25.Қолданылуына байланысты металл платина материалын таңдау және салаларын сипатта?

Платина(лат. Platіnum),  асыл металдар тобына жатады. балқу t – 1769°С, қайнау t – 390

Платина асыл металдар тобына жатады. Табиғатта орнықты 6 изотопы: екі радиоактивті 190Pt, 192Pt, және төрт тұрақты 194Pt, 195Pt, 196Pt, 198Pt, бар. Таза күйінде алғаш рет 1803 жылдан ағылшын ғалымы У.Х. Волластон (1766 — 1828) алған. Платинаның жер қыртысындағы салмақ мөлшері 5107%. Табиғатта саф Платина мен оның маңызды қосылыс-тары: поликсен, ферроплатина, сперрилит (PtAs), куперит (PtS), бреггит (Pt,Pd,Nі)S кездеседі. Платина күмістей ақ түсті металл, тығыздығы 21,45г/см3 (25^oС-та), балқу t 1872^оС, қайнау t 3872100^оС; жұмсақ, жайылғыш, созылғыш. Тотығу дәрежелері +2, +4 кейде +1, +3, +5, +6. Ауада тұрақты, химиялық инертті, бөлме температурасында патша арағы және броммен әрекеттеседі. Қатты қыздырғанда концентрлі HNO₃ пен H₂SO₄-те еріп, 400 — 500^oС-та галогендермен, P, S, C, Sі, Se, т.б. әрекеттеседі. Платинаны алу үшін алдымен кентасты құмнан тазартып, патша сұйықтығында ерітеді. Ерітіндіні NH₄Cl-мен (NH₄)₂[PtCl₆]-ға тұндырып, осы тұзды таза сутек ағынында алдымен 600^oС температурада тотықсыздандырады. Платина электродтар, термометр, коррозияға тұрақты ыдыстар, химиялық аппараттар жасауда, катализатор ретінде, тұздарды химиялық талдауда қолданылады.Платина негізгі тау жыныстарымен бірге кездеседі, яғни магмалық , өте сирек те болса гидротермалық . Сонымен қатар оныд шашыранды кендері де бар. қазіргі уақытта платинадан өте бағалы химиялық ыдыстар жасайды, тіске салады т.Ірі кендері Оралда, Сібірде, Оңтүстік Америкада, Оңтүстік Африкада бар.

26.Сирек кездесетін элементтерді және мишметаллдарды таңдау қандай принциптерге негізделген? Сирек металдар – табиғатта аз кездесетін, шашыранды әрі өндірілуі қиын металдар. Физика-химиялық қасиеттерінің, өндіру технологиясының ұқсастығына, тағы басқа ерекшеліктеріне қарай сирек металдар жеңіл, баяу балқитын, шашыранды, жерде сирек кездесетін және радиоактивті түрлерге бөлінеді. Жеңіл сирек металдарға: литий, рубидий, цезий және берилий жатады. Олардың тығыздығы 0,54 — 1,87 г/см³ аралығында болады және химиялық активтілігі жоғары. Баяу балқитын сирек металдарға: титан, цирконий, гафний жатады. Бұлардың балқу температурасы жоғары. Шашыранды сирек металдар көбінесе басқа элементтер минералдарының құрамындағы қоспалар ретіде кездеседі. Оларға: индий, германий, селен, рений т.б.жатады. Жерде сирек кездесетін сирек металдарға: лантан, натрий, скандий жатады. Олар химиялық қасиеттерінің ұқсастығымен сипатталады. Радиоактивті сирек металдарға: франций, радий, уран, торий т.б.жатады. Сирек металдар тікелей қорытылмай, таза химиялық қосындылары тотықсыздындыру арқылы кешенді түрде өндіріледі. Скандий мен лантанойдтардың химиялық қасиетіне тоқталатын болсақ: бұл элементтердің химиялық активтілігі жоғары температурада байқалады. 300-400 °C қыздырғанды бұлар сутекпенде әрекеттесіп RH₃ и RH₂, бұл жердегі R сирек кездесетін элементтің атомын көрсетеді. Бұл байланыстар өте мықты және тұзды қасиет көрсетеді. Жерде сирек кездесетін элементтерді техника салаларында көп қолданады, соның ішінде: радиоэлектроника, құрылғы жасау, атомдық техникада, машина құраствру және т.б. Әйнек өнеркәсібінде оксид ретінде немесе басқа қоспа ретінде La, Ce, Nd, Pr кеңінен қолданылады. Бұл элементтер әйнектің мөлдірлігін арттырады. Сонымен қатар химиялық өнеркәсіпте лак, бояу, пигмент өндірісінде де алатын орны ерекше. Басқа да қолданылу аясына тоқталатын болсақ: мысалы литий - зарядталатын кішкентай әрі сыйымдылығы үлкен батарея алуға мүмкіндік береді, ниобий - токтың тығыздығы жоғары өткізгіш материал алуға, гафний – коррозияға, ыстыққа төзімді құймаларды алуда қолданылады. Қазіргі таңда бұл сирек элементтердің басқа да қасиеттері ашылып, қолданылу аясы кеңейіп жатыр. Алайда бағасының қымбат болуы кең қолданысқа енуіне кедергі келтіреді. Бұл металдарды таңдау принциптеріне төменде тоқталатын боламыз. Мишметалл немесе металл қоспасы деп те аталады – құрамында шамамен 45-50 % цезий, 20-25 % лантан, 15 % неодим, 10 % сирек кездесетін элементтер мен темірден тұратын сирек кездеетін элементтердің құймасы. Алғаш рет 1885 жылы Карл Ауэр фон Вельсбах ашқан. Мишметалл көбіне металлургияда кең қолданыста. Алу жолына келетін болсақ: хлоридтен миштемалл алу үшін 12 Вт қысым, 1300 А ток күші, 15-27 А/ см² катод тығыздығы, 3-4 А/ см² анод тығыздығы, 800-900°C қажет. Электролиз 800-850°C –да BaF₂, LiF қосу арқылы жүргізіледі. Көбіне мишметалл алуға арналған ванналар болат сосудтардан тұрады. Сосудтың өзі (темір немесе көміртекті блок, чугунный тигель) катод рөлін атқарады. Ал анод ретінде көміртекті немесе графитті стерженьдер қолданылады. Мишметаллды шойын, алюминий, болат, магний, мыс, титан негізіндегі түсті металл құймаларын тотықсыздандыру және модификациясында қолданады. Мишметалл қосу құйманың қасиетін жақсартуға зор ықпал етеді. Темір құймаларын күкірт, оттек, басқа да қоспалардан тазалау үшін легирлейтін элемент ретінде қосылады. Және де алюминий құймаларына мишметалл қоссақ оның үзілуге төзімділігін, ыстыққа төзімділігін, дірілге қарсылығын жоғарылатады және электр қарсылығын жоғарылатпай пластикалық қасиетін арттырады. Никель құймаларына қоссақ, олардың тотығуына жоғары температурада қарсылығын арттырады. Магний құймаларына 3% мишметалл мен 1 % цирконий қоссақ олардың аққыштыққа қарсылығы артады. Қара металлургияда мишметалл мен ферроцерий беріктігі жоғары шойын мен төменгі температураға төзімді болат маркаларын алуда кең қолданылады. 1 т шойынға 4 кг ферроцерийдің магниймен құймасын қоссақ, шойын беріктігі 2 есе артады. Мұндай шойынды болат орынына пайдаланса болады. Мишметалл маркасы: МЦ50ЖЗ, МЦ50Ж6 деп белгіленеді. Мұндағы: М- мишметалл, Ц- 50% церий, Ж- 3% немесе 6 % темір. Және мишметаллды мыс құймаларын қатайту үшін де қолданады. Гадолиний элементі концентрациясы 5% қосылса құйманың мықтылығымен аққыштық шегін жоғарылатады. Мишметалл құрамындағы неодим екйбір болат маркалары үшін лигерлеуші қоспа ретінде әсер етеді. Неодим магний құймаларының механикалық қасиетіне әсер етеді. Лантан, цериймен салыстырғанда аққыштыққа қарсылығы мен пластикалық қасиетіне өте жақсы әсер етеді. Неодимды сұйық күйінде плутонийды сұйық ураннан экстракциялау үшін қолданады. Кей кезде мишметаллға атмосфера коррозиясына төтеп беру үшін стабилизатор ретінде магнийді отырғызады. Темір құймаларына мишметаллды алюминий, магний, кремний тәріздес тотықсыздандырғыштармен бірге отырғызса мишметалымыз дисульфуратор ретінде қызмет атқарады. Дисульфуратор әрекеті ретінде сирек металдардың шлак ретінде шығатын сульфидінің бөлінуі түсіндіріледі. Ланцерап – мишметалдың бір түрі. Құрамында 27% лантан, 47% церий бар. Электронды лампалар өндірісінде мишметаллды барий тәрізді әрекет ететін геттер ретінде қолданады. Ал нихромға 0,35 % мишметалл қоссақ 1000 градуста жұмыс жасау қабілеттілігі 10 есеге артады Енді осы сирек меалдар мен мишметаллдарды таңдауға тоқталаты болсақ, жалпы материалды таңдаудың негізгі жеті принципі бар: 1. Бұйымның немесе детальдың жұмыс шартын анықтау; 2. Берілген шартта жұмыс істейтін материалдың класын анықтау; 3. Талап етілген қасиеттер мен қажетті құрылымдарын зерттеу; 4. Материалдың алу технологиясы және өңделуін сипаттау; 5.Қолдану ерекшелігін анықтау; 6. Барлық мүмкін болатын шарттарды қарастыру; 7. Экономикалық мақсатта тиімділігін бағалау. Жалпы сирек металдарды бұйым жасауда қолдану қымбатқа түседі әрі бұл металдарды тауып өндіріске қосуда оңай шаруа емес. Алайда қазіргі таңда, жаңа өндіріс салалары дамып келе жатқан кезде, бұл элементтерден өте жеңіл, өте төзімді, ыстыққа аса төзімді, жоғары сапалы конструкционды материалдарды жасау осы сирек элементтердің көмегімен жүзеге асады. Барлық қор және энергия сақтау технолгоиялары сирек металдарсыз жүзеге аспайды. Мысалы құрамында 0,03-0,07% ниобий және  0,01-0,1% ванадий бар төмен легирленген болатты таңдау арқылы көпірлер, көп қабатты үйлер, газ және мұнай құбырларын салуда құрылғылардың салмағын 30-40% төмендетуге болады. Және осының әсерінен құрылғылардың жұмыс істеу ұзақтығы 2-3 есе өседі. АҚШ осы сирек элементтерді пайдалану арқылы жасаған электрондық аппаратурамен энергия үнемдейтін құрылғылары арқылы жарықтандыруға кететін 420 млрд.кВт/сағ электр энергиясының 50% үнемдеуді көздеп отыр. Жапония және АҚШ.та құрамында иттрий, европий, тербий бар люминофорлы лампалар ойлап табылған.осы лампалар арқылы электр энергиясының шығыны 2-3 есеге азаяды. Скандий өзінің ерекше қасиеттерінің арқасында авиация, ракета және лазер техникаларында кең сұранысқа ие болып отыр. Магниттік металдан тұратын компьютердің дисктерін, гибридті көліктердің қозғалтқышын жасауда неодим ұолданылады. Неодимнің теллурид, висмут селенидінен жасалған термоэлектрлі материалдардың мықтылығын бірден арттыратын қасиеті бар. Неодим оксиді әйнекткр шығаруда да кеңінен қолданылады. Әйнектің түсіне қарай люстра мен ыдыстар жасауда, күннен қорғайтын көзілдірік жасауда, лазерлік стерженьдер жасауда қолданылады. Қазіргі өндірісте неодим лантанойдтарға жататын ең көп сұранысқа ие металдың бірі. Осы металл көмегімен болатты және құймаларын лигерлейді. Және титанның механикалық төзімділігін 1,5 есе жоғарылатындығы дәлелденген. Ал индийге тоқталатын болсақ металлдардың бетіне коррозияға қарсы жабынды ретінде қолданылады. Микрочиптер мен көк светодтодтарда галий қолданылады. Галий мен индийдің жартылай өткізгішті байланыстарын фото элементтер жасауда пайдаланады. Және осы екеуінің қосындысы телефон дисплейлерін жасағанда оған ерекше әдемілік береді. Тантал – соғылымды, тығыз металл. Ол арнайы құймаларға қосылады, әсіресе электр вакуумді аппаратура жасауда кеңінен қолданылады. Осындай жоғары сапалы өнімдер алуымыз, одан әрі экономикалық дамуымыз үшін осы элементтерді, мишметаллдарды тиімді пайдаланып, әлі белгісіз қасиеттерін толық ашып алуымыз қажет. Осы элементтерді қосу тез кескіш болаттардың сапасын жоғарылатады, мишметаллды отырғызу күкірттен, азоттан тазалайды, ыстыққа төзімді болаттардың механикалық қасиетін, коррозияға төзімділігін арттырады. Демек таңдау принциптеріміз осы мишметалл мен сирек кездесетін элементтеріміздің қасиеттері мен металдарға әсеріне негізделген. Олардың қасиетін біле отырып, өзімізге қажетті қоспаны таңдап ала аламыз.

27.Арнаулы қорытпалар мен материалдар олардың алу әдістерін және қолдану салаларын сипатта.Қорытпалар — екі немесе одан көп құраушылардан құралған (химиялық дербес заттар) балқымалардың қатаюы нәтижесінде түзілетін денелер. Металдық қорытпалар — тек қана металдан не болмаса құрамында аз мөлшерде бейметалдық заттар қоспасы бар металдан тұруы мүмкін.Материалдар – өнімді дайындау және өндіріске қызмет көрсету үшін көбінесе еңбек заты ретінде пайдаланылатын әр түрлі заттай элементтер. Өнім тікелей солардан дайындалатын негізгі материалдар және кәсіпорынның өндірістік пайдалану мұқтаждары үшін пайдаланылатын көмекші материалдар (мысалы‚ жағар май) түрлеріне бөлінеді. Олардың жүйелендірілген тізбесін номенклатура деп атайды. Материалдар әрбір өндірістік циклде толық пайдаланылып‚ өзінің құнын дайын өнімге көшіреді‚ сондықтан айналым құралдарына жатқызылады. Өнеркәсіптің өңдеуші салаларында олардың өнімнің өзіндік құнындағы үлес салмағы елеулі, сондықтан оларды ұдайы үнемдеу талап етіледі. Кен өндіруші салаларда негізгі материалдар болмайды‚ өйткені мұнда табиғат заты еңбек заты болып табылады. Материалдардың пайдаланылу деңгейін бағалау үшін бұйымның меншікті материал сиымдылығының көрсеткіштері‚ материалдардың пайдаланылу және қолданылғыштық коэффициенті‚ т.б. қолданылады. Отын мен электр энергиясы да материалдарға жатқызылады.Металдар таза түрде конструкциялық материалдар ретінде өте сирек колданылады. Механикалық қасиеттерін жоғарылату үшін немесе қажет қасиеттер беру үшін оларды басқа-металдармен немесе металл емес заттармен бірге балқытып, қорытпалар алады. Олардың негізгі элементі металл болуы керек. Металл қорытпалары таза металга қарағанда арзандау, механикалық қасиеттері жоғары және көбінесе бойында өте бағалы химиялық және физикалык қасиеттері болады. Олар көбінесе жақсы технологиялық, мысалы кесу аспаптарымен жақсы өңделуі, пісірілгіштігі, соғу мен өңделуі және құйылу қасиеттерімен сипатталады. Қорытпа дайындаудын басқа да тәсілдері: біріктіріп пісіру, электролиздеу, возгонкалау және тағы басқалар болуы мүмкін.Қорытпалар теориясының негізгі ұғымдарына жүйе, компонент және фаза жатады.

Жүйе деп белгілі жағдайда (температура, қысым) бакылау және зерттеу үшін таңдап алынған металдар мен металл қорытпаларып айтады. Жуйе жай және күрделі болады, таза металл — жай жүйе, ал химиялық қосылысты қорытпалар — күрделі жүйе.Комионент деп жүйе қүрамының тәуелсіз бөлшегін айтады. Қорытпаларда компонент ретінде химиялық элементтер мен химиялык қосылыстар болуы мүмкін. Мысалы, Рb - Сb жүйесіндегі компоненттер — қорғасын мен сүрме, Аl — Мg- Sі жүйесіндегі компоненттер — алюминий мен Мg Sіхимиялық қосылысы.Фаза деп жүйенің басқа бөліктерінен белгілі шекарамен шектелген біртекті бөлігін айтады. Фаза өз шекарасынан өткенде, оның қасиеті күрт өзгереді. Фазалар қатты, сұйық және газ түрінде болады. Мысалы, таза металл кристалданғанда, жүйеде екі: сұйық (балқытылған металл) және қатты (қатайған металдың түйірі) фаза болады.Бейметал қорытпалар — бейметалдық заттардан, мыс., табиғи (гранит, гнейс, базальт) және жасанды силикаттар (шыны, қождар), тұздар мен органикалық заттар қорытпаларынан тұрады.Қорытпаларды пісіру, электролиздеу, қатты күйінен бірден буға айналдыру (возгонка) әдістерімен де алуға болады. Әр түрлі құраушыларды араластырып қорыту әдісі көп тараған. Көптеген Қорытпалардың кейбір түрлері ерте заманнан пайдаланылып келеді (қ. Қола).

Қорытпалар,негізі темір,мыс, алюминий, магний, титан, қорғасын мен қалай  қорытпаларға бөлінеді. Негізі темір болатын қорытпалар болат пен шойын болып табылады. Негізі мыс болатын қорытпаларға жез бен қола жатады. Жез – мыс пен мырыштың қорытпасы, қола – мыстың мырыштан өзге барлық құраушылармен қосылған қорытпасы. Алюминий қорытпалары беріктігінің жоғарылығымен, инерциялық және динамикалық күшке қарсылық жасау қабілетінің жоғарылығымен ерекшеленеді; басым көпшілігінің коррозияға төзімділігі, жылу және электр өткізгіштігі жоғары болады. Сонымен қатар алюминий қорытпалары деформацияланатын, құйылатын, жентектелетін болып жіктеледі. Магний негізіндегі қорытпалар тығыздығының төмендігімен, жақсы өңделгіштігімен және соққы күшін қабылдау қабілеттілігімен құнды материал қатарына жатады. Магний қорытпалары ұшақ пен авиақозғалтқыштардың көп күш түсетін бөлшектерін (компрессорлар мен құралдардың қораптарын, картерлерді, шасси фермаларын, басқару колонкаларын, т.б.) жасау үшін қолданылады.Титан қорытпалары авиацияда, ракета техникасында, кеме жасауда химияда және басқа да өнеркәсіп саласында кеңінен қолданылады. Титан қорытпалары дыбыстан жылдам ұшатын ұшақтардың сыртын қаптауда, реактивті қозғалтқыш құралымдар тетіктерін, ракета қозғалтқыштарының екінші және үшінші сатысының корпустарын, сығылған және сұйытылған газдарға арналған баллондар және шар баллондар жасау, теңіз кемелерін, сүңгуір қайықтарды және торпедоларды қаптау, т.б. жасау үшін қолданылады. Қорғасын немесе қалайы негізінде дайындалатын антифрикц. қорытпалар баббиттер деп аталады. Қорытпалардың қасиеті олардың химиялық құрамы мен құрылымына, яғни қорытпа фазаларының өзара әсерлесуі мен араласуына тікелей тәуелді. Қорытпалар, негізінен, екі немесе бірнеше қатты фазалардан құралған біртексіз қоспалар және жалғыз ғана қатты фазадан тұратын біртекті қорытпалар болып екі түрге бөлінеді. Біртекті қорытпалар қатты ерітінділерге және химиялық қосылыстарға ажыратылады (қ. Қатты ерітінділер). Екі немесе көп фазадан тұратын эвтектик. (жеңіл балқитын) қорытпалар электрлік қорғауыштар, дәнекер, баббит жасауға, т.б. мақсаттар үшін пайдаланылады.Баяу балқитын қорытпалар - темірдің балқу температурасынан (1539°С) жоғары температурада балқитын қорытпалар. Баяу балқитын қорытпаларНегізі титан, тантал, ванадий, хром, цирконий, ниобий, молибден, вольфрам сияқты баяу балқитын металдар немесе олардың металл емес элементтермен қосылысынан құралады. Мысалы, кейбір баяу балқитын қорытпалардың балқу температурасы мынадай: MоSі2 - 2000°C, ZrO2 - 2700°C, TіC - 3140°C, TaC - 3900°C. Олар ыстыққа төзімді материалдар ретінде қолданылады. Титанның қорытпалары өте жоғары температураға (3140°C) ұзақ уақыт шыдайды. Мұндай қорытпалардан ғарыштық техника бөлшектері, ыстыққа төзімді лабораториялық ыдыстар, тағы басқа жасалады. Цирконий қосылыстарының маңыздысы - цирконий диоксиді. Ол ыстыққа (2700°C) және химиялық әсерге төзімді болып келеді. Сондықтан одан ыстыққа төзімді бұйымдар (мысалы, тигель, балқуы қиын шыны, зертас, эмаль) дайындалады. Қазақстанда баяу балқитын қорытпаларды зерттеумен Металлургия және кен байыту институты айналысады. Онда титанның оксиді мен петрохлоридін алу мен тазалау, титан өндірісіндегі шала өнімдерден ілеспе элементтерді бөліп шығару технологиясы жасалынып, өндіріске (Өскемен титан-магний комб-нда) енгізілді. Сондай-ақ, институтта әр түрлі металлургия шикізатынан ванадий алу әдістері табылды, құрамында алюминий тотығы және ванадийі бар домналық күлдерді гидрохимиялық жолмен қайта өңдеу процесі зерттелді.