A tartalom eléréséhez kérjük, lépj be!
Kezdd itt
Szavas kereső
Szint kereső
Top 10 feltöltő

Top 10 feltöltő


A fémek általános jellemzése, a fémek korróziója

VN:F [1.9.22_1171]
Értékeld
Beküldő: - Szólj hozzá
Szint: Közép Kedvencekhez
Megnézték:
6661
Nyomtasd
Dátum: 2008-03-01 Küldd tovább
  Letöltés

Az elemek 81%-a fém, a fémek fémrácsba kristályosodnak. A fématomok között delokalizált elektronokkal létrejött kapcsolatot fémes kötésnek nevezzük. Három alaptípusa van:

  • lapon középpontos kockarács (legkisebb része: az elemi cella)
  • hatszöges vagy hexagonális rács
  • térben középpontos kockarács.

 

A fémek tulajdonságait alapvetően a fémrács határozza meg. Ezért egyes tulajdonságaik hasonlóak. Szürkék, fényes felületűek, jól vezetik a hőt, az elektromos áramot.

Egyes tulajdonságaik azonban jelentősen eltérnek, mint például a megmunkálhatóság. A legmegmunkálhatóbbak a lapon középpontos kockarácsos fémek (például ezüst, réz, alumínium). Legnehezebben a térbeli középpontos kockarács (például vanádium) munkálható meg. Jelentősen eltér olvadáspontjuk: legalacsonyabb a higanyé, legmagasabb a wolframé. Eltér keménységük is: az alkáli fémek késsel is elvághatóak, míg a legkeményebb a titán. Vezetőképességük mértéke is eltér, legnagyobbal az ezüst és a réz rendelkezik. A fémeket gyakran ötvözetben használják, például acél = vas+szén, bronz = réz+ón.

A fémek korróziója

A fémek felületén a környezet hatására végbemenő kémiai változások összessége a korrózió. A fémek korróziójának mértékét elsősorban a standardpotenciáljuk szabja meg. A kis standardpotenciálú fémek korróziója nagy mértékű (alkáli fémek). A nagy standardpotenciálú fémek korróziója kis mértékű (nemes fémek). A korróziót több tényező gyorsíthatja, mint például a nedves, sókat tartalmazó környezet. A levegőben lévő kén-dioxid, különböző fémek érintkezési helyei, valamint a fém erőteljes megmunkálása is gyorsítja.

Korrózió elleni védelem:

  • Passzív felületvédelem: bevonatokkal.
  • Aktív korrózió védelem: felületvédelem. A védendő fémet egy nála kisebb standardpotenciálú fémmel vonják be (katódos védelem)
  • Korrózióálló ötvözetek készítése  (például saválló acélok).

 

Az s-mező fémei

Az alkáli fémek kis sűrűségű, puha, alacsony olvadás- és forráspontú, világosszürke színű, az elektromosságot jól vezető fémek. Atomszerkezetükből következik, hogy rendkívül reakcióképesek, a vegyértékhéjukon lévő egyetlen elektront leadva könnyen képeznek egyszeresen pozitív töltésű iont. Erélyes redukálószerek. Az alkálifémeket sóik olvadékának elektrolízisével állítják elő.

Az alkáliföldfémek kis sűrűségű, viszonylag alacsony olvadás- és forráspontú, szürke színű, az elektromos áramot jól vezető fémek. Atomszerkezetükből következik, hogy reakcióképesek, a vegyértékhéjukon lévő elektronokat leadva könnyen képeznek kétszeresen pozitív töltésű nemesgáz-elektronszerkezetű iont. Az alkáliföldfémeket sóik olvadékának elektrolízisével állítják elő.

A p-mező fémei

Alumínium: elemi állapotban nem fordul elő, vegyületeiben viszont igen. Ilyen a bauxit (Al2O3), melynek 40-50%-az alumínium vegyület. Fizikai tulajdonságai: Szürke színű, tiszta állapotban fémes fényű, kis sűrűségű, vagyis könnyű fém. Az elektromos áramot és a hőt jól vezeti, olvadás pontja viszonylag alacsony. Kémiai tulajdonságai: környezet hatására a felülete passziválódik ezért korrózióálló. Az alkáli fémek és alkáliföldfémek után a legreakcióképesebb fém. Az oxigénnel vakító láng mellett alumínium-oxidot képez. Oldódik savakban és lúgokban is. Felhasználása: olvadó biztosítékba használják, ez megszakítja az áramkört. Könnyűfém alkatrészeket készítenek belőle. Előállítása: az alumínium gyártás anyaga a bauxit.

Ón: Szürke, nagy sűrűségű, puha fém. Jól megmunkálható, passzív, azaz nem korrodálódik. Számos ötvözet alkotója.

Ólom: Szürke, nagy sűrűségű, jól megmunkálható puha fém. Az oldott ólomvegyületek nagyon mérgezőek. Felhasználás: vízvezetékcsövek, akkumulátorok.

 

 

 

 

 

A d-mező fémei

A vascsoport elemei és vegyületei

Vas (Fe), kobalt (Co), nikkel (Ni). Szürke színűek, magas olvadáspontúak, nagy sűrűségű, nehéz fémek. A kobalt kifejezetten nehéz fém. Megmunkálhatósága attól függ, hogy milyen szennyezőanyagokat tartalmaz. A kobaltot és a nikkelt oxid réteg fedi, ami megvédi a korróziótól. A vas gyorsan korrodál. A természetben tisztán, elemi állapotban nem fordul elő. A nikkel és a kobalt jelentős ötvöző anyag. A vascsoport elemeinek vegyületei biológiai és ipari szempontból fontos anyagok. Jelentősek a vegyszerek, gyógyszerek készítésében is.

Vas (Fe): Legfontosabb és a legrégebben ismert fém. Tiszta állapotban ezüstszürke színű, olvadáspontja magas, de kis széntartalom hatására alacsonyabbá válik. Híg savakban oldódik hidrogén fejlődése közben. Vízzel csak magas hőmérsékleten lép reakcióba. Tömény oxidáló savakban nem oldódik. Szénnel alkotott ötvözetét, az acélt alkalmazzák rendszerint.

A vas gyártása: A vasérceket magas hőmérsékleten szénnel redukálják így nyerik ki ércből a vasat. Gyártásához segédanyagokat is használnak:

  • szén, ami biztosítja a magas hőmérsékletet, redukálja a vas oxidokat, ötvözi a vasat
  • salakképző anyag, ami megköti a szennyező anyagokat
  • a levegő szolgáltatja az oxigént a szén égéséhez. A folyamat lényege: 2Fe2O3+3C = 4Fe+3CO2. A vasolvasztó terméke a nyersvas, melyből kis mennyiségben öntvényt, nagyobb részéből acélt gyártanak.

 

Rézcsoport elemei és vegyületei

Réz (Cu), ezüst (Ag), arany (Au). Az ezüst és az arany nemesfém. A rézcsoport elemei magas olvadáspontú, nagy sűrűségű, jól megmunkálható nehéz fémek. Jól vezetik az elektromos áramot és a hőt. Reakciókészségük csekély, levegőn nem korrodálódnak. A réz felületén összefüggő oxid réteg alakul ki. Nedves és szén-dioxid tartalmú levegőn zöld bevonat, úgynevezett patina vonja be a réztárgyak felületét, amely a korróziótól megvédi. Az ezüst a levegőn megfeketedik. Az arany a levegőn nem változik. A természetben tisztán elemi állapotban is előfordulnak.

Réz (Cu): Biológiai és gyakorlati szempontból legnagyobb jelentősége a réznek van. Vörös színű, közepes keménységű, nagy sűrűségű fém, jól megmunkálható, magas hőmérsékleten az oxigénnel reakcióba lép. Jól vezeti a hőt és az elektromosságot. A rézvegyületek mérgezőek. A rezet az elektronikai ipar használja nagy mennyiségben (huzalok, elektródák készítésére). Ötvözetei is jelentősek. Természetben előfordulhat elemi állapotban, de vegyületeiben gyakoribb. Vegyületeiből állítják elő redukcióval.

Ezüst (Ag): előfordul színállapotban és vegyületeiben. Az ezüstöt főként ólom, cink, rézércek ezüstszennyeződéseiből vonják ki. Fémesen csillogó, kis keménységű, jól munkálható fém. Az elektromosságot jól vezeti. Tömény oxidáló hatású savakban oldódik. Vegyületei közül az ezüst-halogenideknek van jelentőségük.

Arany (Au): nagy sűrűségű, igen puha, sárga színű fém. Jól vezeti az elektromos áramot. A színarany 24 karátos, az ennél kisebb karátos tárgyak arany-réz vagy arany-ezüst ötvözetek. Az elektronikai iparban és dísztárgyak készítésére használják.

Rézszulfát (CuSO4): kék színű, 5 mól vízzel kristályosodó vegyület. Hevítve fehér színű, vízmentes rézszulfáttá alakul, mely víz hatására ismét visszanyeri kék színét. Vizes oldata savas kémhatású, mezőgazdaságban alkalmazzák, vizek tisztítására. Vigyázni kell vele, mert mérgező hatású vegyület.

 

A cinkcsoport elemei és vegyületei

Cink (Zn), kadmium (Cd), higany (Hg). A cinkcsoport elemei a környezeti hatásoknak ellenállnak, de korrodálódnak. A cink és kadmium felületén védő oxidréteg alakul ki, a higany a levegőn nem változik. A cink és kadmium savakban oldódnak. A cink lúgokban is oldódik.

A higany (Hg): Csak oxidálósavakkal lép reakcióba. Higannyal a legtöbb fém ötvöződik, amalgámot képez. A higany térfogata hőmérsékletváltozás hatására alakul. A higany természetben elemi állapotban is előfordul.

A kadmium (Cd): Jelentősége megnőtt, mivel neutron befogásra, atomreakciók szabályozására alkalmazzák.

Cink (Zn): A cinkcsoport legjelentősebb eleme. Kékesszürke rideg fém. 1500 oC-on jól nyújtható. Felületi oxidrétege megvédi korróziótól, ezért a levegő hatásának kitett vastárgyakat cinkkel vonják be. Savakban, lúgokban jól oldódik. Széleskörű felhasználása: tetőfedő anyag, vas és acéltárgyak bevonására alkalmazzák. ötvözőanyagként is jelentős. Természetben csak vegyületeiben fordul elő, redukcióval nyerik ki a tiszta fémet. Mérgező hatása miatt, a cinkkel bevont vagy cinkből készült edényeket háztartásban nem szabad használni.

 


 

Facebook hozzászólok

Facebook hozzászólók

Hozzászólok

Ha szeretnél hozzászólni, lépj be!

Ezt olvastad már?
Vezetők elektrosztatikus térben

Külső mező hatására történő töltésszétválasztást elektromos megosztásnak nevezzük. A megosztott...

Close