند.میل ترکیبی کربن با اکسیژن زیاد است و به همین دلیل در احیا کردن بعضی اکسید های فلزات مورد استفاده قرار می گیرد.

ترکیبات ساده کربن:

1- دی اکسید کربن:از سوختن کامل کربن یا ترکیبات کربن دار بدست می آید.این گاز در زیرزمین ها وسیلوهایی که عمل تخمیر در آنها انجام می گیرد ،تولید می شودودر بعضی نقاط به مقیاس وسیعی از داخا زمین به خاطر تجزیه سنگ های آهکی وتخمیر مواد سلولزی حاصل از بقایای گیاهان،بیرون می آید.در زیر زمین ها ،کانالها و گودالها جمع شده و به خاطر سنگین تر بودن از هوا ساکن می ماند.این گاز شعله را خاموش می کندو عمل تنفس را غیر ممکن می سازد ولی سمی نیست.

2- منواکسید کربن:از سوختن ناقص کربن یا ترکیبات کربن دار بوجود می آید وبی رنگ وبی بووفوق العاده سمی، احیاکننده وقابل احتراق ودر هنگام اکسید شدن باشعله آبی می سوزد وضمن تولید حرارت تبدیل به دی اکسید کربن می شود.

3-کاربید ها : ترکیبات کربن با فلزات وپاره ای از غیر فلزات را کاربید می گویند. بعضی از کاربید ها سختی فوق العاده ای دارند.به.عنوان مثال کاربید سیلیسیم نزدیک الماس است وان آن برای تهیه سنگ سنباده هایی که می باید جنس دانه بندی آنها سخت باشد،استفاده می کنند.

4 - ترکیبات کربن با هیدروژن (هیدروکربن ها): کلیه موادسوختنی جامدمایع وگازی شکل،همچنین روغن ها ،گریس های حاصل از نفت خام، از ترکیبات کربن با هیدروژن بدست آمده اند.از معروفترین هیدروکربن ها می توان استیلن،نفت خام،گاز متان،بوتان،پروپان،بنزین وبنزن را نام برد.سیلیسیم ( Si ):یکی از غیر فلزات بوده و در طبیعت به صورت خالص یافت نمی شود.حدود 25 درصد مواد موجود در طبیعت از ترکی بات سیلیسیم تشکیل شده اند.یکی از ترکیبات مهم آن،دی اکسید سیلیسیم است که به نام سیلیس معروف بوده و چنانچه به صورت کریستال متبلور شده باشدآن را کوارتز می نامند.درریخته گری از ماسه های سیلیس دار استفاده می کنند. سیلیسیم یکی از عناصری است که در فولاد وچدن به کار می رود.

گوگرد (S): عنصری است زردرنگ،جامدوشکننده ودر طبیعت بطور خالص در نزدیکی محل آتشفشان ویا در کنار چشمه های آب معدنی یافت می شود وبه صورت ترکیب نیز با بسیاری از موادمعدنی وجود دارد.گوگرد در اکسیژن با شعله های آبی می سوزدو گاز دی اکسید گوگرد تشکیل می دهد که بوی زننده ای دارد.از این گاز برای ضدعفونی کردن و تهیه اسید سولفوریک استفاده می کنند.ترکیبات گوگرد با فلزات (بدون اکسیژن)را سولفید می نامند.مانند سولفید آهن.سنگ معدن اکثر فلزات به صورت سولفید یافت می شود و فلز خالص را از آن بدست می آورند. مانند سرب که از سولفید سرب تهیه می گردد.از پودر گوگردبرای ولگانیزه کردن لاستیک ها استفاده می کنند.این عمل باعث افزایش مقاومت لاستیک در مقابل حرارت، عملیات جوی و موادشیمیایی می شود.

خواص فیزیکی مواد: باعث تغییر در ساختمان شیمیایی اجسام نمی شود.

1- قابلیت هدایت حرارت: قابلیت هدایت حرارتهرجسم عبارت است از قدرت هدایت حرارت واحد طول جسم برواحد مساحت مقطع آن.عناصر فلزی از مهمترین هادی ها به شمار می روندودر بین فلزات نقره،مس وآلومینیم بیشترین هدایت گرمایی را دارند.

2- قابلیت هدایت الکتریسیته: قابلیت هدایت الکتریسیتههرجسم عبارت است از قدرت هدایت الکتریسیته واحد طول جسم برواحد مساحت مقطع آن. در بین فلزات نقره،مس وآلومینیم قابلیت هدایت الکتریکی بیشتری دارند.

3- جرم مخصوص: جرم واحد حجم ازهر جسم را جرم مخصوص آن جسم می گویند.وبه نوع ماده واندازه تراکم ذرات متشکله آن بستگی دارد.

4- نقظه ذوب: درجه حرارتی که یک ماده از حالت جامد به حالت مایع تبدیل می شود.مواد خالص نقطه ذوب مشخصی دارند.به عنوان مثال نقطه ذوب یخ صفر درجه سانتیگراد است.

خواص مکانیکی مواد: عبارت است از مقاومت فلزات در مقابل تاثیرات عوامل مکانیکی.

1- استحکام :مقاومتی که اجسام در مقابل نیروی خارجی از خود نشان می دهند، استحکام نام دارد.مقدار آن به نحوه تاثیر نیروی خارجی و نیروی جاذبه بین مولکولی بستگی دارد.

2- سختی : مقاومتی که اجسام در مقابل نفوذ جسم خارجی از خود نشان می دهد سختی نام دارد.

3- الاستیسیته: اجسامی یافت می شوند که تحت تاثیر نیرو،در آنها تغییر شکل ایجاد می شود وپس از برداشتن نیرو به حالت اولیه خود باز می گردند.این خاصیت برگشت پذیری را الاستیسیته می نامند.مانندلاستیک وفنر.

خواص تکنولوژیکی مواد:

1- قابلیت چکش خواری:قابلیت تغییر شکل موادرا به کمک نیروی فشاری وضربه را قابلیت چکش خواری می گویند.به عنوان مثال فولاد،مس وبرنج را میتوان تحت تاثیر نیروی فشاری تغییر شکل داد ولی چدن قابلیت چکش خواری ندارد.

2- قابلیت ریخته گری:خاصیت شکل پذیری مواد در حالت مذاب را قابلیت ریختهگری می نامند. چدن، آلیاژهای آلومینیم ، آلیاژهای مس و مواد مصنوعی را می توان به راحتی ریخته گری کرد.

3- قابلیت جوشکاری: موادی قابلیت جوشکاری دارندکه بتوان آنهارا به کمک حرارت یا حرارت توام با فشار یه صورت مذاب به هم متصل کرد.فولادها،موادمصنوعی و فلزات غیر آهنی خوبی دارند.

4- قابلیت براده برداری:جسمی دارای قابلیت براده برداری خوبی است که بتوان آنرا با سرعت زیاد ونیروی کم براده برداری کردوسطح آن نیز پس از براده برداری کاملاً صاف وپرداخت باشد.خواص شیمیایی مواد:از مهمترین خواص شیمیایی موادمی توان مقاومت در برابر خوردگی،قابلیت احتراق،مقاومت در برابر اکسیدشدن و همچنین سمی بودن آن ها را نام برد.مقاومت در برابر عوامل خارجی مانندزنگ زدن و خوردگی بوسیله اسیدها را می توان به کمک آلیاژ کردن افزایش داد.

طبقه بندی مواد کار:
مواد خامی که در طبیعت وجود دارند،مثل سنگهای معدنی،زغالها،نفت خام در دورانهای مختلفی بوجود آمده اند و از آنها مواد کار مانند فولاد چدن آلیاژهای آلومینیم،مواد مصنوعی و... را برای ساختن ابزارها،وسایل و ماشین آلات،تهیه می کنند.مواد کار را می توان به دوگروه اصلی فلزات و غیر فلزات تقسیم کرد.

طبقه بندی عناصروخواص مواد

مطالب مشابه :

ليست اقلام موجود در فايل ليست قيمت ها

طبقه بندی عناصروخواص مواد

مناقصات تاریخ 93/2/11