Металл ба хайлшийн шинж чанар (ерөнхий). Металлын физик шинж чанар - Мэдлэг Hypermarket Металлын физик шинж чанар хими 9

Хичээлийн сэдэв. "Металлын физик шинж чанар" 9-р анги

Химийн багш Иванова Вера Александровна

Зорилго : оюутнуудад металлын атомын бүтцийн онцлог, тэдгээрийн ерөнхий физик шинж чанар, болор торны төрлөөс хамаарах шинж чанаруудын талаархи ойлголтыг бий болгох.

Даалгаварууд:

Боловсролын: металлын химийн холбоо, металлын болор торны талаарх мэдээллийг нэгтгэн дүгнэх,

физик шинж чанарын талаархи санаа бодлыг бий болгох

Хөгжиж байна: дүн шинжилгээ хийх, хүснэгт, тексттэй ажиллах, ажиглах, дүгнэлт гаргах чадвар

Боловсролын : оюутнуудын танин мэдэхүйн үйл ажиллагаа, бие даасан байдал, санаачлагыг эрчимжүүлэх

Тоног төхөөрөмж : металлын дээжийн цуглуулга, металлын физик шинж чанарын талаархи материал агуулсан хүснэгт, даалгаврын карт, химийн элементүүдийн үечилсэн систем D.I. Менделеев

Ажлын хэлбэрүүд: хувь хүн, хосын ажил

Хичээлийн төрөл : шинэ материал сурах

Хичээлийн уриа "Юуны өмнө химийн хичээлийг аль болох анхааралтай судлаарай! Энэ бол гайхалтай шинжлэх ухаан юм! Түүний цоолох зоримог харц дэлхийн царцдасын харанхуйг нэвт шингээнэ.М.Горький.

Хичээлийн үеэр:

1. Зохион байгуулалтын мөч

Ямар бодисгүйгээр орчин үеийн соёл иргэншлийг төсөөлөхийн аргагүй вэ?

Үнэхээр ч метал хүний ​​амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Орчуулсан металл гэдэг үг миний, миний гэсэн утгатай. В дэлхийн царцдасметалл олж авахад ашигладаг металл ба полиметалл хүдрийн томоохон нөөц байдаг.

2. Мэдлэгийг шинэчлэх

Шинэ материалын судалгаанд шилжихээсээ өмнө металлын талаар аль хэдийн мэддэг зүйлээ олж мэдье.

1. Элементүүдийн үелэх системийн металууд хаана байрладаг

2. Металлын атомын радиус бүлэг, үеээр хэрхэн өөрчлөгддөг

3. Металлын шинж чанар нь бүлэг, хугацаанд хэрхэн өөрчлөгддөг

4. Металлын бүтцийн онцлог юу вэ?

3. Шинэ материалын тайлбар

Багш аа.

Металл химийн бондын мөн чанарыг 8-р ангийн хичээл дээр өмнө нь авч үзсэн.

Металл бондын мөн чанар юу вэ?

Кристал металл торны онцлог юу вэ?

Металл болор торны диаграммыг самбар дээр зур.

Кристал торны зангилаанууд дээр төвийг сахисан атомууд болон металлын катионууд хоёулаа байрладаг бөгөөд тэдгээр нь бүхэл талстад хамаарах нийгэмшсэн электронуудаар (тэдгээрийг электрон хий гэж нэрлэдэг) холбогдсон байдаг. Эдгээр электронууд нь чөлөөтэй хөдөлж, болор торны зангилаанд байрлах металл катионуудыг татаж, тогтвортой байдлыг хангадаг.

Иймээс металлын холбоо нь эерэг цэнэгтэй металлын ионуудын сөрөг цэнэгтэй чөлөөт электронуудтай электростатик харилцан үйлчлэлийн үр дүнд талстуудад үүсдэг холбоо юм. Металл холбоо нь метал ба тэдгээрийн хайлшийн онцлог шинж юм.

Материйн физик шинж чанар гэж бид юуг хэлэх вэ?

Физик шинж чанарууд юу вэ?

Металлын хамгийн чухал физик шинж чанарууд нь металлын холбоо, болор торны бүтэцтэй холбоотой байдаг.

Металлын дээжийн цуглуулгыг авч үзье. Оюутнуудын металлын дээжтэй хийсэн ажил.

1. Өнгө, ил тод байдлыг тохируулах

2. Гэрлийг тусгах чадварыг хэрхэн илэрхийлдэг вэ?

3. Соронзон үйлчлэлд металлын дээж хэрхэн хариу үйлдэл үзүүлэх вэ?

4. Металл ямар физик шинж чанартай байдаг вэ?

Металлын ерөнхий физик шинж чанарыг нэрлэ.

Оюутнууд тэмдэглэдэг: металлын гялбаа, хатуулаг, уян хатан чанар, цахилгаан ба дулаан дамжуулалт.

Оюутнууд металлын физик шинж чанарын хүснэгтийг судалж, хүснэгтэд байгаа өгөгдлийг ашиглан асуултуудад хариулж, дэвтэрт бичдэг.

Металлын физик шинж чанар

Оюутнууд дэвтэрт физик шинж чанаруудыг бичиж, жишээ татдаг.

Нягт. Нягтын дагуу металлыг хоёр бүлэгт хуваадаг.

уушиг , нягт нь 5 г/см-ээс ихгүй байна 3 –

хүнд , нягт нь 5 г/см-ээс их 3 –

Хамгийн хөнгөн нь лити, нягт нь 0.53 г/см 3 , хамгийн хүнд - osmium, нягтрал 22.6 г / см 3

Температур. Хайлах цэгээс хамааран металыг дараахь байдлаар хуваана.

хайлдаг , хайлах цэг нь 1000-аас ихгүй байна°С -

галд тэсвэртэй , хайлах цэг нь 1000-аас дээш°С -

Хамгийн их хайлдаг металл бол мөнгөн ус юм t = -39 ° С , хамгийн галд тэсвэртэй - вольфрам

t = 3340 ° С

Хатуу байдал. Металлын хатуулгийг алмазын хатуулагтай харьцуулж, бүлэгт хуваадаг.

зөөлөн -

хатуу -

Хамгийн хатуу металл - хром, зураастай шил, хамгийн зөөлөн - хутгаар зүсдэг шүлтлэг металлууд

Цахилгаан дамжуулах чанар.Цахилгаан дамжуулах чанарыг чөлөөт электронууд байгаа, хэрэглэсэн цахилгаан хүчдэлийн нөлөөн дор метал дахь эмх замбараагүй хөдөлж буй электронууд чиглэсэн хөдөлгөөнийг олж авч, цахилгаан гүйдэл үүсдэг гэж тайлбарладаг.

Мөнгө, зэс, алт, хөнгөн цагаан нь цахилгаан дамжуулах чанар өндөртэй байдаг.

Бага цахилгаан дамжуулах чадвартай - мөнгөн ус, хар тугалга, вольфрам

Дулаан дамжуулалтын. Металлын дулаан дамжилтын индекс нь дүрмээр бол цахилгаан дамжуулалтын индекстэй давхцдаг.

металл гялбаа. Металл нь гэрлийн долгионыг тусгах чадвартай, магни, хөнгөн цагаан нь нунтаг хэлбэрээр ч гэсэн металлын гялбааг хадгалах чадвартай.

Өнгө - алт-шараас бусад ихэнх металлууд мөнгөлөг өнгөтэй, зэс нь улаан-шар өнгөтэй байдаг.

Хуванцар. Хуванцар байдал - цохилтын үед хэлбэрээ өөрчлөх, утас болгон сунгах, нимгэн хуудас болгон өнхрүүлэх чадвар. Цувралд Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe буурна.

Соронзон шинж чанар.Соронзон шинж чанар нь металыг гадны нөлөөнд татах чадвараар тодорхойлогддог соронзон оронмөн соронзлох чадварыг хадгална. Хамгийн хүчтэй соронзон шинж чанарууд нь: төмөр, никель, кобальт. Эдгээр металуудыг ферромагнит гэж нэрлэдэг (Латин үгнээс ferrum - төмөр).

4. Мэдлэгийг нэгтгэх

Оюутнууд даалгавар бүхий картуудыг хүлээн авч, асуултанд хариулна.

Даалгаврын картууд.

Туршилтын заавар: нэг зөв хариултыг сонгоно уу

Сонголт 1

хариултууд

1. Зөвхөн металл агуулсан элементүүдийн бүлгийг сонго

A) Cu K Mg C

B) Ba Zn Pb Li

B) Na Mn Br Fe

2, Ли ба К-ийн бүтцийн нийтлэгийг заа

A) Сүүлийн электрон түвшинд 1 электрон

B) ижил тооны цахим түвшин

C) Сүүлийн электрон түвшинд 2 электрон

3. 1А бүлгийн металлын хувьд энэ нь ердийн зүйл биш юм

A) нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөв -1

B) нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөв +1

C) дээд исэл R-ийн ерөнхий томьёо 2 О

4. Кальцийн метал шинж чанар нь илэрсэн, илүү сул байдаг

A) кали

B) литий

B) төмөр

5. Идэвхтэй металлууд орно

A) Cu Ag Ca Fe

B) Mg K Ba Ca

B) Pb Li Zn Sn

6. Идэвх багатай металлууд орно

A) Hg Ag Cu

B) CaSrBa

C) Cs Mg K

5. Хичээлийг дүгнэх

Багш:

Та металлын физик шинж чанарын талаар юу мэдэж авсан бэ?

Ийм олон тооны энгийн бодисуудад нийтлэг физик шинж чанарууд байдгийг хэрхэн тайлбарлах вэ?

6. Гэрийн даалгавар

Бидний амьдралд металлын гүйцэтгэх үүргийн талаар тайлан бэлтгэ.

Бүх металл ба металл хайлштодорхой шинж чанартай байдаг. Үл хөдлөх хөрөнгө металл ба хайлшфизик, хими, механик, технологийн гэсэн дөрвөн бүлэгт хуваагдана.

Физик шинж чанарууд. физик шинж чанарт металл ба хайлшҮүнд: нягтрал, хайлах цэг, дулаан дамжилтын илтгэлцүүр, дулааны тэлэлт, хувийн дулаан багтаамж, цахилгаан дамжуулах чанар, соронзлолт зэрэг орно. Зарим металлын физик шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Металлын физик шинж чанар

Нягт.Нэгж эзэлхүүнд агуулагдах бодисын хэмжээг гэнэ нягтрал.Металлын нягт нь түүнийг үйлдвэрлэх арга, боловсруулалтын шинж чанараас хамаарч өөр өөр байж болно.

Температурхайлах. Металл хатуугаас шингэн болж бүрэн өөрчлөгдөх температурыг гэнэ хайлах цэг. Металл эсвэл хайлш бүр өөрийн гэсэн хайлах цэгтэй байдаг. Металл хайлах температурын талаархи мэдлэг нь металлын дулааны боловсруулалтын явцад дулааны процессыг зөв явуулахад тусалдаг.

Дулаан дамжуулалтын.Биеийн дулааныг илүү халсан хэсгүүдээс бага халсан хэсгүүдэд шилжүүлэх чадварыг дулаан дамжуулалт гэж нэрлэдэг. . Металлын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр нь 1 см 2 хөндлөн огтлолтой металл саваагаар дамжин өнгөрөх дулааны хэмжээгээр тодорхойлогддог. , 1см урт 1 секундын дотор. 1 хэмийн температурын зөрүүтэй.

дулааныөргөтгөл.Металлыг тодорхой температурт халаах нь түүнийг өргөжүүлэхэд хүргэдэг.

Металлын α шугаман тэлэлтийн коэффициентийг мэддэг бол халаах явцад металлын суналтын хэмжээг тодорхойлоход хялбар байдаг. Металлын ß эзлэхүүний тэлэлтийн коэффициент нь 3α-тай тэнцүү байна.

Тодорхойдулааны багтаамж. Температурыг нэмэгдүүлэхэд шаардагдах дулааны хэмжээ 1 Г 10С-т ногдох бодисыг хувийн дулаан багтаамж гэж нэрлэдэг. Металл нь бусад бодисуудтай харьцуулахад бага дулаан багтаамжтай тул их хэмжээний дулааны зардалгүйгээр халаадаг.

Цахилгаан дамжуулах чанар.Металлын цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг нэрлэдэг цахилгаан дамжуулах чанар. Металлын цахилгаан шинж чанарыг тодорхойлдог гол хэмжигдэхүүн нь цахилгаан эсэргүүцэл ρ, өөрөөр хэлбэл 1 м урттай өгөгдсөн металлын утас нь гүйдэлд үзүүлэх эсэргүүцэл юм. ба 1-р хэсэг мм 2.Энэ нь омоор тодорхойлогддог. Цахилгаан эсэргүүцлийн эсрэг хариу үйлдэл гэж нэрлэдэг elekдамжуулах чанар.

Ихэнх металлууд мөнгө, зэс, хөнгөн цагаан зэрэг цахилгаан дамжуулах чадвар сайтай байдаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр цахилгаан дамжуулах чанар буурч, температур буурах тусам нэмэгддэг.

Соронзон шинж чанар.Металлын соронзон шинж чанар нь дараахь хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог: үлдэгдэл индукц, албадлагын хүч, соронзон нэвчилт.

Үлдэгдэл индукц (Вr) Соронздож, соронзон орон зайлуулсны дараа дээжинд үлдэх соронзон индукц гэж нэрлэдэг. Үлдэгдэл индукцийг гауссаар хэмждэг.

албадлагын хүч (Ns)тэд үлдэгдэл индукцийг тэг болгон бууруулах, өөрөөр хэлбэл дээжийг соронзгүй болгохын тулд дээжинд хэрэглэх ёстой соронзон орны хүчийг гэж нэрлэдэг. Албадлагын хүчийг oersteds-ээр хэмждэг.

Соронзон нэвчилт μ нь металлын соронзлох чадварыг томъёогоор тодорхойлно.

Төмөр, никель, кобальт, гадолиниум нь бусад металлаас хамаагүй хүчтэй гадны соронзон орон руу татагдаж, соронзлох чадвараа байнга хадгалж байдаг. Эдгээр металуудыг ферромагнет (Латин ferrum - төмөр гэсэн үгнээс гаралтай) гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийн соронзон шинж чанарыг ферромагнетизм гэж нэрлэдэг. 768 ° C (Кюри температур) хүртэл халаахад ферромагнетизм алга болж, метал нь соронзон бус болдог.

Химийн шинж чанар.Металлын химийн шинж чанар ба металл хайлшянз бүрийн идэвхтэй орчны химийн нөлөөгөөр тэдгээрийн хамаарлыг тодорхойлдог шинж чанаруудыг нэрлэ. Металл эсвэл металлын хайлш бүр эдгээр орчныг эсэргүүцэх тодорхой чадвартай байдаг.

Химийн нөлөөорчинд гарч ирдэг янз бүрийн хэлбэрүүд: төмөр зэв, хүрэл нь ислийн ногоон давхарга, гангаар хучигдсан байдаг бөгөөд хатууруулах зууханд халаахад хамгаалалтын уур амьсгалгүй, исэлдэж, царцдас болж, хүхрийн хүчилд уусдаг тул металл, хайлшийг практикт ашиглах , тэдгээрийг мэдэх шаардлагатай Химийн шинж чанар. Эдгээр шинж чанаруудыг нэгж гадаргууд ногдох туршилтын сорьцын жингийн өөрчлөлтөөр тодорхойлно. Жишээлбэл, гангийн масштаб үүсэх эсэргүүцлийг (халуун эсэргүүцэл) дээжийн жин 1 цагийн дотор 1-ээр нэмэгдүүлснээр тодорхойлно. dmгадаргуу нь граммаар (оксид үүссэний улмаас олз авдаг).

Механик шинж чанар.Механик шинж чанар нь гүйцэтгэлийг тодорхойлдог металл хайлшгадны хүчинд өртөх үед. Үүнд хүч чадал, хатуулаг, уян хатан чанар, уян хатан чанар, цохилтын хүч гэх мэт орно.

Механик шинж чанарыг тодорхойлох металл хайлшТэд янз бүрийн туршилтанд хамрагддаг.

Шүүх хуралсуналт(завсарлага). Энэ нь пропорциональ байдлын хязгаарыг тодорхойлоход ашигладаг гол туршилтын арга юм σ pts, уналтын бат бэх σ с, суналтын бат бэх σ б харьцангуй суналт σ ба харьцангуй нарийсалт ψ.

Суналтын туршилтын хувьд тусгай дээжийг цилиндр ба хавтгай хэлбэрээр хийдэг. Металлыг хурцадмал байдалд туршиж буй суналтын туршилтын машины төрлөөс хамааран тэдгээр нь янз бүрийн хэмжээтэй байж болно.

Суналтыг шалгах машин нь дараах байдлаар ажилладаг: туршилтын дээжийг толгойн хавчааруудад бэхэлж, аажмаар нэмэгдэж буй хүчээр сунгана. Рзавсарлага хүртэл.

Туршилтын эхэнд жижиг ачаалалдээж нь уян хатан хэв гажилттай, түүний суналт нь ачааллын өсөлттэй пропорциональ байна. Дээжийн суналтын хамаарлыг хэрэглэсэн ачаалал гэнэ пропорциональ байдлын хууль.

Пропорциональ хуулиас хазайхгүйгээр дээжийн тэсвэрлэх хамгийн их ачааллыг гэнэ өмнөcrowbar пропорциональ байдал:

σ pc = хх/Фо

ФО мм 2.

Ачаалал ихсэх тусам муруй нь хажуу тийшээ хазайдаг, өөрөөр хэлбэл пропорциональ байдлын хууль зөрчигддөг. Цэг хүртэл R pдээжийн хэв гажилт нь уян хатан байсан. Хэрэв дээжийг буулгасны дараа бүрэн арилдаг бол деформацийг уян харимхай гэж нэрлэдэг. Практикт гангийн уян хатан хязгаарыг пропорциональ хязгаартай тэнцүү хэмжээгээр авдаг.

Ачаалал нэмэгдэх тусам (цэгээс дээш P e)муруй ихээхэн хазайж эхэлдэг. Ачаалал мэдэгдэхүйц нэмэгдэхгүйгээр дээжийн хэв гажилт үүсэх хамгийн бага ачааллыг гэж нэрлэдэг ургацын хүч:

σ с=PS/Fo

хаана , кгф;

Ф о дээжийн анхны хөндлөн огтлолын талбай, мм 2.Ургацын цэгийн дараа ачаалал нь цэг хүртэл нэмэгддэг R e,дээд цэгтээ хүрдэг газар. Хамгийн их ачааллыг дээжийн хөндлөн огтлолын талбайд хуваах замаар, суналтын бат бэх:

σb=Pb/Fo,

Ф о дээжийн анхны хөндлөн огтлолын талбай, мм 2.Яг цэг дээр R toдээж эвдэрсэн. Хагарсаны дараа дээжийг өөрчилснөөр металлын уян хатан чанарыг үнэлдэг бөгөөд энэ нь харьцангуй суналт δ ба нарийсалт ψ-ээр тодорхойлогддог.

Харьцангуй суналт гэдэг нь хугарлын дараах дээжийн уртын өсөлтийг түүний анхны урттай харьцуулсан харьцааг дараах хувиар илэрхийлнэ.

δ= л 1 - л 0 / л 0 · 100%

хаана л 1 - урагдсаны дараах дээжийн урт; мм;

л 0 - анхны дээжийн урт, мм.

Харьцангуй агшилт гэдэг нь урагдсаны дараа дээжийн хөндлөн огтлолын бууралтыг анхны хөндлөн огтлолын хэмжээтэй харьцуулсан харьцаа юм.

φ= Ф о- Ф 1 / Ф 0 · 100%,

хаана Ф о - дээжийн анхны хөндлөн огтлолын талбай, мм 2;

Ф 1 Энэ нь тасрах (хүзүү) цэг дэх сорьцын хөндлөн огтлолын талбай юм. мм 2.

Мөлхөх тест. Creep бол өмч юм металл хайлшТогтмол ачаалал, өндөр температурт аажмаар, тасралтгүй хуванцараар деформаци үүсдэг. Мөлхөх туршилтын гол зорилго нь мөлхөгчдийн хязгаарыг тодорхойлох явдал юм - тодорхой температурт удаан хугацаанд үйлчилдэг стрессийн хэмжээ.

Ажиллаж байгаа хэсгүүдийн хувьд урт хугацаацагт өндөр температур, Тогтвортой процесст зөвхөн мөлхөгч хурдыг харгалзан үзэх ба хилийн нөхцөлийг тогтоох, жишээлбэл, 1000 цагийн турш 1 ° / o. эсвэл 10000 цаг тутамд 1°/o.

Шүүх хуралцохилтын бат бэхийн хувьд.Металлын нөлөөллийн ачааллыг эсэргүүцэх чадварыг нэрлэдэг хатуулаг. Бүтцийн ган нь зөвхөн өндөр статик хүч чадалтай төдийгүй өндөр цохилтын бат бөх байх ёстой тул голчлон цохилтын туршилтанд хамрагддаг.

Туршилтын хувьд стандарт хэлбэр, хэмжээтэй дээж авна. Дээжийг дунд хэсэгт нь ховил хийсэн бөгөөд туршилтын явцад энэ газарт эвдэрнэ.

Дээжийг дараах байдлаар шалгана. Туршилтын дээжийг дүүжин цохилтот шалгагчийн тулгуур дээр байрлуулна. орондоо зүсэлт хийх . Савлуур жинлэх Г өндөрт өргөх h 1 . Энэ өндрөөс унах үед дүүжин дээжийг хутганы ирмэгээр устгаж, дараа нь өндөрт гарна. h 2 .

Дээжийг устгахаас өмнө болон дараа нь дүүжингийн жин ба түүний өсөлтийн өндрөөр зарцуулсан ажлыг тодорхойлно. А.

Дээжийг устгах ажлыг мэдэхийн тулд бид нөлөөллийн хүчийг тооцоолно.

α руу=A/Ф

хаана А- дээжийг устгахад зарцуулсан ажил, кгсм;

Ф зүсэлтийн талбай дахь дээжийн хөндлөн огтлолын талбай, см 2.

Арга замБринелл. Энэ аргын мөн чанар нь , Механик пресс ашиглан хатууруулсан ган бөмбөлгийг тодорхой ачааллын дор туршсан металл руу шахдаг ба үүссэн дарсны диаметр нь хатуулгийг тодорхойлно.

Роквелл арга. Роквеллийн аргаар хатуулгийг тодорхойлохын тулд дээд тал нь 120 ° өнцөгтэй алмазан конусыг ашигладаг. эсвэл 1.58 диаметртэй ган бөмбөлөг мм.Энэ аргын тусламжтайгаар дарсны диаметрийг хэмждэггүй, харин алмазан конус эсвэл ган бөмбөлгийн доголтын гүнийг хэмждэг. Туршилт дууссаны дараа хатуулгийг индикаторын сумаар зааж өгнө. Өндөр хатуулагтай хатуурсан эд ангиудыг туршихдаа алмаазан конус, ачаалал 150 кгф.Энэ тохиолдолд хатуулгийг масштабаар хэмждэг ХАМТболон тэмдэглэнэ HRC.Туршилтын явцад ган бөмбөлөг, 100 кг ачааг авсан бол хатуулгийг масштабаар хэмждэг. Вболон тэмдэглэнэ HRB.Маш хатуу материал эсвэл нимгэн бүтээгдэхүүнийг туршихдаа алмаазан конус, 60 жинтэй кгф.Хатуулгийг масштабаар хэмждэг Аболон тэмдэглэнэ H.R.A.

Rockwell шалгагч дээрх хатуулгийг шалгах эд ангиудыг сайтар цэвэрлэж, гүн зураасгүй байх ёстой. Роквелл арга нь металыг үнэн зөв, хурдан турших боломжийг олгодог.

Викерсийн арга . Викерсийн аргаар хатуулгийг тодорхойлохдоо 136 градусын өнцөг бүхий тетраэдр алмазан пирамидыг материалд дарагдсан үзүүр болгон ашигладаг. Үр дүнгийн дардасыг төхөөрөмжид багтсан микроскоп ашиглан хэмждэг. Дараа нь хүснэгтийн дагуу хатуулгийн тоог олно H.V.Хатуулгыг хэмжихдээ дараах ачааллын аль нэгийг ашиглана: 5, 10, 20, 30, 50, 100 кгф.Жижиг ачаалал нь нимгэн бүтээгдэхүүн, нитрит ба цианиджуулсан хэсгүүдийн гадаргуугийн давхаргын хатуулгийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Викерсийн багажийг ихэвчлэн лабораторид ашигладаг.

Бичил хатуулаг тодорхойлох арга . Энэ арга нь гадаргуугийн маш нимгэн давхарга болон зарим бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хатуулгийг хэмждэг. металл хайлш.

Бичил хатуулаг нь PMT-3 төхөөрөмжөөр тодорхойлогддог бөгөөд энэ нь 0.005-0.5 ачааллын дор алмазан пирамидыг дотогшоо оруулах механизмаас бүрддэг. кгфба металлографийн микроскоп. Туршилтын үр дүнд үүссэн даралтын диагональ уртыг тодорхойлж, дараа нь хатуулгийн утгыг хүснэгтээс олно. Өнгөлсөн гадаргуутай бичил хэсгүүдийг бичил хатуулаг тодорхойлох дээж болгон ашигладаг.

Уян хатан эргүүлэх арга. Уян хатан эргүүлэх аргаар хатуулгийг тодорхойлохын тулд Shore төхөөрөмжийг ашигладаг бөгөөд энэ нь дараах байдлаар ажилладаг. Туршилтын хэсгийн өндрөөс сайтар цэвэрлэсэн гадаргуу дээр Халмазан үзүүрээр тоноглогдсон довтлогч унав. Хэсгийн гадаргуу дээр цохиж, довтлогч өндөрт гарна h.Довтлогчийн цохилтын өндрийн дагуу хатуулгийн тоог тоолно. Туршилтанд хамрагдаж буй металл илүү хатуу байх тусам довтлогчийн цохилтын өндөр өсөх ба эсрэгээрээ. Shore шалгагчийг голчлон том тахир гол, холбогч саваа толгой, цилиндр болон бусад том хэсгүүдийн хатуулгийг шалгахад ашигладаг бөгөөд хатуулгийг бусад багажаар хэмжихэд хэцүү байдаг. Shore хэрэгсэл нь гадаргуугийн чанарыг алдагдуулахгүйгээр газрын хэсгүүдийг шалгах боломжийг олгодог боловч шалгалтын үр дүн үргэлж үнэн зөв байдаггүй.

Хувиргах хүснэгтийн хатуулаг

Зураасны арга.Энэ арга нь тайлбарласнаас ялгаатай нь туршилтын явцад туршилтын материалын уян хатан, хуванцар хэв гажилт төдийгүй түүнийг устгах замаар тодорхойлогддог.

Одоогийн байдлаар ган бэлдэц болон бэлэн эд ангиудын дулааны боловсруулалтын хатуулаг, чанарыг устгахгүйгээр шалгахын тулд DI-4 индуктив согог илрүүлэгч төхөөрөмжийг ашиглаж байна. Энэ төхөөрөмж нь ээлжлэн өдөөгдсөн эргүүлэг гүйдэл дээр ажилладаг цахилгаан соронзон орон, энэ нь хяналттай хэсгүүд болон стандарт дахь мэдрэгчээр үүсгэгддэг.

Нягт.Энэ нь метал ба хайлшийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг юм. Металлуудыг нягтралаар нь дараах бүлгүүдэд хуваана.

уушиг(нягт 5 г / см 3-аас ихгүй) - магни, хөнгөн цагаан, титан гэх мэт:

хүнд- (нягт 5-аас 10 г / см 3) - төмөр, никель, зэс, цайр, цагаан тугалга гэх мэт (энэ нь хамгийн өргөн хүрээтэй бүлэг юм);

маш хүнд(нягт 10 г / см 3-аас их) - молибден, вольфрам, алт, хар тугалга гэх мэт.

Хүснэгт 2-т металлын нягтын утгыг харуулав. (Энэ болон дараагийн хүснэгтүүд нь уран сайхны цутгах хайлшийн үндэс болсон металлын шинж чанарыг тодорхойлдог).

Хүснэгт 2. Металлын нягт.

Хайлах температур.Хайлах цэгээс хамааран металыг дараах бүлгүүдэд хуваана.

хайлдаг(хайлах цэг нь 600 o С-ээс ихгүй) - цайр, цагаан тугалга, хар тугалга, висмут гэх мэт;

дунд зэргийн хайлах(600 ° C-аас 1600 ° C хүртэл) - эдгээр нь магни, хөнгөн цагаан, төмөр, никель, зэс, алт зэрэг металлын бараг тал хувийг агуулдаг;

галд тэсвэртэй(1600 о С-ээс дээш) - вольфрам, молибден, титан, хром гэх мэт.

Мөнгөн ус бол шингэн юм.

Урлагийн цутгамал үйлдвэрлэлд металл эсвэл хайлшийн хайлах температур нь хайлах нэгж ба галд тэсвэртэй хэвний материалын сонголтыг тодорхойлдог. Металл руу нэмэлт бодис оруулах үед хайлах температур нь дүрмээр буурдаг.

Хүснэгт 3. Металлын хайлах ба буцлах температур.

Тодорхой дулаан. Энэ нь нэгж массын температурыг нэг градусаар нэмэгдүүлэхэд шаардагдах энергийн хэмжээ юм. Үелэх систем дэх элементийн серийн дугаар нэмэгдэх тусам дулааны хувийн багтаамж буурдаг. Хатуу төлөвт байгаа элементийн хувийн дулааны атомын массаас хамаарах хамаарлыг Дулонг ба Петит хуулиар ойролцоогоор тодорхойлдог.

m a c m = 6.

хаана, м а- атомын масс; в м- дулааны хувийн багтаамж (J / кг * o C).

Хүснэгт 4-т зарим металлын хувийн дулаан багтаамжийн утгыг харуулав.

Хүснэгт 4. Металлын хувийн дулаан багтаамж.

Металл хайлуулах далд дулаан. Энэ шинж чанар (Хүснэгт 5) нь металлын хувийн дулааны хамт хайлуулах нэгжийн шаардагдах хүчийг ихээхэн хэмжээгээр тодорхойлдог. Бага хайлдаг металлыг хайлуулахын тулд заримдаа галд тэсвэртэй металаас илүү их дулааны энерги шаардагддаг. Жишээлбэл, зэсийг 20-аас 1133 хэм хүртэл халаахад ижил хэмжээний хөнгөн цагааныг 20-710 хэм хүртэл халаахаас нэг хагас дахин бага дулааны энерги шаардагдана.

Хүснэгт 5. Металлын далд дулаан

Дулааны багтаамж. Дулааны багтаамж нь дулааны энергийг биеийн нэг хэсгээс нөгөөд шилжүүлэх, эс тэгвээс температурын градиент байдгаас болж тасралтгүй орчинд дулааны молекулын дамжуулалтыг тодорхойлдог. (хүснэгт 6)

Хүснэгт 6. 20 o С-ийн металлын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр

Уран сайхны цутгах чанар нь металын дулаан дамжуулалттай нягт холбоотой байдаг. Хайлуулах явцад зөвхөн хангалттай хэмжээгээр хангах нь чухал биш юм өндөр температурметалл, гэхдээ бас шингэний банны эзэлхүүний хэмжээнд жигд температурын хуваарилалтад хүрэх. Дулаан дамжуулалт өндөр байх тусам температур жигд тархдаг. Цахилгаан нуман хайлуулах үед ихэнх металлын дулаан дамжилтын өндөр үзүүлэлттэй хэдий ч ванны хөндлөн огтлолын температурын уналт 70-80 хэмд хүрч, бага дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй металлын хувьд энэ ялгаа 200 хэм ба түүнээс дээш хүрч болно.

таатай нөхцөлУчир нь индукцийн хайлах үед температурын тэнцвэрийг бий болгодог.

Дулааны тэлэлтийн коэффициент. 1 м урттай дээжийн хэмжээсийг 1 ° C-аар халаах үед өөрчлөгдөхийг тодорхойлдог энэ утга нь пааландах ажилд чухал ач холбогдолтой (хүснэгт 7)

Металл суурь ба паалангын дулааны тэлэлтийн коэффициентүүд нь аль болох ойрхон байх ёстой бөгөөд ингэснээр паалан нь шатсаны дараа хагарахгүй. Хатуу цахиурын исэл ба бусад элементүүд болох ихэнх паалан нь дулааны тэлэлтийн бага коэффициенттэй байдаг. Практикаас харахад паалан нь төмөр, алт, зэс, мөнгөнд маш сайн наалддаг. Титан нь пааландах маш тохиромжтой материал гэж үзэж болно.

Хүснэгт 7. Металлын дулааны тэлэлтийн коэффициент.

тусгал. Энэ нь хүний ​​нүдээр өнгө гэж ойлгогддог тодорхой урттай гэрлийн долгионыг тусгах металлын чадвар юм (хүснэгт 8). Металлын өнгийг 9-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 8 Өнгө ба долгионы урт хоорондын харилцан хамаарал.

Хүснэгт 9. Металлын өнгө.

Цэвэр металлыг урлаг, гар урлалд бараг ашигладаггүй. Төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд өнгөний шинж чанар нь үндсэн металлын өнгөнөөс эрс ялгаатай хайлшийг ашигладаг.

Урт хугацааны туршид үнэт эдлэл, гэр ахуйн эд зүйлс, баримал болон бусад олон төрлийн уран сайхны цутгамал үйлдвэрлэхэд янз бүрийн цутгамал хайлш ашиглах талаар асар их туршлага хуримтлуулсан. Гэсэн хэдий ч хайлшийн бүтэц болон түүний тусгалын хоорондын хамаарлыг хараахан тодруулаагүй байна.

1. Д.И.Менделеевийн үелэх систем дэх металууд ямар байдаг вэ? Металл атомын бүтэц, металл бус атомын бүтэц хоёрын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?
Металууд нь үелэх системийн зүүн ба доод хэсэгт голчлон байрладаг, i.e. голчлон I-III бүлэгт. Мөн гадаад энергийн түвшинд металууд ихэвчлэн нэгээс гурван электронтой байдаг (хэдийгээр үл хамаарах зүйлүүд байдаг: сурьма ба висмут нь 5 электрон, полонид 6).

2. Металлын болор тор нь ион ба атомын талст торноос бүтэц, шинж чанараараа юугаараа ялгаатай вэ?
Металл болор торны зангилаанууд дээр эерэг цэнэгтэй ионууд ба атомууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн хооронд электронууд хөдөлж, молекул ба атомын хэсэгт байрладаг. болор торзангилаанууд нь молекулууд ба атомууд байдаг.

3. Металлын ерөнхий физик шинж чанарууд юу вэ? Металл бондын талаархи санаан дээр үндэслэн эдгээр шинж чанаруудыг тайлбарла.

4. Яагаад зарим металл уян хатан (зэс гэх мэт) байхад зарим нь хэврэг (жишээ нь сурьма) байдаг вэ?
Сурьма нь гадаад энергийн түвшинд 5 электронтой, зэс нь 1. Электроны тоо ихсэх тусам ионуудын бие даасан давхаргын бат бөх байдал хангагдаж, тэдгээрийн чөлөөт гулсахаас сэргийлж, уян хатан чанарыг бууруулдаг.

5. Давсны хүчилд "ууссан" үед зэс, цайраас бүрдэх 12.9 г хайлш 2.24 литр устөрөгч (n.o.) хүлээн авсан. Энэ хайлш дахь цайр ба зэсийн массын хувийг (хувиар) тооцоол.

6. Зэс-хөнгөн цагааны хайлшийг 60 г давсны хүчил (HCl-ийн массын хувь - 10%) -аар боловсруулсан. Гарсан хийн масс ба эзэлхүүнийг тооцоол (n.o.s.).

ТУРШИЛТ

1. Хамгийн гайхалтай металлын шинж чанарыг атомууд нь электрон бүрхүүлийн бүтэцтэй энгийн бодис харуулдаг.
1) 2e, 1e

2. Хамгийн гайхалтай металлын шинж чанарыг атомууд нь электрон бүрхүүлийн бүтэцтэй энгийн бодис харуулдаг.
4) 2e, 8e, 18e, 8e, 2e

3. Кристал тортой хатуу бодис цахилгааныг сайн дамжуулдаг
3) металл

Нягт.Энэ нь метал ба хайлшийн хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг юм. Металлуудыг нягтралаар нь дараах бүлгүүдэд хуваана.

уушиг(нягт 5 г / см 3-аас ихгүй) - магни, хөнгөн цагаан, титан гэх мэт:

хүнд- (нягт 5-аас 10 г / см 3) - төмөр, никель, зэс, цайр, цагаан тугалга гэх мэт (энэ нь хамгийн өргөн хүрээтэй бүлэг юм);

маш хүнд(нягт 10 г / см 3-аас их) - молибден, вольфрам, алт, хар тугалга гэх мэт.

Хүснэгт 2-т металлын нягтын утгыг харуулав. (Энэ болон дараагийн хүснэгтүүд нь уран сайхны цутгах хайлшийн үндэс болсон металлын шинж чанарыг тодорхойлдог).

Хүснэгт 2. Металлын нягт.

Хайлах температур.Хайлах цэгээс хамааран металыг дараах бүлгүүдэд хуваана.

хайлдаг(хайлах цэг нь 600 o С-ээс ихгүй) - цайр, цагаан тугалга, хар тугалга, висмут гэх мэт;

дунд зэргийн хайлах(600 ° C-аас 1600 ° C хүртэл) - эдгээр нь магни, хөнгөн цагаан, төмөр, никель, зэс, алт зэрэг металлын бараг тал хувийг агуулдаг;

галд тэсвэртэй(1600 о С-ээс дээш) - вольфрам, молибден, титан, хром гэх мэт.

Мөнгөн ус бол шингэн юм.

Урлагийн цутгамал үйлдвэрлэлд металл эсвэл хайлшийн хайлах температур нь хайлах нэгж ба галд тэсвэртэй хэвний материалын сонголтыг тодорхойлдог. Металл руу нэмэлт бодис оруулах үед хайлах температур нь дүрмээр буурдаг.

Хүснэгт 3. Металлын хайлах ба буцлах температур.

Тодорхой дулаан. Энэ нь нэгж массын температурыг нэг градусаар нэмэгдүүлэхэд шаардагдах энергийн хэмжээ юм. Үелэх систем дэх элементийн серийн дугаар нэмэгдэх тусам дулааны хувийн багтаамж буурдаг. Хатуу төлөвт байгаа элементийн хувийн дулааны атомын массаас хамаарах хамаарлыг Дулонг ба Петит хуулиар ойролцоогоор тодорхойлдог.

m a c m = 6.

хаана, м а- атомын масс; в м- дулааны хувийн багтаамж (J / кг * o C).

Хүснэгт 4-т зарим металлын хувийн дулаан багтаамжийн утгыг харуулав.

Хүснэгт 4. Металлын хувийн дулаан багтаамж.

Металл хайлуулах далд дулаан. Энэ шинж чанар (Хүснэгт 5) нь металлын хувийн дулааны хамт хайлуулах нэгжийн шаардагдах хүчийг ихээхэн хэмжээгээр тодорхойлдог. Бага хайлдаг металлыг хайлуулахын тулд заримдаа галд тэсвэртэй металаас илүү их дулааны энерги шаардагддаг. Жишээлбэл, зэсийг 20-аас 1133 хэм хүртэл халаахад ижил хэмжээний хөнгөн цагааныг 20-710 хэм хүртэл халаахаас нэг хагас дахин бага дулааны энерги шаардагдана.

Хүснэгт 5. Металлын далд дулаан

Дулааны багтаамж. Дулааны багтаамж нь дулааны энергийг биеийн нэг хэсгээс нөгөөд шилжүүлэх, эс тэгвээс температурын градиент байдгаас болж тасралтгүй орчинд дулааны молекулын дамжуулалтыг тодорхойлдог. (хүснэгт 6)

Хүснэгт 6. 20 o С-ийн металлын дулаан дамжилтын илтгэлцүүр

Уран сайхны цутгах чанар нь металын дулаан дамжуулалттай нягт холбоотой байдаг. Хайлуулах явцад металлын хангалттай өндөр температурыг хангахаас гадна шингэний банны бүхэл бүтэн температурын жигд тархалтыг хангах нь чухал юм. Дулаан дамжуулалт өндөр байх тусам температур жигд тархдаг. Цахилгаан нуман хайлуулах үед ихэнх металлын дулаан дамжилтын өндөр үзүүлэлттэй хэдий ч ванны хөндлөн огтлолын температурын уналт 70-80 хэмд хүрч, бага дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй металлын хувьд энэ ялгаа 200 хэм ба түүнээс дээш хүрч болно.

Индукцийн хайлах үед температурыг тэнцвэржүүлэх таатай нөхцөл бүрддэг.

Дулааны тэлэлтийн коэффициент. 1 м урттай дээжийн хэмжээсийг 1 ° C-аар халаах үед өөрчлөгдөхийг тодорхойлдог энэ утга нь пааландах ажилд чухал ач холбогдолтой (хүснэгт 7)

Металл суурь ба паалангын дулааны тэлэлтийн коэффициентүүд нь аль болох ойрхон байх ёстой бөгөөд ингэснээр паалан нь шатсаны дараа хагарахгүй. Хатуу цахиурын исэл ба бусад элементүүд болох ихэнх паалан нь дулааны тэлэлтийн бага коэффициенттэй байдаг. Практикаас харахад паалан нь төмөр, алт, зэс, мөнгөнд маш сайн наалддаг. Титан нь пааландах маш тохиромжтой материал гэж үзэж болно.

Хүснэгт 7. Металлын дулааны тэлэлтийн коэффициент.

тусгал. Энэ нь хүний ​​нүдээр өнгө гэж ойлгогддог тодорхой урттай гэрлийн долгионыг тусгах металлын чадвар юм (хүснэгт 8). Металлын өнгийг 9-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 8 Өнгө ба долгионы урт хоорондын харилцан хамаарал.

Хүснэгт 9. Металлын өнгө.

Цэвэр металлыг урлаг, гар урлалд бараг ашигладаггүй. Төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд өнгөний шинж чанар нь үндсэн металлын өнгөнөөс эрс ялгаатай хайлшийг ашигладаг.

Урт хугацааны туршид үнэт эдлэл, гэр ахуйн эд зүйлс, баримал болон бусад олон төрлийн уран сайхны цутгамал үйлдвэрлэхэд янз бүрийн цутгамал хайлш ашиглах талаар асар их туршлага хуримтлуулсан. Гэсэн хэдий ч хайлшийн бүтэц болон түүний тусгалын хоорондын хамаарлыг хараахан тодруулаагүй байна.