برخی خاصیت ها و کاربردهای فلزات واسطه

در گذشته خواندید...

(e) خاصیت های کاتالیستی فلزات واسطه:

(١) عناصر فلزی که خود به عنوان کاتالیست مورد استفاده اند:

نیکل در صنعت و در فرایند هیدروژن دار کردن برای تهیه مارگارین (روغن گیاهی) به کار می رود. این فلز، به افزایش هیدروژن به یک پیوند دوگانه کربن = کربن آلکن

سرعت بیش تری می دهد. این فرایند، روغن های گیاهی اشباع نشده را به چربی های اشباع شده ای با درجه ذوب شدگی بالاتر تبدیل می کند که به راحتی با یک چاقو پخش می شوند!

(٢) ترکیبات فلزات واسطه در نقش کاتالیست:

 دی اکسید منیزیوم MnO_٢ یک پودر مشکی رنگ است که به آسانی در محلول آبی به پروکسید هیدروژن تجزیه می شود:

که واکنش مفیدی برای تهیه گاز اکسیژن در آزمایشگاه است.

 اکسید وانادیوم V_٢O_٥ به عنوان کاتالیست در تبدیل دی اکسید گوگرد به تری اکسید گوگرد درتولید اسید سولفوریک به کار می رود:

(f) کاربردهای فلزات واسطه و ترکیبات آن ها:

 فلزات واسطه به دلیل خوردگی کم تر و قدرت بیش تر از فلزات قلیایی گروه I مصارف بسیار گوناگونی دارند.

بسیاری از آن ها به صورت آلیاژ (ترکیب فلزی اقلا با یک ماده فلزی یا غیر فلزی) مصرف می شوند.

 قدرت و سختی کاتالیست ها آن ها را در مواد ساختمانی بسیار پرکاربرد می کند.

 ** آهن- Fe:

چدن (فولاد آب دیده) برای روکش دریچه ها مصرف می شود زیرا پوشش بسیار سختی است اما به دلیل داشتن درصد کربن بالا ، شکننده و بی دوام است.

وقتی آهن با ١% کربن آلیاژ شود، فولاد نرم تشکیل می شود که شکننده نیست؛ اما نسبت به چدن، چکش خوارتر و در مقابل خوردگی شیمیایی مقاوم تر است. فولاد نرم برای قوطی های مواد غذایی، بدنه ماشین ها (البته گالولیزه شده و با چند روکش رنگ در نهایت برای بدنه ماشین استفاده می شود) و دستگاه های مختلف دیگر استفاده می شود.

فولاد، آلیاژی است  که بر پایه  آهن و ترکیبی از کربن و برخی  فلزات دیگر است. دستور العمل های بسیار متفاوتی برای ساخت فولاد وجود دارد که برای اهداف ویژه با تغییر دادن  درصد کربن و افزودن فلزات دیگر مثل تیتانیوم برای ساخت زره به کار می رود. آهن و   استیل به دلیل خواص خوب هدایت گرمایی و نقطه ذوب بالا در دیگ های بخار به کار می روند

** کروم - Cr:

 استیل کروم (استیل ضد زنگ؛ مخلوط و ذوب دو فلز آهن و کروم و شاید مقداری نیکل) با خواص خوب ضد خوردگی شیمیایی که برای ساخت کارد و چنگال و دستگاه های تأسیسات شیمیایی به کار می رود.

** مس - Cu:

 آلیاژ برنج (دقت کنید که ترکیب آن با برنز فرق دارد) مخلوط مس و روی است. این آلیاژ از مس (که نرم است) و روی (که شکننده است) مقاوم تر است اما در قالب گیری و برش از برنز چکش خوارتر است.

 مس به تنهایی در سیم کشی برق مورد استفاده است؛ زیرا رسانای خوب الکتریسیته است اما برای ایمنی، این سیم ها را با رساناهای الکتریکی ضعیفی مانند پلاستیک PVC عایق بندی می کنند.

 مس در لوله های آب گرم خانگی هم مورد استفاده است؛ زیرا واکنش پذیری خیلی کمی با آب دارد. بنابراین به راحتی دچار خوردگی و یا پوسیدگی نمی شود.

  در ساخت ماهی تابه ها هم از مس استفاده می شود؛ زیرا با آب واکنش چندانی نمی دهد و پوسیده نمی شود، به آسانی کوبیده می شود و به شکل های مختلف در می آید اما قدرت و استحکام خوبی دارد، دمای ذوب بالایی دارد و رسانای خوب گرماست.

  مس در پوشش سقف منازل نیز کاربرد دارد و با یک رنگ سبز که نقش روکش سطح کربنات بازی را دارد، روی خوردگی و زنگ زدگی تشکیل می شود.

 آلیاژ برنز، ترکیب مس و قلع (Sn) است و از خود مس، محکم تر و در مقابل خوردگی، مقاوم تر است؛ برای همین هم در مجسمه سازی از برنز استفاده می شود.

 ترکیبات مس مانند روش های سنتی، یعنی ترکیب محلول سولفات مس به اضافه آهک برای کشتن شته ها در قارچ کش ها و آفت کش ها به کار می رود.

  آلیاژ مس و نیکل یک ترکیب نقره ای رنگ است که در سکه سازی مورد استفاده است.

** روی - Zn:

روی برای آبکاری فلزی (روکش دادن) آهن یا استیل و محافظت آن ها در مقابل پوسیدگی به کار می رود. لایه روی می تواند به روش شیمیایی (آب کاری الکتریکی) یا فیزیکی با غوطه ور کردن اجسام آهنی یا استیل در حمامی از روی ذوب شده روکش شود.

محلول سولفات روی می تواند به عنوان الکترولیت برای آب کاری الکتریکی یا گالوانیزه کردن اجسام مختلف با یک لایه روی به کار رود.

 روی، نقش الکترود بخشنده در باتری روی - کربن را دارد. این فلز به آرامی با یک اسید ضعیف مثل کلرید آمونیوم واکنش نشان می دهد و انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

کاربرد ترکیبات فلزات واسطه:

ترکیبات فلزات واسطه (اغلب اکسیدهای) مس، آهن، کروم و کبالت در مواد رنگی و کارهای هنری کاربرد دارند و بر روی شیشه، سرامیک یا سفال های لعاب داری که در اطراف خود مشاهده می کنید، رنگ های براقی به وجود می آورند.

·  رنگ های نقاشی: اکسید کروم Cr_٢O_٣ رنگ سبز، اکسید آهن (هماتیت) Fe_٢O_٣ قرمز- قهوه ای، اکسید منگنز MnO_٢ مشکی، هیدروکسید- کربنات های مس (مرمر مالاکیت به رنگ سبز و آزوریت به رنگ آبی) و اکسید تیتانیوم TiO_٢ سفید است.

·  شیشه های نقش و نگاردار: اکسید کبالت CoO آبی، کربنات/اکسید آهن سبز، فلز مس قرمز و اکسید مس CuO فیروزه ای رنگ است.

·  نیکروم (NICHROME) : آلیاژ کروم و نیکل است که نقطه ذوب بالا و مقاومت الکتریکی زیادی دارد، برای همین در سیم های المنتی  وسایل الکتریکی به کار می روند.

·   نیتینول (NITINIOL): تیتانیوم و نیکل، اجزای اصلی تشکیل دهنده آلیاژ نیتینول هستند که در ترکیبات بین فلزی بسیار کاربرد دارند. شکل زیر، فنرهای نیتینولی در دماهای مختلف را نشان می دهد.

· تنگستن در فیلامان لامپ های برق به کار می رود؛ زیرا نقطه ذوب آن بسیار بالاست. در شکل زیر انواعی از فیلامان های استاندارد تنگستن را می بینید.

·  فلزات واسطه ای مانند پلاتین و رودیوم نقش کاتالیست فلزی در اگزوز ماشین را دارند. این فلزات، مونوکسید کربن و اکسید نیتروژن تولید شده در اگزوز را کاهش می دهند.

·  فلزات درخشان، براق و نسبتا بی اثر مس، نقره و طلا در جواهرسازی به کار می روند.

مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه و تنظیم: خدیجه آلچالانلو