وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017

آلیاژها - جلسه دوم

در این پروژه، ترکیب شیمیایی آلیاژ برنز را به طور کیفی بررسی می کنیم.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :
 عنوان: آلیاژ برنز

اهداف جلسه:
· آشنایی با فلزات
· آشنایی با آلیاژ برنز

وسایل مورد نیاز:
· دسترسی به اینترنت
· قطعات برنزی
· ظروف چینی
· دستگاه تصفیه
· اسید نیتریک
· گاز سولفید هیدروژن
· کلرید آمونیوم
· پتاسیم فرو سیانید
· سولفید آمونیوم
· اسید هیدروکلریک رقیق
· کلرید جیوه
· پودر آهن

مقدمه:
در این پروژه، ترکیب شیمیایی آلیاژ برنز را به طور کیفی بررسی می کنیم.
آلیاژ یک ترکیب همگن از دو یا چند فلز یا فلز و غیر فلز است. آنها عموما سخت تر از اجزای تشکیل دهنده خود هستند و انعطاف پذیری کمتری دارند. جدید ترین آلیاژ کشف شده از نوع آلومینیوم است.
اخیرا آلیاژی از آلومینیوم به‌صورت اتفاقی کشف شد که می‌تواند با آب به‌صورت غیرمعمولی واکنش دهد. این آلیاژ می‌تواند مسیر تولید ارزان قیمت هیدروژن را هموار کند. درصورت تجاری‌سازی این فناوری، از آن می‌توان برای تولید منابع قابل حمل تولید هیدروژن در پیل‌ های سوختی استفاده کرد.
آنتونی کسرناک از محققان این پروژه از امپریال کالج لندن می‌گوید: «اهمیت اصلی این یافته آن است که به شما اجازه می‌دهد تا ابعاد سامانه خود را کاهش دهید. این فناوری برای تولید ادوات قابل حمل که باید سبک باشند، بسیار مفید بوده و می‌توان با آن پیل سوختی با عمر طولانی ساخت که نیاز به حمل مخزن هیدروژن ندارد.»
این آلیاژ توسط آنتی گریری از آزمایشگاه تحقیقات ارتش آمریکا در حالی که روی ساخت آلیاژ‌های بسیار مستحکم کار می‌کرد، کشف شد. زمانی که آب روی این آلیاژ ریخته شد، به سرعت حباب‌ های هیدروژن تولید شد.
این فرآیند برای آلومینیم در حالت عادی اتفاق نمی‌افتد، بلکه آب موجب اکسید شدن آلومینیوم می‌شود و سدی محافظ روی آن ایجاد می‌کند که مانع از واکنش‌ های بعدی می‌شود. اما این آلیاژ کاملاً فعال است.
این آلیاژ جدید که فرآیند ساخت آن به‌ صورت پتنتی به ثبت رسیده است، از پودری کاملاً متراکم در مقیاس میکرون ساخته شده‌است. روی این ساختار، فلزات دیگری به‌صورت نانوساختار قرار داده شده‌است. زمانی که آب به این ساختار اضافه می‌شود، ترکیب یاز اکسید و پراکسید آلومینیوم ایجاد می‌شود. ماحصل این فرآیند تولید هیدروژن است که موجب غیرفعال شدن آلیاژ نشده، بلکه هم چنان فرآیند تولید ادامه می‌یابد.
البته در حال حاضر این فرآیند در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده و نیاز به تحقیقات بیشتر برای تجاری‌ سازی دارد. این گروه از این پودر برای ساخت یک تانک کوچک استفاده کرده است و در حال حاضر در این مقیاس هیچ مانع و مشکلی مشاهده نشده است.
یکی از مزایایی این فناوری قیمت پایین آن است به طوری که می‌توان از آن در حوزه‌ های مختلف از ساخت خودرو گرفته تا لپ‌ تاپ استفاده کرد.
حال آن که، یکی از قدیمی ترین آلیاژها، برُنز، آلیاژی از مس و قلع می‌باشد. برخی از انواع برنج‌ها برنز هم نامیده می‌شوند. این آلیاژ در زمانهای قدیم در ایران بنام مفرغ مشهور بوده است اما از لحاظ کلی برنز به آلیاژهای مس به علاوه یک عنصر غیر از روی اطلاق می شود.
برنج آلیاژی از مس و فلز روی می‌باشد که نسبت آن‌ دو در آلیاژ تعیین کننده نوع برنج با توجه به مورد استفاده آن است. برخی از انواع برنج‌ها برنز هم نامیده می‌شوند هرچند برنز آلیاژی از مس و قلع می‌باشد. از این فلز به خاطر کاربردهای خاص و شکل و رنگ آن در جاهای مختلفی استفاده می کنند: مثلاً در دکوراسیون به خاطر رنگ تقریباً طلایی رنگش، در مهمات جنگی، در جاهایی که به اصطکاک کم نیاز باشد (مثل مغزی قفل‌ها)، و مخصوصاً بخاطر خاصیت آکوستیکی در سازهای موسیقی (مثل هورن).
برنج رنگی تقریباً زرد دارد که شبیه به رنگ طلا است. برنج در برابر کدر شدن و لکه‌دار شدن هم مقاومت دارد، یعنی دیرتر اکسایش می یابد. برنج از مدت ها پیش حتی قبل از تاریخ شناخته شده بود؛ در آن زمان که انسان هنوز فلز روی را نمی شناخت با ذوب کردن مس همراه با کالامین (سنگ معدن فلز روی) برنج تولید می کرد. برنج معمولاً قابلیت چکش‌ خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و تقریباً دمای ذوب آن بین ۹۰۰ تا ۹۴۰ درجه سانتی‌گراد است . البته سختی و نرم بودن آن می تواند با تغییر نسبت مخلوط مس و روی تغیر کند.
مس داخل برنج (از طریق اثر اولیگودینامیک) خاصیت میکروب‌ کشی به آن می‌دهد. به‌همین خاطر از برنج به عنوان دستگیره و دیگر فلزات رایج در بیمارستان‌ها استفاده می‌کنند. امروزه تقریباً ۹۰٪ از فلزات برنج بازیافت می شوند، چون فلز برنج خاصیت مغناطیسی کمی دارد و به راحتی می توان آن را از فلزاتی که معمولاً با آن ها مخلوط می شود جدا کرد. بدین ترتیب برنج جدا شده را دوباره بازیافت می کنند. چگالی متوسط برنج ۸٫۴ گرم بر سانتی‌متر مربع است .
ورشو آلیاژی است از مس و نیکل و روی. ورق روشو جلایی مانند نقره دارد. در برابر زنگ‌ زدگی مقاوم است . این آلیاژ در اروپا به «نقره نیکلی» یا «نقره آلمانی» معروف است . ظاهرا چون ورشو اولین بار از کشور لهستان به ایران آمد، در ایران بنام پایتخت لهستان ورشو نام گرفت . چینیان این آلیاژ را از قرن‌ها پیش می‌شناختند. در قرن نوزدهم در اروپا روش ساختن آن بدست آمد. در ایران سماور‌هایی که از ورشو ساخته می‌شد، به ویژه نوعی که در بروجرد ساخته می‌شد شهرت داشت و به «سماور ورشو» مشهور بود.
در این پروژه، ترکیب شیمیایی آلیاژ برنز را به طور کیفی بررسی می کنیم.

آلیاژ برنز ‏‎(Bronze Alloy)‎‏ از ترکیب مس با عناصری همچون قلع ، آلومینیوم ، منگنز و یا فسفر تولید ‏می شود. این آلیاژها خواص مطلوبی مثل استحکام زیاد، مقاومت به ‏سایش و مقاومت خوبی به خوردگی در آب دریا دارند.‏

از موارد مصرف این آلیاژ می تواند به موارد زیر اشاره کرد:
طلا و جواهرسازی

زیورآلات:
انگشتر‎ • ‎تاج‎ • ‎پای برنجین (پابند‎) • ‎دست‌بند‎ • ‎دکمه سرآستین (دکمه ‏سردست‎) • ‎زنجیرابزار‎ • ‎ساعت‎ (‎جیبی‎) • ‎سگک‎ • ‎النگو‎ • ‎سنجاق سینه‎ • ‎سنجاق کراوات‎ • ‎سوزن ‏کراوات‎ • ‎گردن‌بند‎ •‎گوشواره‎ • ‎نیم‌تاج

ساخت:
پیشه‌ها
جواهرسازی‎ • ‎طلاکاری‎ • ‎طراح جواهر‎ • ‎ساعت‌ساز‎ • ‎گوهرشناسی‎ • ‎نقره‌کاری
فرآوری
آب‌طلا‎ • ‎روکش‌دهی فلزی‎ • ‎حکاکی‎ • ‎خمیر فلز‎ • ‎دامله‌سازی‎ • ‎ریخته‌گری‎ • ‎سیم‌پیچی‎ • ‎صیقل‌کاری‎ • ‎فیروزه‌کوب‎ • ‎قلم‌زنی‎ • ‎کنده‌کاری‎ • ‎لحیم‌کاری‎ • ‎لعاب‌کاری • مخراج‌کاری •ملیله‌کاری
ابزار
انبردست رسم‎ • ‎پروانه‎ • ‎چکش‎ • ‎سنبه‎ • ‎سوهان‎ • ‎صفحه رسم‎ • ‎صیقل‌دهنده

مواد:
طلا • پلاتین • پالادیم • رودیم • نقره
الکتروم • زر تاج • نقره استرلینگ • طلای سفید • نقره بریتانیا • تومباگا
برنج • برنز • تیتانیم • فولاد ضد زنگ • مس • مسوار • تنگستن
سنگ‌های قیمتی• آمیتیست • ابسیدین • اپال • الکساندریت • الماس • تانزانیت • تورمالین • دیوپسید • چشم‌ببری • زبرجد • زبرجد هندی • زمرد •زمرد دریایی • سنگ باباغوری • سنگ خورشید • سنگ دلربا • سنگ لیمو • سنگ ماه • سودالیت • عقیق • عقیق جگری • فیروزه • کوارتز • گوشنیت •لاجورد • لعل • مرمر سبز • یاقوت سرخ • یاقوت ارغوانی • یاقوت کبود • یشم • یشم سبز
شبق • کهربا • کوپال • گوش دریا • مرجان سرخ • مروارید

واژگان:
نگین • قیراط • عیار • بدلیجات • قفل جواهرات

آلیاژها - جلسه دوم
روش کار
1- قطعه کوچکی از آلیاژ برنز را روی یک بوته چینی قرار دهید و در کمترین مقدار اسید نیتریک رقیق حل کنید. تحت حرارت به ترکیبات نیتراته می رسید.
2- رسوب نیتراته را در هیدروکلریک رقیق حل کنید. و از داخل  محلول گاز هیدروژن سولفید را عبور دهید.
3- ترکیبات سولفیدی به دست آمده اگر حاوی مس باشند در آمونیوم سولفید حل نمی شوند و اگر حاوی قلع باشند حل می شوند. رسوب به دست آمده را صاف کنید.
4- رسوب را در اسید نیتریک رقیق حل کنید. سپس به آن آمونیوم هیدروکسید اضافه کنید  تا رنگ ابی در محلول ایجاد شود.
5- سپس اسید هیدروکلریک و پودر آهن به آن اضافه کنید. سپس به آن جیوه کلرید اضافه کنید تا رسوب قلع کلرید حاصل شود.

سوالات
1. نام هر یک از رسوب های به دست آمده چیست؟


بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان
تهیه: مینا رزقی و شایان فروزنده دل - تنظیم: زینب شاه مرادی
تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین