SÜNEKLIK: ÖZELLIKLER, ÖRNEKLER, DENEYLER - KIMYA - 2025

Süneklik onları streç stres deforme sağlayan malzemelerin tescilli teknolojidir; yani, iki ucunun, uzun bölümün ortasında bir noktada ani bir kırılma olmaksızın ayrılmasıdır. Malzeme uzadıkça kesiti azalır ve incelir.

Bu nedenle, sünek malzemeler mekanik olarak diş benzeri şekillerde (iplikler, kablolar, iğneler vb.) İşlenir. Dikiş makinelerinde, iplikler sarılı bobinler sünek malzemelerin ev yapımı bir örneğini temsil eder; aksi takdirde tekstil elyafları karakteristik şekillerini asla alamazlardı.

Kaynak: Flickr aracılığıyla Emilian Robert Vicol.

Malzemelerde sünekliğin amacı nedir? Alet, takı, oyuncak yapmak için uzun mesafeleri veya çekici tasarımları kapsayabilme; veya elektrik akımı gibi bazı sıvıların taşınması için.

Son uygulama, malzemelerin, özellikle metallerin sünekliğinin önemli bir örneğini temsil etmektedir. İnce bakır teller (üstteki resim) iyi elektrik iletkenleridir ve altın ve platinle birlikte birçok elektronik cihazda çalışmalarını sağlamak için kullanılırlar.

Bazı lifler o kadar incedir (sadece birkaç mikrometre kalınlığında) ki "altın saç" şiirsel deyimi gerçek anlamını kazanır. Aynı şey bakır ve gümüş için de geçerli.

Gelen gerilme kuvvetine karşı koymak için moleküler veya atomik bir yeniden düzenleme olmasaydı, süneklik olası bir özellik olmazdı. Ve eğer olmasaydı, insan kabloları, antenleri, köprüleri asla bilemezdi ve dünya elektrik ışığı olmadan karanlıkta kalırdı (sayısız başka sonuca ek olarak).

Süneklik nedir?

Dövülebilirliğin aksine, süneklik, daha verimli yapısal yeniden düzenlemeyi garanti eder.

Neden? Çünkü gerilimin yattığı yüzey daha büyük olduğunda, katının moleküllerini veya atomlarını kaydırmak, tabakalar veya plakalar oluşturmak için daha fazla yolu vardır; stres gittikçe daha küçük bir kesitte yoğunlaştığında, moleküler kaymanın bu kuvvete karşı koymak için daha verimli olması gerekir.

Tüm katı maddeler veya malzemeler bunu yapamaz ve bu nedenle çekme testlerine tabi tutulduklarında kırılırlar. Elde edilen kırılmalar ortalama olarak yataydır, sünek malzemelerden olanlar ise gerilmenin bir işareti olarak konik veya sivri uçludur.

Sünek malzemeler de bir gerilme noktasını aşabilir. Isı, moleküler kaymayı teşvik ettiği ve kolaylaştırdığı için (birkaç istisna olmasına rağmen) sıcaklık artırılırsa bu artırılabilir. Daha sonra bu slaytlar sayesinde bir malzeme süneklik gösterebilir ve dolayısıyla sünek olabilir.

Bununla birlikte, bir malzemenin sünekliği, nem, ısı, safsızlıklar ve kuvvetin nasıl uygulandığı gibi diğer değişkenleri de kapsar. Örneğin, yeni erimiş cam sünektir ve iplik benzeri şekiller benimser; Ancak soğudukça kırılgan hale gelir ve herhangi bir mekanik etkiyle kırılabilir.

Özellikleri

Sünek malzemeler, moleküler düzenlemeleriyle doğrudan ilişkili kendi özelliklerine sahiptir. Bu anlamda, özellikleri büyük ölçüde farklılık gösterse de, sert bir metal çubuk ve ıslak bir kil çubuk sünek olabilir.

Bununla birlikte, hepsinin ortak bir yönü vardır: kırılmadan önce plastik bir davranış. Plastik ve elastik bir nesne arasındaki fark nedir?

Elastik nesne, başlangıçta sünek malzemelerle meydana gelen tersine çevrilebilir şekilde deforme olur; ancak gerilme kuvveti arttıkça deformasyon geri döndürülemez hale gelir ve nesne plastik hale gelir.

Bu noktadan itibaren tel veya iplik belirli bir şekle bürünür. Sürekli gerilmeden sonra, kesiti o kadar küçük olur ve gerilme gerilimi çok yüksek olur, moleküler slaytları artık gerilmeye karşı koyamaz ve kırılır.

Altın örneğinde olduğu gibi malzemenin sünekliği son derece yüksek ise, 1 gram ile 66 km'ye kadar uzunluklarda 1 µm kalınlığında teller elde etmek mümkündür.

Bir kütleden elde edilen tel ne kadar uzun olursa, kesiti o kadar küçük olur (hatırı sayılır kalınlıkta bir tel oluşturmak için tonlarca altın yoksa).

Sünek metal örnekleri

Metaller, sayısız uygulamaya sahip sünek malzemeler arasındadır. Üçlü metallerden oluşur: altın, bakır ve platin. Biri altın, diğeri pembemsi turuncu ve son gümüş. Bu metallere ek olarak, daha az sünekliğe sahip olanlar da vardır:

-Demir

-Çinko

-Pirinç (ve diğer metal alaşımları)

-Altın

-Alüminyum

-Samaryum

-Magnezyum

-Vanadyum

-Çelik (karbon bileşimi ve diğer katkı maddelerine bağlı olarak sünekliği etkilenebilse de)

-Gümüş

-Teneke

-Kurşun (ancak belirli küçük sıcaklık aralıklarında)

Hangi metallerin gerçekten sünek olduğunu önceden deneysel bilgi olmadan belirlemek zordur. Sünekliği, saflık derecesine ve katkı maddelerinin metalik camla nasıl etkileşime girdiğine bağlıdır.

Ayrıca, kristal taneciklerinin boyutu ve kristalin düzeni gibi diğer değişkenler de dikkate alınır. Ayrıca metalik bağda yani "elektron denizinde" yer alan elektronların ve moleküler orbitallerin sayısı da önemli bir rol oynar.

Tüm bu mikroskobik ve elektronik değişkenler arasındaki etkileşimler, sünekliği çok değişkenli bir analizle iyice ele alınması gereken bir kavram haline getirir; ve tüm metaller için standart bir kuralın olmaması bulunacaktır.

Bu nedenle, çok benzer özelliklere sahip olmasına rağmen iki metal sünek olabilir veya olmayabilir.

Metallerin tane boyutu ve kristal yapıları

Taneler, üç boyutlu düzenlemelerinde gözle görülür düzensizliklerden (boşluklar) yoksun olan cam kısımlarıdır. İdeal olarak, çok iyi tanımlanmış yapılarıyla tamamen simetrik olmaları gerekir.

Aynı metal için her bir tane aynı kristal yapıya sahiptir; yani kompakt altıgen yapıya sahip bir metal olan hcp, hcp sistemi ile kristalli tanelere sahiptir. Bunlar, çekiş veya gerilmeden önce, sanki misketlerden yapılmış uçaklarmış gibi birbirlerinin üzerine kayacak şekilde düzenlenmiştir.

Genel olarak, küçük taneciklerden oluşan düzlemler kayarken, daha büyük bir sürtünme kuvvetinin üstesinden gelmeleri gerekir; büyüklerse daha özgürce hareket edebilirler. Aslında, bazı araştırmacılar, kristal tanelerinin kontrollü büyümesi yoluyla belirli alaşımların sünekliğini değiştirmeye çalışıyorlar.

Öte yandan, kristal yapı ile ilgili olarak, genellikle kristal sistemli metaller (yüzleri ortalanmış kübik veya yüzlerde kübik merkezli) en yumuşak olanlardır. Bu arada, kristal yapıya sahip metaller bcc (vücut merkezli kübik, yüzlerde kübik merkezli) veya hcp, daha az sünek olma eğilimindedir.

Örneğin, hem bakır hem de demir, bir fcc düzenlemesiyle kristalleşir ve her ikisi de hcp düzenlemeleri ile çinko ve kobalttan daha yumuşaktır.

Sıcaklığın metallerin sünekliği üzerindeki etkisi

Isı, malzemelerin sünekliğini azaltabilir veya artırabilir ve istisnalar metaller için de geçerlidir. Bununla birlikte, genel bir kural olarak, metaller ne kadar yumuşaksa kırılmadan dişlere dönüştürmek o kadar kolay olur.

Bunun nedeni, sıcaklıktaki artışın metalik atomları titreştirmesi ve dolayısıyla tanelerin birleşmesine neden olmasıdır; yani, birkaç küçük tahıl bir araya gelerek büyük bir tane oluşturur.

Daha büyük taneciklerle, süneklik artar ve moleküler kayma, daha az fiziksel engelle karşılaşır.

Çocuklar ve ergenler için sünekliği açıklamaya yönelik deney

Kaynak: Flickr aracılığıyla Doug Waldron.

Süneklik, onu mikroskobik olarak analiz etmeye başlarsanız son derece karmaşık bir kavram haline gelir. Peki bunu çocuklara ve ergenlere nasıl açıklayacaksınız? Meraklı gözlerine olabildiğince basit görünecek şekilde.

Sakız çiğnemek ve oyun hamuru

Şimdiye kadar erimiş cam ve metallerden söz edildi, ancak başka inanılmaz derecede sünek malzemeler de var: sakız ve modelleme kili.

Sakızın sünekliğini göstermek için, sadece iki kütleyi alın ve onları germeye başlayın; biri sola, diğeri sağa taşınacaktır. Sonuç, elle yoğrulmadıkça orijinal şekline dönemeyecek asılı bir sakız köprüsü olacaktır.

Bununla birlikte, köprünün sonunda kırılacağı (ve zeminin sakızla lekeleneceği) bir nokta gelecek.

Yukarıdaki görüntü, bir çocuğun delikli bir kaba bastırarak hamuru nasıl saçmış gibi ortaya çıkardığını göstermektedir. Kuru macun, yağlı macundan daha az sünektir; Bu nedenle, bir deney basitçe iki solucan yaratmaktan ibaret olabilir: biri kuru kille, diğeri yağla nemlendirilmiş.

Çocuk yağlı solucanın daha kolay kalıplandığını ve kalınlığı pahasına uzunluk kazandığını fark edecektir; Solucan kururken, birkaç kez parçalanması muhtemeldir.

Hamuru ayrıca şekillendirilebilirlik (tekne, kapı) ve süneklik (saç, solucanlar, yılanlar, semenderler vb.) Arasındaki farkı açıklamak için ideal bir malzemedir.

Metallerle gösteri

Ergenler hiçbir şeyi manipüle etmeyecek olsalar da ilk sırada bakır tellerin oluşumuna şahit olmak onlar için çekici ve ilginç bir deneyim olabilir. Süneklik gösterimi, biri diğer metallerle ilerlediğinde daha da eksiksiz hale gelir ve böylece sünekliklerini karşılaştırabilir.

Daha sonra, tüm teller kırılma noktalarına kadar sürekli bir gerilmeye tabi tutulmalıdır. Bununla ergen, sünekliğin telin kırılma direncini nasıl etkilediğini görsel olarak onaylayacaktır.

Referanslar

1. Örnekler Ansiklopedisi (2017). Sünek Malzemeler. Örnekler.com'dan kurtarıldı
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Haziran 2018). Sünek Tanım ve Örnekler. Kurtarıldı: thinkco.com
3. Chemstorm. (2 Mart 2018). Sünek Tanımlama Kimyası. Kurtarıldı: chemstorm.com
4. Bell T. (18 Ağustos 2018). Süneklik Açıklaması: Çekme Gerilmesi ve Metaller. Denge. Thebalance.com'dan kurtarıldı
5. Dr. Marks R. (2016). Metallerde Süneklik. Makine Mühendisliği Bölümü, Santa Clara Üniversitesi. . Kurtarıldı: scu.edu
6. Reid D. (2018). Süneklik: Tanım ve Örnekler. Ders çalışma. Study.com'dan kurtarıldı
7. Clark J. (Ekim 2012). Metalik yapılar. Kurtarıldı: chemguide.co.uk
8. Chemicool. (2018). Altın hakkında gerçekler. Chemicool.com'dan kurtarıldı
9. Bugün Malzemeler. (2015, 18 Kasım). Güçlü metaller yine de sünek olabilir. Elsevier. Kurtarıldı: materialstoday.com