Metalle asendavad aina rohkem erinevad plastid ,komposiitmaterjalid ja keraamilised . 2. Metallide aatom- ja kristallehitus. a. Metalli aatomi ehitus- Metalli aatomid paiknevad kindla seaduspärasuse kohaselt, moodustades korrapärase kristallivõre b. Kristallivõred- Metallide kristallivõred on kuubi ja prisma kujulised, millede tippudes ja tahkude tsentrites paiknevad aatomid. Neid iseloomustab erinev aatomite arv võres ja võre serva pikkus ehk aatomite vaheline kaugus. Neid nimetataks kuubilised tahkkeskendatud, ruumkeskendatud ja hekskonaalsed kristallivõred erineva serva pikkuse ja aatomite arvuga. c. Allotroopia- sama keemiline element esineb mitme erineva lihtainena. Allotroobid erinevad üksteisest struktuuri ja omaduste poolest. d. Polümorfism- metalli või mittemetalli erinevate kristallivõrede esinemine. e
oksiid- Auto süüteküünla isolaator. Tenokeraamilised materjalid on kallid. 2) Metallide ja sulamite liigitus: Tihedus- kergmetallid ja -sulamid – tihedus kuni 5000 kg/m3 magneesium, alumiinium, titaan... keskmetallid ja -sulamid – tihedus 5000...10 000 kg/m3 tina, tsink, vask, nikkel, antimon, kroom, mangaan... raskemetallid ja -sulamid – tihedus üle 10 000 kg/m3 plii, hõbe, kuld, volfram, molübdeen... sulamistemperatuur – kergsulavad metallid ja –sulamid – sulamistemperatuur ei ületa Pb sulamistemperatuuri 327 °C liitium, tina, plii kesksulavad metallid ja –sulamid – sulamistemperatuur üle 327 °C, kuid ei ületa Fe sulamistemperatuuri 1539 °C mangaan, vask, nikkel, hõbe... rasksulavad metallid ja –sulamid – sulamistemperatuur üle 1539 °C titaan, kroom, vanaadium, molübdeen, volfram Metallide esinemine maakoores keemilise aktiivsus- Väärismetallid Au,Ag
1. Materjalide füüsikalised ja mehaanilised omadused Materjalide liigitus tiheduse ning sulamistemperatuuri järgi: Tihedus: kg/m3 – kergmetallid ja -sulamid 5000 < < 10000 kg/m3 - keskmetallid ja –sulamid > 10000 kg/m3 - raskmetallid ja -sulamid Sulamistemp: ≤ 327 °C - kergsulavad metallid ja sulamid, näiteks Pb, Sn 327-1539 °C - kesksulavad metallid ja sulamid, näiteks Mn, Cu, Ni >1539 °C - rasksulavad metallid ja sulamid, näiteks Fe, Ti, Cr Tõmbekatsel määratavad tugevus- ja plastsusnäitajad , jäikusnäitaja, nende ühikud ning kasutamine. Tõmbekatsel saame määrata nii tugevus kui ka platsusnäitajaid, tugevusnäitajateks on: Tõmbetugevus Rm – maksimaaljõule Fm vastav pinge, valemiga Rm = Fm / S0, ühikuga N/mm2. Tõmbetugevust ehk tugevuspiiri kasutatakse näiteks staatilistel koormustel habraste materjalide ohtlike pingete kirjeldamiseks. Voolavuspiir ReH – ülemine voolavuspiir
Sissejuhatus Sõna materjal tuleneb ladinakeelsest sõnast materia, mis tähendab ainet. Materjalid mis on märit loodusest on looduslikud materjalid. Tehnikas kasutatakse materjalid tehnomaterjalid. Metall, plast, keraamilised ja kamparitmaterjalid on peamiselt masinates ja aparaatides. Enam levinumalt on kasutusel vähemalt 400. Sorti teraseid, üle 200. Liigi plaste. Materjalide struktuur ja omadused Materjalide aatomistruktuur Kõikide tehnomaterjalide põhiliseks struktuuriühikuks on aatom, mis koosneb põhiliselt laetud tuumast ja seda ümbritsetavatest elektronkattest. Aatomituum koosneb prootonitest ja neutronitest. Aatommass määrab aine tiheduse ja elektrijuhitavuse. Metallide Kristallilinestruktuur Kristallilise struktuuri all mõeldakse aatomite (ioonide) omavahelist paigutust kristallis. Metallis paiknevat aatomid kindla seaduspäraselt moodustades korrapärase kristallvõre. Metallide ideaalstruktuur
Isomorfism – erinevate metallide kristallivõrede samakujulisus. Isomorfsete ainete kristallivõredel on ligilähedased võreperioodid, aatomi raadiused. 3. Metallide ja sulamite füüsikalised omadused. Tihedus - on homogeense aine mass ruumalaühiku kohta. Ühik: kg/m³. ●Kergmetallid ρ<5000 kg/m³ ●Raskmetallid ρ>10 000 kg/m³ ●Keskmetallid ρ=5000...10 000 kg/m³ Sulamistemperatuur - temperatuur, mil materjal läheb üle tardunud olekust vedelasse. ●Kergsulavad metallid Ts<327 °C ●Rasksulavad metallid Ts>1539 °C ●Kesksulavad metallid Ts=327...1539 °C Kõvadus - materjali võime vastu panna kohalikule plastsele deformatsioonile, kui tema pinda tungib suurema kõvadusega keha. Kõvadust määratakse otsaku toime järgi materjali pinnasse. Otsak on vähedeformeeruvast materjalist kuuli, koonuse või püramiidi kujuga
regulaarselt teatud korra kohaselt, mille tulemusena tekib kristalliline struktuur. On ka võimalik, et tavaline aatomite või aatomite rühmade korduvus kristallis on piiratud. Kristallivõre elemendid (võreelemendid) võivad olla a) primitiivsed e. lihtsad (primitive, simple) aatomid paiknevad ainult võreelemendi sõlmpunktides (tippudes); b) ruumkesendatud (body-centred) lisaks võreelemendi tippudes olevaile aatomeile paikneb üks aatom võreelemendi sees diagonaalide sõlmpunktis; c) tahkkesendatud (face-centred) lisaks võreelemendi tippudes olevaile aatomeile paiknevad aatomid iga tahu keskel diagonaalide sõlmpunktides; d) põhitahkkesendatud (base-centred) lisaks võreelemendi tippudes olevaile aatomeile paiknevad aatomid põhitahkude keskel diagonaalide sõlmpunktides. VAATA KA TABELIT, RMT LK 9 -võret iseloomustavad suurused
Hõbe 19320 Volfram 19400 Sulamistemperatuur Temperatuuri, mil materjal läheb üle tardolekust vedelasse, nimetatakse sulamistemperatuuriks (Ts), vastupidiselt vedelast olekust tardolekusse üle- mineku temperatuuri aga tardumis- või kristalli- satsioonitemperatuuriks (Tk). Metallid liigitatakse sulamistemperatuuri järgi kergsulavaiks metallideks ja sulameiks, mille sulamistemperatuur ei ületa plii oma, s.o. 327 °C (tina, plii, antimon, elavhõbe jt.), rasksulavaiks metallideks ja sulameiks, mille sulamistemperatuur ületab raua oma, s.o. 1539 °C (volfram, tantaal, molübdeen, nioobium, kroom, vanaadium, titaan jt.) ja kesksulavateks metallideks ja sulamiteks (sulamistemperatuur üle plii, kuid alla raua sulamistemperatuuri). 5 Tabel 2. Metallide sulamistemperatuur Metall Ts (°C)
..60% rauda. Selle juures eraldub soojust. Ülejäänud 40...50% rauda tekib reaktsiooni FeO + C Fe + CO järgi. Sel juhul raudoksiid reageerib koksi ja tahma kujul esineva süsinikuga. Viimase reaktsiooni puhul neeldub hulga soojust. Kõrgahjus tekkiv raud on esialgu tahkes olekus ,sest raua sulamistemperatuur on 1539 º C. Kuid raud rikastub Süsinikuga kokkupuutest gaasilise süsinikoksiidiga ja hõõguva koksiga, mistõttu tema sulamistemperatuur langeb 1150...1200º C. Sula malmi koldesse valgumisel rikastub ta süsinikuga veelgi (3,5...4,5% C). Paralleelselt raua redutseerimisega maakidest toimub kõrgahjus ka mangaani, räni ja fosfori redutseerimine, mis siirduvad samuti sulametalli MnO + C Mn + CO 3MnO + 4C Mn3C + 3CO SiO2 + 2C Si + 2Co
Viimane reaktsioon on kõige tähtsam. Selle reaktsiooni järgi tekib 50...60% rauda. Selle juures eraldub soojust. Ülejäänud 40...50% rauda tekib reaktsiooni FeO C Fe CO järgi. Sel juhul raudoksiid reageerib koksi ja tahma kujul esineva süsinikuga. Viimase reaktsiooni puhul neeldub hulga soojust. Kõrgahjus tekkiv raud on esialgu tahkes olekus ,sest raua sulamistemperatuur on 1539 º C. Kuid raud rikastub Süsinikuga kokkupuutest gaasilise süsinikoksiidiga ja hõõguva koksiga, mistõttu tema sulamistemperatuur langeb 1150...1200º C. Sula malmi koldesse valgumisel rikastub ta süsinikuga veelgi (3,5...4,5% C). Paralleelselt raua redutseerimisega maakidest toimub kõrgahjus ka mangaani, räni ja fosfori redutseerimine, mis siirduvad samuti sulametalli MnO C Mn CO 3MnO 4C Mn3C 3CO SiO2 2C Si 2Co
Stenogramm aines tehnomaterjalid Üliõpilane: Üliõpilaskood: Rühm: Materjalide füüsikalised ja mehaanilised omadused Metallide ja sulamite liigitus tiheduse järgi: ρ< 5000 kg/m3 – kergmetallid ja –sulamid; 5000 < ρ < 10000 kg/m3 - keskmetallid ja –sulamid; ρ > 10000 kg/m3 - raskmetallid ja -sulamid. Metallide ja sulamite liigitus sulamistemperatuuri järgi: kergsulavad metallid ja sulamid - TS ≤327°C (Pb sulamistemperatuur) - Pb, Sn, Sb; kesksulavad metallid ja sulamid - TS =327-1539°C - Mn, Cu, Ni, Ag jt; rasksulavad metallid ja sulamid - TS >1539°C (Fe sulamistemperatuur) – Ti, Cr, V, Mo, W. Plastsusnäitajad Plastsus on materjali võime purunemata muuta talle rakendatud väliskoormuse mõjul oma kuju ja mõõtmeid ning säilitada jäävat (plastset) deformatsiooni pärast väliskoormuse lakkamist.
Purustustöö KU või KV (määratakse löökteimil), purunemissitkus (eriteim) 2. Metallide struktuur 2.1. Loetlege metallide põhilised kristalliv6red : Ruumkesendatud kuupvõre K8, tahkkesendatud kuupvõre K12, kompaktne heksagonaalvõre H12 ' 2.2. Millised on raua kristalliv6red, nende eksisteerimise temperatuurid? 2.3. Milline on metallide p6hiliste kristalliv6rede pakketihedus? Võre kompaktsusaste ehk ruumpakketihedus on võreelemendi kohta tulevate aatomite ruumala suhe võreelemendi ruumalasse: K8: 0.68 K12 ja H12: 0,74 H6: 0.54 2.4. Mls on polümorfism? Erinevate kristallivõrede esinemine ühel metallil erinevate temperatuuride juures 3. Sulamite struktuur 3.1. Loetlege p6hilised tardfaasid metallisulameis. Mehaanilised segud (EI OLE FAASID): eutektikum: L ->A+B eutektoid: -> A+B Tardlahused:
Eksamiküsimused aines „Tehnomaterjalid“ 1. Millised on materjalide füüsikalised omadused? Tihedus Sulamistemperatuur Soojuspaisumine Soojusjuhtivus Elektrijuhtivus Magnetilisus 2. Millised on materjalide mehaanilised omadused? Tugevus Kõvadus Sitkus Plastsus 3. Millised on materjalide tehnoloogilised omadused? Valatavus Survetöödeldavus Sepistatavus Termotöödeldavus Keevitatavus Joodetavus 4. Millised on materjalide talitlusomadused? Korrosioonikindlus
·Mikroskoopiline tase: aatomite vaheliste sidemete muutumine jms. 6. Selgitage millest koosneb teaduslik meetod. ·Andmete kogumine. ·Seoste otsimine andmekogumites. ·Hüpoteesi(de) formuleerimine ja eksperimentaalne kontrollimine. ·Teooria formuleerimine: kvalitatiivsed ja kvantitatiivsed teooriad; ennustused teooria põhjal; mudelid. 7. Materjalide füüsikalised omadused: nimetage ja iseloomustage neid. Tihedus, Sulamistemperatuur, Korrosioonikindlus Erinevaid materjaide grupid (metallid, plastid, keraamika) erinevad üksteisest eelkõige tiheduse (roo) poolest, mille ühik on mahuühikumass, kg/m3. Plastide tihedus on vahemikus 1000-2000kg/m3, keraamikal 1500-2500, metallidel 1700-22000kg/m3 piires. Temperatuuri, mil materjal läheb üle tardolekust vedelasse, nimetatakse sulamistemperatuuriks (Ts). Korrosiooniks nimetatakse materjali ja keskkonna (õhk, gaasid, vesi, kemikaalid) vahelist reaktsiooni, milles
1 Kristallivõre tüübid primitiivsed e. lihtsad aatomid paiknevad ainult võreelemendi sõlmpunktides (tippudes); b) ruumkesendatud lisaks võreelemendi tippudes olevaile aatomeile paikneb üks aatom võre- elemendi sees; Cr a, Fe a, Mna, Mo, V, W a ; c) tahkkesendatud lisaks võreelemendi tippudes olevaile aatomeile paiknevad aatomid iga tahu keskel; Ag, Al, Cu, Coy , Cu, Fey, Ni, Pb, Pt, Sny d) põhitahkkesendatud lisaks võreelemendi tippudes olevaile aatomeile paiknevad aatomid põhitahkude keskel. kompaktne heksagonaalvõre: Be, Cd, Co, Cr , Mg, Ti, Zn. KRISTALLVÕRET ISELOOMUSTAVAD SUURUSED · Võre periood · Võre baas · Võre koordinatsiooniarv
muutused. Põlemine •Mikroskoopiline tase: aatomite vaheliste sidemete muutumine jms. 2Mg+02=2MGO 6. Selgitage millest koosneb teaduslik meetod. •Andmete kogumine. •Seoste otsimine andmekogumites. •Hüpoteesi(de) püstitamine ja eksperimentaalne kontrollimine. •Teooria teostamine: – kvalitatiivsed ja kvantitatiivsed teooriad; – ennustused teooria põhjal; – mudelid. 7. Materjalide füüsikalised omadused: nimetage ja iseloomustage neid. Tihedus, Sulamistemperatuur, Korrosioonikindlus, värvus Erinevaid materjaide grupid (metallid, plastid, keraamika) erinevad üksteisest eelkõige tiheduse (roo) poolest, mille ühik on mahuühikumass, kg/m3. Plastide tihedus on vahemikus 1000-2000kg/m3, keraamikal 1500-2500, metallidel 1700- 22000kg/m3 piires. Temperatuuri, mil materjal läheb üle tardolekust vedelasse, nimetatakse sulamistemperatuuriks (Ts).
aatomite arv (koordinatsiooniarv on aluseks ka kristallvõrede tähistamisel: nii tähistatakse lihtsat kuupvõre kordinatsiooniarvuga 6 tähisega K6; ruumkesendatud kuupvõret K8, tahkkesendatud kupvõret K12; lihtsat heksagonaalvõret H6, kompaktset heksagonaalvõret H12; lihtsat tetragonaalvõret T4, ruumkesendatud tetragonaalvõret T8). Baas on aatomite arv, mis tuleb võreelemnedi kohta. Kuupvõre korral kuulub tipus olev aatom 1/8-ga võreelemendile, serval 1/4-ga, aatom tahul 1/2-ga ja aatom võre sees tervenisti võreelemendile, heksagonaalvõre korral kuulub tippus olev aatom 1/6-ga võreelemendile jne. a)Ruumkesendatud kuupvõre Tähis K8; Koordinatsiooni arv 8; Baas n= 8 x 1/8 + 1x1= 2; Lisaks võreelemendile tippudes olevaile aatomeile paikneb üks aatom võreelemendi sees diagonaalide sõlmpunktis. b)Tahkkesendatud kuupvõre Tähis K12; Koordinatsioon arv 12; Baas n=8 x 1/8 + 6 x 1/2= 4; Lisaks võreelemendi tippudes olevaile aatomeile paiknevad aatomid iga tahu keskel
Kõvaduse määramine Vickersi meetodil 2. Materjalide aatomstruktuur Vickersi meetod põhineb teemantpüramiidi sissesurumisel materjali. See meetod võimaldab määrata Kõikide tehnomaterjalide põhiliseks struktuuri-ühikuks igasuguse kõvadusega metallide ja sulamite on aatom, mis koosneb positiivselt laetud kõvadust ning sobib õhukese metalli kõvaduse tuumast ja seda ümbritsevast elektronkattest. määramiseks. Materjali sisse surutakse Aatomituum koosneb prootonitest ja neutronitest, neljatahuline püramiid tahkudevahelise nurgaga mille arv võrdub aatomnumbriga (järjenumbriga). 136°, jõuga 9,8…980 N (1…100 kgf). Vickersi
............. 33 1.2.4. Nikkel ja niklisulamid .................................................................................................................. 35 1.2.5. Titaan ja titaanisulamid............................................................................................................... 36 1.2.6. Magneesium ja magneesiumisulamid ........................................................................................ 36 1.2.7. Tsink, plii, tina ja nende sulamid ................................................................................................ 37 1.2.8. Metallide markeerimine .............................................................................................................. 38 1.3. Mittemetalsed materjalid.................................................................................................................... 40 1.3.1. Tehnoplastid ........................................................................
Tahkes aines on molekulid tihedalt koos ja nende liikumine pole võimalik. Vedelikus on molekulide vaheline kaugus mõnevõrra suurem ja nad võivad üksteisest mööduda. Gaaside puhul on molekulide vaheline kaugus suur ja nad võivad täiesti vabalt liikuda. Molekulidevahelised jõud on väikesed. 5. Aine omadused (füüsikalised, keemilised). Füüsikalisi omadusi saab mõõta ja jälgida ilma ainet ja tema koostist muutmata (värvus, sulamistemperatuur, keemistemperatuur ja tihedus). Keemilised omadused, on seotud aine koostise muutusega, keemiliste reaktsioonidega (vesiniku põlemine hapnikus). 6. Materjalid- definitsioon. Materjal on keemilisest seisukohast mistahes keemiline aine, mille kasutamisel (töötlemisel) ei toimu keemilisi muutusi. Keemiliste omaduste olulisus sõltub vastava aine või materjali kasutamise eesmärgist (viisist) või käitlemise ja hoidmise tingimustest.
Tahkes aines on molekulid tihedalt koos ja nende liikumine pole võimalik. Vedelikus on molekulide vaheline kaugus mõnevõrra suurem ja nad võivad üksteisest mööduda. Gaaside puhul on molekulide vaheline kaugus suur ja nad võivad täiesti vabalt liikuda. Molekulidevahelised jõud on väikesed. 6. Aine omadused (füüsikalised, keemilised) Füüsikalisi omadusi saab mõõta ja jälgida ilma ainet ja tema koostist muutmata (värvus, sulamistemperatuur, keemistemperatuur ja tihedus). Keemilised omadused, on seotud aine koostise muutusega, keemiliste reaktsioonidega (vesiniku põlemine hapnikus). 7. Materjalid- definitsioon Materjal on keemilisest seisukohast mistahes keemiline aine, mille kasutamisel (töötlemisel) ei toimu keemilisi muutusi. Keemiliste omaduste olulisus sõltub vastava aine või materjali kasutamise eesmärgist (viisist) või käitlemise ja hoidmise tingimustest. 8
Nii liht- kui liitained võivad esineda gaasilises, vedelas või tahkes olekus. 5. Tahkes aines on molekulid tihedalt koos ja nende liikumine pole võimalik. Vedelikus on molekulide vaheline kaugus mõnevõrra suurem ja nad võivad üksteisest mööduda. Gaaside puhul on molekulide vaheline kaugus suur ja nad võivad täiesti vabalt liikuda. Molekulidevahelised jõud on väikesed. . 6. Füüsikalisi omadusi saab mõõta ja jälgida ilma ainet ja tema koostist muutmata (värvus, sulamistemperatuur, keemistemperatuur ja tihedus). Keemilised omadused, on seotud aine koostise muutusega, keemiliste reaktsioonidega (vesiniku põlemine hapnikus). 7. Materjal on keemilisest seisukohast mistahes keemiline aine, mille kasutamisel (töötlemisel) ei toimu keemilisi muutusi. Keemiliste omaduste olulisus sõltub vastava aine või materjali kasutamise eesmärgist (viisist) või käitlemise ja hoidmise tingimustest. Teades mingi aine või materjali omadusi, nii üldisemalt kui täpsemalt,
Vedelikus on molekulide vaheline kaugus mõnevõrra suurem ja nad võivad üksteisest mööduda. Gaaside puhul on molekulide vaheline kaugus suur ja nad võivad täiesti vabalt liikuda. Molekulidevahelised jõud on väikesed. 5. Aine omadused (füüsikalised, keemilised). Füüsikalisi omadusi saab mõõta ja jälgida ilma ainet ja tema koostist muutmata (värvus, sulamistemperatuur, keemistemperatuur ja tihedus). Keemilised omadused, on seotud aine koostise muutusega, keemiliste reaktsioonidega (vesiniku põlemine hapnikus). 6. Materjalid- definitsioon. Materjal on keemilisest seisukohast mistahes keemiline aine, mille kasutamisel (töötlemisel) ei toimu keemilisi muutusi. Keemiliste omaduste olulisus sõltub vastava aine või materjali kasutamise eesmärgist (viisist) või käitlemise ja
ravimid, taimekaitsepreparaadid, ehitusmaterjalid. 8. Materjalide struktuur (mikro-, makro). Puhaste ainete materjalide omadused sõltuvad elementkoostisest ja mikro- ning makrostruktuurist. Mikrostruktuur on aatomite tasandil struktuur. Makrostruktuur tähendab mismoodi on seotud suuremad osakesed. Makrostruktuur kihiline - so. halb omadus, sest materjal võib hakata lagunema ja korrodeeruma kihtide vahel. 9. Materjalide omadused (6 kategooriat). 1) Mehhaaniline - deformatsioon koormuste mõjul jäikus, tugevus jm; 2) Elektriline- elektrijuhtivus, elektrivälja mõju; 3) Termiline- soojusmahtuvus ja juhtivus; 4) Magnetiline- magnetvälja mõju; 5) Optiline- elektromagnetkiirguse või valguse mõju, murdumisnäitaja, peegeldusvõime; 6) Keemiline- keemiline aktiivsus. 10. Tahkete materjalide klassifikatsioon keemilise koostise järgi. 1) metallid; 2) keraamika; 3) polümeerid; 4) komposiidid- 2 või enamat materjali koos; 5) kõrgtehnoloogilised nn
vabalt liikuda. läbipaistmatud. Molekulide vahelised jõud on väikesed. n Fe3O4- magnetilised omadused. 6. Aine omadused (füüsikalised, keemilised) 14. Polümeersete materjalide üldiseloomustus. Füüsikalisi omadusi saab mõõta ja jälgida ilma ainet ja tema koostist n Plastid ja kummid. muutmata (värvus, sulamistemperatuur, keemistemperatuur ja tihedus). n Orgaanilised ühendid, koosnevad C, H, mittemetallid (O, N, Si). n Keemilised omadused, on seotud aine koostise n Suur molekulaarstruktuur, ahelad, C-skelett. PE, nailon, PVC, PC, PS, muutusega, keemiliste reaktsioonidega (vesiniku põlemine hapnikus). silikoonkummi. n Madal tihedus;
Molekulide vahelised jõud on väikesed. n Optilised omadused: võivad olla läbipaistvad, poolläbipaistvad või ka läbipaistmatud. 6. Aine omadused (füüsikalised, keemilised) n Fe3O4 magnetilised omadused. Füüsikalisi omadusi saab mõõta ja jälgida ilma ainet ja tema koostist muutmata (värvus, sulamistemperatuur, keemistemperatuur ja tihedus). 14. Polümeersete materjalide üldiseloomustus. n Keemilised omadused, on seotud aine koostise n Plastid ja kummid. muutusega, keemiliste reaktsioonidega (vesiniku põlemine hapnikus). n Orgaanilised ühendid, koosnevad C, H, mittemetallid (O, N, Si). n Suur molekulaarstruktuur, ahelad, Cskelett. PE, nailon, PVC, PC, PS, 7
(3.1) kus N - üldine osakeste kontsentratsioon (aatomit/cm3) EV vakantside tekkeenergia k Boltzmani konstant (1,38·10-23 J/K·aatom = 8,62·10-5 ev/K·aatom) Valemit võib kirjutada ka nii: Kui T Tsul N/NV 104 Kui T0, siis NV0 Tegelikult, kui temperatuur alaneb alla 0,6 Tsul, jääb defektide kontsentratsioon püsivaks, st defektid nagu ,,külmutatakse kinni", nende kontsentratsioon ei saa enam väheneda, kuna aatomid muutuvad väheliikuvaks. 2) Võre sõlmede vahelised (lüh võrevahelised) aatomid (joon 3-1) Kui aatom läheb võresõlmest sõlmede vahelisse tühimikku, siis tekibki võrevaheline aatom. Kuna toimub võre deformatsioon, siis tekkeenergia on suurem, kui EV ja võrevaheliste aatomite kontsentratsioon on tavaliselt väiksem. 3) Schottky defektid ja Frenkeli defektid Keemiliste ühendite kristallides (näit AB) esievad omadefektid alati paarisdefektidena, seda nõuab kristalli
· Lahustuvus, · Oksüdeerumine, redutseerumine Materjal keemiline aine, mille kasutamisel ei toimu keemilisi muutusi. Materjaliteadus uurib materjalide struktuuri, omadusi ja kasutamist. Materjalid võivad olla: · Lihtained (puhtad gaasid, - metallid), · Lihtainete segud (õhk), · Liitainete segud, · Liht- ja liitainete segud. Materjalide omadused: · Tihedus, · Sulamistemperatuur, · Kõvadus, · Värvus, · Tugevus, · Elektrijuhtivus, · Soojusjuhtivus, · Soojusväsimus jne. Segu koosneb kahest või enamast lihtainest või keemilisest ühendist, mis pole keemiliselt üksteisega seotud ja võivad seetõttu esineda segus mistahes vahekorras. Puudub kindel keemiline koostis. Homogeenne segu segu, mille koostis on igas ruumipunktis identne (igas olekus, nt. õhk).
8. Ionisatsioonienergia. Ionisatsioonienergia on energia, mis kulub elektroni (valentselektroni) eemaldamiseks üksikult aatomilt või molekulilt, et moodustada katioon. Tegu on elektroni seoseenergiaga aatomis (või molekulis) - mida lähemal on elektronid aatomituumale, seda suurem on aatomi ionisatsioonienergia… seega mida väiksem on ionisatsioonienergia, seda meelsamini loovutab aatom (või molekul) elektroni ja ioniseerub. Valemi kujul oleks ionisatsioonienergiat võimalik kirjeldada X + energia → X+ + e−, kus X on ioniseerumisvõimeline aatom või molekul, X+ on eemaldatud elektroniga aatom ning e− on eemaldatud elektron. 9. Keemiline side. Keemiline side on viis, kuidas kaks või enam aatomit või iooni on aines omavahel seotud, moodustades uue keemilise ühendi. Sideme tekke põhjuseks võib olla erilaenguliste aatomite omavaheline külgetõmme või
4 Joonis 1. α-raua ja γ-raua kristallivõred 3. Kristalliseerumine Kristalliseerumisprotsess algab kristalliseerumiskeskmete ehk –tsentrite tekkimisega sulas metallis ja jätkub nende arvu ning nende ümber kristallide mõõtmete kasvuga. Metalli või sulami vedelast olekust tahkesse üleminekul moodustuvad kristallid kasvavad vabalt ja omavad korrapärase geomeetrilise kuju. Joonis 2. Kristalliseerumisprotsess 4. Sulamid Sulamid liigitatakse koostise kahte suurde gruppi: • rauasulamid (nende arvele tuleb u. 95% kogu maailma metallitoodangust) • mitterauasulamid (tuntud värvilismetallide ja -sulamitena) – need on kõik ülejäänud sulamid. Teisteks liigituse alusteks on tihedus (kerg- ja rasksulamid) ja sulamistemperatuur (kerg- ja rasksulavad sulamid). 5 5. Fe- Fe3C faasidiagramm
9. Materjalide struktuur (mikro-, makro). Puhaste ainete materjalide omadused sõltuvad elementide koostisest ja mikro-makro struktuurist. Mikrostruktuur – aatomite tasand Makrostruktuur – mismoodi on seotud suuremad osakesed. Makrostruktuur kihiline - halb omadus, sest materjal võib hakata lagunema ja korrodeeruma kihtide vahel. (Kasevineer niiskes ruumis – kihid tulevad lahti)(Alumiinium ja merevesi kokku ei sobi) 10. Materjalide omadused (6 kategooriat). 1) Mehaaniline – deformatsioon koormuste mõjul – jäikus, tugevus jm 2) Elektriline – elekrtijuhtivus, elektrivälja mõju 3) Termiline – soojusmahtuvus ja –juhtivus 4) Magnetiline – magnetvälja mõju 5) Optiline – elektromagnetväljakiirguse või valguse mõju, murdumisnäitaja, peegeldusvõime 6) Keemiline – keemiline aktiivsus 11. Tahkete materjalide klassifikatsioon keemilise koostise järgi. 1) Metallid 2) Keraamika 3) Polümeerid
õhumullid haaravad klaasi niitidena kaasa. Õhu käes jahtudes tarduvad niidid otekohe. Saab teha klaasvilla, mis on täiesti tuleohutu, sobib filtermaterjaliks ka. Pilet 2.Tahkes olekus on aatomid, ioonid või molekulid paigutunud staatiliselt. Nende osakeste vastastiktoime määrab ära tahkise omadused. Sideme liigid tahkistes-Iooniliste sidemetega tahkised, koosnevad katioonidest ja anioonidest, kõrge sulamistemperatuur, võre energia sõltub iooni suurusest ja laengust, kovalentse sideme osakaal kasvab koos polariseeritavuse kasvuga, lahustuvad ainult polaarsetes lahustes(NaCl, CaCl2). Metalliliste sidemetega tahkised- kõrge soojus- ja elektrijuhtivus, madal ionisatsioonispotentsiaal, sepistatavus, plastsus, eksisteerivad tavaliselt kristallilises olekus, uue materjalina amorfsed metallid (mehaaniliselt eriti tugevad, kõvad ja purunemissitked). Kovalentsete sidemetega tahkised-sageli kõrge s.t
pH arvutamine prootonite kontsentratsioonist ja vastupidi. Aatom on keemilise elemendi väikseim osake, mis koosneb positiivse laenguga tuumast ja seda ümbritsevast elektronkattest ning millel on elemendile omased keemilised omadused. Elektron on negatiivse elektrilaenguga püsiv elementaarosake. Molekul on lihtaine või ühendi väikseim osake, mis eksisteerib iseseisvalt ja samal ajal säilitab selle elemendi keemilised omadused. Ioon on elektriliselt laetud osake, mis tekib siis, kui aatom loovutab või liidab ühe või mitu elektroni, et moodustada stabiilselt väliselektronkihti jaguneb katioonideks ja anioonideks. Valem väljendab molekulide koostist empiiriline valem näitab aine elementaarkoostist ja elementide gruppide omavahelist suhet; struktuurvalem näitab lisaks ka kuidas on elemendid omavahel seotud. Mool on aine hulga SI ühik. Aine hulk, mis sisaldab 6,02*10 23 mistahes aine osakest Avogadro arv, osakeste arv ühe mooli kohta
...................................... 13 2.2. Aatomi ehitus. ......................................................................................................... 13 2.2.1. Aatomnumbrid. ............................................................................................... 13 2.2.2. Aatommassid. .................................................................................................. 13 2.3. Aatomite elektronstruktuur. Vesiniku aatom. ........................................................ 14 2.3.1. Kõrvalepõige kvantmehhaanikasse. Kvantarvud............................................. 15 2.4. Keerulisemate (multielektroonsete) aatomite elektronstruktuur. ......................... 16 2.4.1. Aatomi suurus.................................................................................................. 16 2.4.2. Elektron-konfiguratsioon elementides. .......................
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
