ლითონები და შენადნობები იმდენად მჭიდროდ შემოვიდა ჩვენს ცხოვრებაში, რომ ზოგჯერ მათზე არც კი ვფიქრობთ. ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე 4-3 ათასწლეულში მოხდა ადამიანის პირველი გაცნობა ნუგბართან. მას შემდეგ დიდი დრო გავიდა და ყოველწლიურად ლითონის დამუშავება მხოლოდ გაუმჯობესდა.
ამაში დიდი როლი ითამაშა თუთიამ. მასზე დაფუძნებული შენადნობები გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში. ამ სტატიაში განვიხილავთ თუთიის შენადნობებს და მათ როლს ჩვენს ცხოვრებაში.
გარდამავალი მეტალი
ცნობილია, რომ თუთია არის მოლურჯო-თეთრი მყიფე გარდამავალი ლითონი. მოპოვებულია ნახევრადმეტალის საბადოებიდან. სუფთა თუთიის მიღების პროცესი საკმაოდ რთული და შრომატევადია. უპირველეს ყოვლისა, 1-4% თუთიის შემცველი მადანი გამდიდრებულია სელექციური ფლოტაციით. ამ პროცესით მიიღება კონცენტრატები (55% Zn). შემდეგი, თქვენ უნდა მიიღოთ თუთიის ოქსიდი. ამისათვის მიღებული კონცენტრატები კალცინირებულია ღუმელებში თხევად მდგომარეობაში. მხოლოდ დანთუთიის ოქსიდი, შეგიძლიათ მიიღოთ ეს ლითონი მისი სუფთა სახით და ამის გაკეთების ორი გზა არსებობს.
თუთიის მიღება
პირველი ელექტროლიტურია, რომელიც დაფუძნებულია თუთიის ოქსიდის გოგირდმჟავასთან დამუშავებაზე. ამ რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება სულფატის ხსნარი, რომელიც იწმინდება მინარევებისაგან და ექვემდებარება ელექტროლიზს. თუთია დეპონირდება ალუმინის კათოდებზე, რომელიც შემდეგ დნება ინდუქციურ ღუმელებში. ამგვარად მიღებული თუთიის სისუფთავე არის დაახლოებით 99,95%.
მეორე მეთოდი, უძველესი, არის დისტილაცია. კონცენტრატები თბება ძალიან მაღალ ტემპერატურამდე (დაახლოებით 1000 ° C), გამოიყოფა თუთიის ორთქლები, რომლებიც კონდენსაციის შედეგად წყდება თიხის ჭურჭელზე. მაგრამ ეს მეთოდი არ იძლევა ისეთ სიწმინდეს, როგორც პირველს. შედეგად მიღებული ორთქლი შეიცავს სხვადასხვა მინარევების დაახლოებით 3%-ს, მათ შორის ისეთ ღირებულ ელემენტს, როგორიცაა კადმიუმი. მაშასადამე, Zn შემდგომში იწმინდება სეგრეგაციით. 500°C ტემპერატურაზე გარკვეული დროით იცავს და მიიღება 98% სისუფთავე. შენადნობების შემდგომი წარმოებისთვის ეს საკმარისია, რადგან მაშინ თუთია კვლავ შენადნობს იმავე ელემენტებთან. თუ ეს საკმარისი არ არის, გამოიყენება რექტიფიკაცია და მიიღება თუთია 99,995% სისუფთავით. ამრიგად, ორივე მეთოდი იძლევა მაღალი სისუფთავის თუთიის მიღების საშუალებას.
მეტალთა განუყოფელი წყვილი
როგორც წესი, ტყვია არის თუთიის შენადნობებში მინარევის სახით. ბუნებაში, ლითონების ეს განუყოფელი წყვილი საკმაოდ ხშირად გვხვდება. მაგრამ სინამდვილეში, თუთიის შენადნობში ტყვიის მაღალი შემცველობა ამცირებს მის ფიზიკურ თვისებებს, რაც ქმნის მარცვლოვანი კოროზიის ტენდენციას, თუ ისშინაარსი აღემატება 0,007%-ს. ტყვია და თუთია ყველაზე ხშირად ერთად გვხვდება თუნუქის ბრინჯაოსა და სპილენძში.
თუ ამ ორი ელემენტის ევტექტიკაზე ვსაუბრობთ, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ 800°C ტემპერატურამდე ისინი არ ერევიან ერთმანეთს და წარმოადგენენ ორ განსხვავებულ სითხეს. სწრაფი გაგრილების დროს Pb-ის ერთგვაროვანი განაწილება ხდება მარცვლის საზღვრების გასწვრივ მომრგვალებული ჩანართების სახით. თუთია-ტყვიის შენადნობი გამოიყენება საბეჭდი ფირფიტების დასამზადებლად იმის გამო, რომ ის ძალიან სწრაფად იხსნება მჟავაში. ყველაზე ხშირად, ტყვიის მინარევები ამოღებულია თუთიიდან დისტილაციის მეთოდით.
სპილენძის თუთიის შენადნობი
თითბერი არის შენადნობი, რომელიც ცნობილია ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე. იმ დროს თუთია ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი, მაგრამ მადანი ფართოდ გამოიყენებოდა. ადრე თითბერს ღებულობდნენ სმიტსონიტის (თუთიის საბადო) და სპილენძის შენადნობის შედეგად. ეს შენადნობი პირველად მხოლოდ მე-18 საუკუნეში დამზადდა მეტალის თუთიის გამოყენებით.
ჩვენს დროში სპილენძის რამდენიმე სახეობაა: ერთფაზიანი და ორფაზიანი. პირველი შეიცავს დაახლოებით 35% თუთიას, ხოლო მეორე შეიცავს 50% და 4% ტყვიას. ერთფაზიანი თითბერები ძალიან დრეკადია, ხოლო მეორე ჯიში ხასიათდება მტვრევადობითა და სიმტკიცით. ამ ორი ელემენტის მდგომარეობის დიაგრამის გათვალისწინებით, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ისინი ქმნიან ელექტრონული ფაზების სერიას: β, γ, ε. სპილენძის საინტერესო ჯიშია ტომპაკი. შეიცავს მხოლოდ 10%-მდე თუთიას და ამის გამო აქვს ძალიან მაღალი დრეკადობა. ტომპაკი წარმატებით გამოიყენება ფოლადის მოსაპირკეთებლად და ბიმეტალის წარმოებისთვის. მის წინაშეგამოიყენება მონეტების დასამზადებლად და ოქროს იმიტაციისთვის.
თუთია და ფოლადი
თითქმის ყველა სახლში შეგიძლიათ იპოვოთ გალვანზირებული ნივთები: თაიგულები, ქოთნები, მდუღარე წყალი და ა.შ. ყველა მათგანი საიმედოდ არის დაცული ჟანგისაგან თუთიის წყალობით. ფიგურალურად რომ ვთქვათ, რა თქმა უნდა, ფოლადი დაფარულია ამ ლითონით და, ლოგიკურად, შენადნობაზე არ არის საუბარი. მეორეს მხრივ, იმის ცოდნა, თუ როგორ ხდება გალვანიზაცია, საპირისპირო შეიძლება ამტკიცებდეს. ფაქტია, რომ თუთია დნება ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე (დაახლოებით 400 ° C) და როდესაც ის თხევად მდგომარეობაში შედის ფოლადის ზედაპირზე, ის დიფუზირდება მასში.
ორივე ნივთიერების ატომები ძალიან მჭიდროდ არის შეკრული ერთმანეთთან, ქმნიან რკინა-თუთიის შენადნობას. ამ მიზეზით, თამამად შეგვიძლია ვთქვათ, რომ Zn არ არის "დადებული" პროდუქტზე, არამედ "ჩართულია" მასში. ეს შეიძლება შეინიშნოს ჩვეულებრივ საყოფაცხოვრებო სიტუაციაში. მაგალითად, ნაკაწრი ჩნდება გალვანურ ვედროზე. აქ იწყება ჟანგი? პასუხი ცალსახაა - არა. ეს იმიტომ ხდება, რომ როდესაც ტენიანობა შედის, თუთიის ნაერთები იწყებენ დაშლას, მაგრამ ამავე დროს ისინი ქმნიან ერთგვარ დაცვას ფოლადისთვის. ასე რომ, უმეტეს შემთხვევაში, თუთიის ასეთი შენადნობები შექმნილია პროდუქტების კოროზიისგან დასაცავად. რა თქმა უნდა, სხვა ნივთიერებები, როგორიცაა ქრომი ან ნიკელი, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ მიზნებისათვის, მაგრამ ამ პროდუქტების ღირებულება ბევრჯერ მეტი იქნება.
კალის და თუთია
ეს შენადნობი არანაკლებ პოპულარულია, ვიდრე სხვები, რომლებიც უკვე განვიხილეთ. 1917-1918 წლებში ბულგარეთში მას ფართოდ იყენებდნენ სპეციალური ჭურჭლის დასამზადებლად, რომლებიც დიდხანს იკავებდნენ თბილ სითხეს.(თანამედროვე თერმოსების ანალოგები). დღესდღეობით თუთია-კალის შენადნობი ძალიან ფართოდ გამოიყენება რადიო და ელექტრო ინდუსტრიაში. ეს გამოწვეულია იმით, რომ კომპოზიცია Zn-ის შემცველობით 20% კარგად არის შედუღებული და დეპოზიტის გაპრიალება შენარჩუნებულია დიდი ხნის განმავლობაში.
რა თქმა უნდა, როგორც ანტიკოროზიული საფარი, ამ შენადნობის გამოყენებაც შეიძლება. მისი მახასიათებლები ძალიან ჰგავს კადმიუმის საფარს, მაგრამ ამავე დროს ნაკლებად ძვირი.
თუთიის შენადნობების თვისებები
რა თქმა უნდა, ამ მეტალთან დაკავშირებული ყველა კომპოზიცია განსხვავდება ერთმანეთისგან პროცენტული მაჩვენებლით. ზოგადად, თუთიის შენადნობებს აქვთ კარგი ჩამოსხმის და მექანიკური თვისებები. უპირველეს ყოვლისა არის კოროზიის წინააღმდეგობა. ყველაზე მეტად ის ვლინდება მშრალი სუფთა ჰაერის ატმოსფეროში. კოროზიის შესაძლო გამოვლინებები შეიძლება შეინიშნოს ინდუსტრიულ ქალაქებში. ეს განპირობებულია ჰაერში მარილმჟავას ორთქლების, ქლორის და გოგირდის ოქსიდების არსებობით, რომლებიც ტენიანობით კონდენსაციის დროს ართულებენ დამცავი ფილმის ფორმირებას. სპილენძ-კალა-თუთია არის შენადნობი, რომელიც ხასიათდება მაღალი დამცავი თვისებებით. ეს არის ეს შემადგენლობა, რომელიც ყველაზე ნაკლებად მგრძნობიარეა კოროზიის მიმართ, განსაკუთრებით სამრეწველო ატმოსფეროში. თუ ვსაუბრობთ თუთიის ჩამოსხმის თვისებებზე, მაშინ, რა თქმა უნდა, ისინი დამოკიდებულია მის შენადნობ ელემენტებზე.
ასე, მაგალითად, ალუმინი ხდის მათ სტრუქტურას ერთგვაროვანს, წვრილმარცვლოვანს, აკეთილშობილებს მას, ამცირებს რკინის უარყოფით ეფექტს. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი შენადნობის ელემენტია სპილენძი. ეს ზრდის ძალას და ამცირებსინტერკრისტალური კოროზია. სპილენძ-თუთიის შენადნობას აქვს მაღალი ზემოქმედების ძალა, მაგრამ ამავე დროს ნაწილობრივ კარგავს ჩამოსხმის თვისებებს.
თუთიისა და მისი შენადნობების გამოყენების სფეროები
სინამდვილეში, თუთიის შენადნობებისგან დამზადებული ნაწილები საკმაოდ გავრცელებულია ჩვენს დროში. იმისდა მიუხედავად, რომ პლასტმასი ცვლის ლითონის პროდუქტებს, ზოგიერთ შემთხვევაში მათი გაუქმება შეუძლებელია. მაგალითად, საავტომობილო ინდუსტრია არის ინდუსტრია, რომელსაც არ შეუძლია თუთიის შენადნობების გარეშე. ფილტრები, ნაგავსაყრელები, კარბუტერისა და საწვავის ტუმბოს კორპუსები, ბორბლების საფარები, მაყუჩები - ეს ყველაფერი და მრავალი სხვა მზადდება ამ ქიმიური ელემენტის ნაერთების გამოყენებით.
იმის გამო, რომ თუთიის შენადნობებს აქვთ კარგი ჩამოსხმის თვისებები, მათგან ჩამოსხმული სხვადასხვა ფორმის რთული ნაწილები კედლის მინიმალური სისქით. მშენებლობა არის კიდევ ერთი სფერო, რომელშიც ეს შენადნობები შეუცვლელია. ნაგლინი თუთია გამოიყენება გადახურვის, მილებისა და ღარებისთვის. მიუხედავად იმისა, რომ შეინიშნება თუთიის შენადნობების წარმოების შემცირების ტენდენცია, შეუძლებელია მათი წარმოების მიტოვება მასალის შედარებით იაფი და მექანიკური თვისებების გამო.
