Металдардың кристалдық құрылымы. Металдар мен қорытпалардың кристалдық құрылу кезінде құрылымдық қалыптасуы

Кестеден элементтер – бейметалдар негізінде, Д. И. Менделеев жасаған химиялық элементердің периодтық жүйесінде ең жоғарғы бөлігінде орналасқаны көрінеді. Периодтарда элементердің атомдарының ядро зарядтары біртіндеп өседі де атомдық радиустары кішірейеді, ал негізгі топшаларда элементтің реттік нөмірі өсуімен атомдық радиустары біртінбеп артатындықтан, не себептен, бейметалл атомдары металл атомдарымен салыстырғанда сыртқы электрондарын күшті тартатындығы түсінікті болады. Сонымен, бейметалдарда тотықтырғыш қасиеттері, яғни электрондарды қосып алу бейімділігі басым. Ең күшті тотықтырғыш – фтор. Элементтер – бейметалдардың тотықтырғыш қабілеті электртерістік сан мәніне байланысты және мына тәртіппен өседі: Si, B, H, P, C, S, I, N, Cl, O, F.

Тотықсыздандырғыш қасиеттері, металмен салыстырғанда, барлық қалған элементтер – бейметалдар мен  оларға сәйкес жай заттар біршама  аз дәрежеде болса да көрсете алады  және бұл қасиеттері оттегімен кремнииге  қарай біртіндеп өседі: O, Cl, N, I, S, C, P, H, B, Si 

 Көпшілік бейметалдар  үшін молекулалық құрылыс ән, тек олардың кейбірінің құрылысы  ғана беймолекулалық. Құрылысындағы  ерекшеліктер бейметалдардың қасиеттеріндегі  айырмашылықты түсіндіреді. Ол  мына сызбанұсқада айқын көрсетілген:

Бейметалдармен сутегі молекулалық  құрылысты ұшқыш  заттар түзеді. Қалыпты жағдайда олар газдар немесе ұшқыш сұйықтықтар.

Бейметалдардың ұшқыш  сутекті қосылыстарының судағы ерітінділерінің  кейбір ерекшеліктері бар. Бұл қосылыстардың қасиеттері период бойынша өзгеріп отырады. Мысалы, 2-периодтағы элементтер (азот пен фосфор) түзетін сутекиі қосылыстарының қасиеттерін қарастырайық. Аммиак негіздік қасиет, ал фторсутек – қышқылдық қасиет көрсетеді. Бұл заңдылық 3-период элементтерінің – бейметалдарының сутекті қосылыстарына да тән: фосфорин – негіздік қасиет, ал хлорсутек – қышқылдық қасиет көрсетеді.

Сонымен, периодтарда  элементтердің атомдарының ядро зарядтарының өсуімен бейметалдардың ұшқыш сутекті қосылыстарының судағы ерітінділеріне қышқылдық қасиеті күшейеді. Енді негізгі топшалардағы бейметалдардың ұшқыш сутекті қосылыстарының қасиеттері қалай өзгеретінін қарастырайық. Мысал ретінде 5-топшаның негізгі элементтер – азот пен фосфордың және 7-топшаның негізгі топшасындағы элементтер – фтор мен хлордың  сутекті қосылыстарын салыстырайық.  Фосфордың сутекті қосылысы – фосфорин негіздік қасиет көрсетеді, бірақ аммиакпен салыстырғанда әлсізірек. Фортдың сутекті қосылысы – фторсутек су ерітіндісінде, төз қышқылымен салыстырғанда  әлдеқайда әлсіз қышқыл болып табылады. Балқытқыш (басқаша айтқанда фторсутек) қышқылға қарағанда  тұз қышқылының электролиттік диссоциациялану дәрежесі бірталай үлкен.  

Өзін-өзі тексеру сұрақтары:

1. Бейметалдың негізгі қасиеттері
2. Бейметалды қолдану

Әдебиеттер: 1,2,3,5,6,7,8,11,13

 

№15 тақырып. Металл емес материалдар

Дәрістің мақсаты: Металл емес материалдардың негізіндегі құрылымы мен қасиеті

 Тақырыпқа сұрақтар:

1. Пластикалық масса
2. Ағаш

Дәріс тақырыбының  тезисы:

Машина және аспап  жасаудың дамуы құрылымдық материалдардың түрлерін кеңінен қолданумен үздіксіз байланыста болады, олардың ішінде металл емес материалдардың: ағаш, резеңке, пластмасса, шыны, керамика және т.б. алытын орны ерекше.

Пластмассалар деп жоғары молекулалық органикалық заттар – полимерлердің негізінде алынған материалдарды айтады. Полимерлерді көбінесе шайырлар деп атайды. Пластмассалардың негізгі ерекшеліктерінің бірі – олардың қыздыру кезіндегі пластикалық күйге өту және қысым астында алынған қалпын сақтай отырып, бұйым болып қалыптасу мүмкіндігі.

Пластмассалар, олардың  бағалы физикалық, механикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты техникада  кең інен қолданылады. Пластмассалардың меншікті салмағы (1-1,8 г/см³) аз, әр түрлі агрессивті орталарда тоттануға төзімділігі жоғары болып келеді. Фторпластар химиялық төзімділігі бойынша алтыннан және платинадан жоғары тұрады. Пластмассалар өте жоғары электроқшаулағыштық қасиеттерге, жоғары механикалық қасиеттерге, аз үйкелістік қасиеттерге ие. Пластмассалар электер өнеркәсібінде, радиотехникада, телевиденияда, машина жасауда кеңінен пайдаланылады.

Термопластарды термопластикалық шайырлар негізінде алады. Термопластарға полимерлік шайырлар негізіндегі пластмассалар, целлюлоза эфирлері негізіндегі пластмассалар және асфальтендер, пектер, битумдар негізіндегі пластмассалар жатады. Машина жасауда термопластардан көбінесе полимерлік шайырлар негізіндегі пластмассалар қолданылады: полистирол, полиэтилен, капрон, полихлорвинил, полиметилметакрилат және т.б.

Полистирол өте жоғары электроқшаулағыштық, суға төзімділік қасиеттерге, қышқылдар мен сілтілердің әрекетіне орнықтылық қасиеттерге ие. Ол электер және радиоаппаратура бөлшектерін өндіруде кеңінен қолданылады. Одан сондай-ақ құбыр, минералды қышқылдарға арналған ыдыстар,, аспаптар қорабын, кеңінен қолданылатын бұйымдар дайындалады.

Полиэтилен берік, созылғыш, тотануға төзімді және жоғары электроқшаулағыштық қасиеттері ие. Одан сымдар мен кабельдерге арналған жылуоқшаулағыш материалдар, машиналардың кейбір бөлшектері, ыдыстар және т.б. дайындалады.

Капронның жылуға төзімділік, жоғары механикалық антифрикациялық және тоттануға төзімділік қасиеттері бар оны машина жасауда кеңінен қолдануға септігін тигізеді. Капроннан мойынтіректер, тісті доңғалақтар, төлкелер, көмкермелер, шкифтер және т.б. жасалады.

Полихлорвинил негізіндегі  винипласт жоғары беріктігімен, электроқшаулағыштық  және тоттануға төзімділік қасиеттерімен  сипатталады. Ол химиялық аппараттар, құбырлар, электроқшаулағыштар жасауға  жұмсалады.

Фторпласт жоғары химиялық беріктікке, жақсы жылуөткізгіштік және антифрикциялық қасиеттерге ие. Фторпластан химиялық тұрақты төселшіштер, тығздағыш және аз үйкелістік бөлшектер, электроқшаулағыш материалдар, металдарға тотануға төзімді жабындар жасалады.

Термореактивті пластмассалар толықтырғыштар түріне байланысты келесі топтарға бөлінеді: ұнтақты толықтырғыштармен – нағыз ұнтақтар, талшықты толықтырғыштармен – талшықты, табақты толықтырғыштармен – волокниттер, техникада және тұрмыста кеңінен таралған ұнтақты және талшықты толтырғыштары бар термореактивті пластмассалардың қатарына фенопластар мен аминопластарда жатады. Фенопластар беріктік қасиеттері жоғары, жылуға төзімді және тозуға төзімді болып келеді. Аминопластар түссіз, ашық және анық түстерге жақсы боялады. Олардан аспап қорабының және түсті бояулармен боялған жарық беретін арматуралардың бөлшектерін, от алдыру аспаптарының бөлшектерін, тұрмыстық мақсаттағы түсті бұйымдар дайындайды.

Қабатты пластмассалар – текстолит, абстекстолит, шынытекстолит, ағаш қабатты пластиктер (ДСП), генинакс.

Текстолит фенолформальдегидті шайыр сіңірілген мақта-мата матасынан жасалған баспақталған қабатты материал. Ол өнеркәсіпте табақтар, плиталар, сырықтар немесе әр түрлі өлшемдегі түтікшелер түрінде шығарылады. Тексолит біршама жоғары механикалық беркітігімен, жақсы аз үйкелістік және электроқшаулағыштық қасиеттерімен және жақсы кесіліп өңделуімен ерекшеленеді. Текстолит сырғанау мойынтірегі ішпектерін, төлкелерді, тісті  доңғалақтарды, электр қалқандарын, панелдер, клеммалар жасауға пайдаланылады және төселгіш материалдар ретінде де қолданылады.

Асботекстолит фенольформальдегидті шайыр сіңірілген асбест матасының негізіндегі қабатты пластик, механикалық беріктік және электроқшаулағыштық қасиеттері бойынша текстолиттен төмен, ал жылуға төзімділігі бойынша одан жоғары тұрады. Асбест матасы пластмассаның үйкеліс коэффициентін жоғарлатады, сондықтан асботекстолит ұстасу механизмдерінің және тежегіш құрылғылардың бөлшектерін жасауға қолданылады.

Шынытекстолит – мата және шайыр негізінде дайындалған пластмасса. Оның созылуға беріктігі жоғары, жақсы электроқшаулағыштық және тоттануға қарсы қасиеттері бар. Құрылымдық және электроқшаулағыш материал ретінде автомобиль, ұшақ және кеме жасауда, электротехникада және радиотехникада қолданылады.

Ағаш қабатты  пластиктерді (ДСП) шайыр сіңірілген ағаш қабыршығы негізінде жасайды. Ағаш қабатты пластиктер табақтар және плиталар түрінде шығарылады. Олардан тиісті доңғалақтар, сырғанау мойынтіректерін, төлкелер, шкифтер және машиналардың басқа да бөлшектерін жасайды.

Гетинакс – шайыр сіңірілген қағаз табақтар негізіндегі қабатты пластик. Ол табақтар түрінде шығарылады. Ол қалдық механикалық беріктікке және жақсы электроқшалағыштық қасиеттерге ие. Гетинакстан жоғары вольтті құрылғылардың (трансформаторлар, майлы ауыстырып қосқыштар және т.б) бөлшектерін, электр жабдықтарының бөлшектерін, телефон және радиоаппаратура бұйымдарын жасайды.

Газ толтырылған  пластмассалар – пенопластар мен поропластар құрамында газбен (көмірқышқыл, азот, аммиак) толтырылған кеуектері бар, жеңіл кеуек материалдардан тұрады. Бұл пластмассалар негізгі екі компоненттерден: жасанды шайырлардан және арнайы затттар – газ түзушілерден (порофорадан) тұрады. Газ толтырылған пластмассалардың меншікті салмағы (0,02-ден 0,85 г/см³) аз, дыбысоқшаулағыштық, жылуоқшаулағыштық, электроқшаулағыштық қасиеттері жоғары болады. Олар жылуоқшаулағыш, электроқшаулағыш және дыбысоқшаулағыш материалдар ретінде және амортизаторлық төсемдер ретінде қолданылады.

Резеңке әр түрлі компоненттердің қоспаларынан тұрады, соның ішінде негізгісі көксағыз болып таблады. Оған толықтырғыштар, пластификаторлар, қартаюды азайғыштар және вулканизаторлар қосылады.

Резеңкені халық шаруашылығында қолдану оның бірнеше бағалы техникалық қасиеттеріне байланысты болып келеді, олар: электроқшаулағыштық қасиеттері, қажалуға кедергісі, амортизациялық қабілеті, қайта-қайта иілуге кедергісі, көптеген сұйықтардың әсеріне тұрақтылығы, жоғары механикалық беріктігі. Резеңкені шиналар, транспортер таспаларын, беріліс белдіктерін, құбыршектер, сымдардың электроқшаулағыштарын, резеңке кілемшелерді, қолғаптарды және тағы сол сияқты жасау кезінде қолданады.

 

Өзін-өзі тексеру сұрақтары:

Әдебиеттер: 1,2,3,5,6,7,8,11,13