پایان نامه ها و مقالات

پایان نامه رایگان درمورد اکسیداسیون، جنگ جهانی دوم، باستان شناسی

دانلود پایان نامه

تأثیر قلیایی‌ها قرار می‌گیرد. سرعت اکسایش کبالت ۲۵ برابر نیکل است. قدرت آن در سفید کردن آلیاژهای مس کمتر از نیکل بوده، ولی مقادیر کمی از آن در آلیاژهای نیکل- مس ته رنگ زرد نیکل را خنثی و آنها را سفید تر می‌کند. این فلز مانند نیکل دیامغناطیس بوده ولی تقریباً دارای ۳ برابر حداکثر نفوذ پذیری آن است. مانند تنگستن دارای خاصیت اضافه کردن سرخ سختی به آلیاژهای برشکاری است. همچنین به میزان بیشتر از نیکل سخت می‌کند به ویژه در مجاورت کربن، در آلیاژها می‌تواند بیشتر از نیکل ترکیبات شیمیایی دهد.
کبالت در جدول تناوبی:کبالت دارای وزن مخصوص ۷۵۶/۸، نقطه ذوبی برابر ۱۴۹۳ درجه سانتی گراد، سختی برینل ۸۶، رسانایی الکتریکی حدود ۱۶ درصد مس است. استحکام کششی کبالت ریختگی خالص ۲۴ کیلوگرم بر میلیمتر مربع، ولی با اضافه کردن۲۵/۰ درصد کربن به ۵/۴۳ کیلوگرم بر میلیمتر مربع افزایش می‌یابد. این فلز در آلیاژهای برشکاری و فولادهای ابزار در آلیاژهای مغناطیسی بکار می‌رود. بیشتر کبالت موجود در کره زمین در سنگ معدنی آن یافت می شود. کبالت نسبتاً دارای فراوانی کمی در پوسته زمین است و در آب های طبیعی، به عنوان سولفین کبالت (CoS) غیر قابل حل، رسوب می کند. اگرچه سطح میانگین کبالت در خاک حدود ppm8است، ولی خاک هایی با مقدار کبالت به اندکی ppm 1/0 و یا به بزرگی بیش از ppm 70 نیز وجود دارد. کبالت به صورت فلز آزاد یافت نمی شود و عموماً در شکل سنگ معدنی یافت می شود. کبالت معمولاً به تنهایی استخراج نمی شود و معمولا به عنوان محصول جانبی فعالیت های استخراج مس و نیکل تولید می شود. مهم ترین سنگ معدن های کبالت شامل کبالتیت، اریتریت، گلوکودوت و اسکاتریودیت است و این فلز معمولا همراه با سنگ معدن های آهن، نیکل، نقره، سرب و مس یافت می شود. تولید کنندگان اصلی کبالت در جهان جمهوری دمکراتیک کنگو، چین، زامبیا، روسیه و استرالیا هستند. این فلز همچنین در فنلاند، آذربایجان و قزاقستان یافت می شود. تولید جهانی آن 17000 تن در سال است.
برخی از خواص آن به صورت زیر است:

شکل 1-3 خواص یون کبالت

جدول 1-1 خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی کبالت
27
عدد اتمی
g.mol -19332/58
وزن اتمی یا عدد جرمی
pm125
شعاع اتمی
30
تعداد نوترون ها
9/8 g.cm-3
چگالی در C˚ 20
g.cm-3 75/7
چگالی مایع در نقطه ذوب
C˚ 1495
نقطه ذوب
C˚ 2927
نقطه جوش
Pm 125
شعاع وان دروالس
Pm 3±126
شعاع کوالانسی
63(+3e) 72 (+2e)
شعاع یونی
8
ایزوتوپ
[Ar] 3d7 4s2
پوسته الکترونی
2، 15، 8، 2
الکترون ها در هر پوسته
فرومغناطیس
حالت مغناطیسی
C˚ 360
دمای کوری
kJ.mol-1 757
انرژی اولین یونیزاسیون
kJ.mol-1 3/1666
انرژی دومین یونیزاسیون

جدول 1-2 خواص حرارتی و الکتریکی کبالت
J.mol-1.K-1 81/24
ظرفیت گرمایی مولی
kJ/mol 06/16
گرمای ذوب
kJ/mol 377
گرمای تبخیر
W.m-1.K-1 100
هدایت حرارتی
m.m -1 .K -1µ 0/13
انبساط حرارتی در C˚ 25
nΩ.m 4/62
مقاومت الکتریکی در C˚ 20

آلیاژهای پایه کبالت عموماً به عنوان آلیاژهای مقاوم به سایش، مقاوم به خوردگی و مقاوم به حرارت (مستحکم حتی در دماهای بالا) مطرح می شوند. بیشتر خواص این آلیاژها از طبیعت کریستالوگرافی کبالت ناشی می شود. اثرات استحکام دهی محلول جامد عناصر کروم، تنگستن و مولیبدن به علت تشکیل کاربیدهای فلزی بوده و مقاومت به خوردگی به علت وجود کروم می باشد. عموماً کامپوزیت های نرم تر و چقرمه تر برای کاربردهای دما بالا، مانند پره های توربین های گازی و تیغه توربین بکار رفته و انواع سخت‎تر برای کاربردهای مقاوم به سایش استفاده می شوند. بیشتر آلیاژهای پایه کبالت از آلیاژهای سه تایی کبالت-کروم-تنگستن و کبالت-کروم-مولیبدن ناشی می شوند، که اولین بار بوسیله24 در شروع قرن بیستم کشف شدند. وی استحکام بالا و طبیعت ضد زنگ آلیاژهای دوتایی کبالت-کروم را کشف کرد و سپس تنگستن و مولیبدن را به عنوان عوامل استحکام بخش قوی در سیستم کبالت – کروم معرفی کرد.

آلیاژهای پایه کبالت مقاوم به سایش
آلیاژ های پایه کبالت امروزی، تفاوت اندکی با آلیاژهای25 دارند. تفاوت اصلی آلیاژ های استلایت جدید، محتوی کربن و تنگستن آنها است (بنابر مقدار و نوع کاربید تشکیل شده در ریزساختار در حین انجماد). محتوی کربن، سختی، داکتیلیته و مقاومت به سایش را تحت تاثیر قرار می دهد. همچنین تنگستن نقش مهمی در این خواص بازی می کند.
آلیاژهای پایه کبالت دما بالا
سالهاست که مصرف عمده آلیاژ های دما بالا، در صنعت توربین های گازی بوده است. در مورد توربین های گازی هواپیما، الزامات اصلی مواد، استحکام دما بالا، مقاومت به خستگی حرارتی و مقاومت به اکسیداسیون می‎باشد.[2]
آلیاژهای پایه کبالت مقاوم در برابر خوردگی
اگرچه آلیاژهای پایه کبالت مقاوم در برابر سایش، دارای مقاومت اندکی به خوردگی در محیط های آبی هستند، ولی آنها بوسیله رسوب کاربید مرز دانه ای، کمبود عناصر آلیاژی حیاتی در زمینه (پس از تشکیل کاربیدها یا رسوبات)، در زمینه ریخته گری و جوشکاری و بوسیله جدایش شیمیایی در ریزساختار، محدود می شوند. آلیاژ های پایه کبالت دما بالا (که معمولاً حاوی تنگستن بیشتر از مولیبدن هستند)، با این مزیت که ریزساختار همگن و محتوی کربن کمتر دارند، دارای مقاومت به خوردگی آبی بیشتری هستند.
برای کاربرد صنعتی نیاز به آلیاژهایی است که مقاومت زیادی در محیط های خورنده آبی از خود
نشان دهند. [2و1]

1-3-1 کاربرد کبالت
کبالت در بسیاری از آلیاژها (سوپر آلیاژهای مورد استفاده در اجزاء توربین گازی موتورهای هواپیما، آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی، فولادهای تندبر، کاربیدهای سمانته) در آهن رباها و وسایل ضبط مغناطیسی، به عنوان کاتالیست برای صنایع شیمیایی و نفتی و به عنوان عامل خشک کننده برای رنگ ها و جوهرها بکار می رود. کبالت آبی یک بخش مهم پالت هنرمندان است و در صنعت چینی، سفال، شیشه کاری منقوش، کاشی و جواهرات مینا، استفاده می شود.
کبالت آلیاژهای مفید بسیاری را تشکیل می دهد. این فلز با آهن، نیکل و سایر فلزات برای تشکیل آلنیکو که یک آلیاژ با استحکام مغناطیسی استثنایی است آلیاژ می شود. کبالت، کروم و تنگستن ممکن است برای تشکیل استلایت که برای کاربردهای دما بالا، ابزار برش تندبر، و قالب‎ها، استفاده می شود، آلیاژ شوند. کبالت در فولادهای مغناطیسی و ضدزنگ نیز بکار می رود. از این فلز برای آبکاری الکتریکی، به علت سختی و مقاومت به اکسیداسیون بالایش استفاده می شود. نمک های کبالت، برای ایجاد رنگ آبی درخشان دائمی به شیشه، سفال، مینا، کاشی و چینی استفاده می شوند. محلول کلرید کبالت، برای ساختن جوهر استفاده می شود. کبالت برای تغذیه بیشتر حیوانات ضروری است. کبالت-60 یک منبع مهم گاما، ردیاب و عامل رادیوتراپی می باشد. به طور کلی می توان کاربرد های کبالت را به صورت زیر طبقه بندی کرد: پیگمنت های رنگ-کاربیدهای سمانته و فولادهای ابزار-سوپر آلیاژهای پایه نیکل-مواد مغناطیسی-منابع اشعه گاما مصنوعی[3]
در بین این کاربردها پیگمنت رنگ بیشترین مورد مصرف کبالت است. در سوپر آلیاژهای پایه نیکل، کبالت در رنج 15-10% وزنی حضور دارد. که استحکام محلول جامد و کاهش انحلال پذیری آلومینیوم و تیتانیوم را فراهم می کند. نقش کبالت در کاربیدهای سمانته فراهم کردن زمینه پیوندی داکتیل برای ذرات کاربید تنگستن می باشد. از نظر تجاری کاربید های سمانته، حاوی کبالت در محدوده 3 تا 25 % می باشند. در موادی که به عنوان ابزار برش بکار می روند، کاربیدهای سمانته با 12-3% وزنی کبالت استفاده می شوند. کبالت که به طور طبیعی فرومغناطیس است در گروه های متعددی از مواد مغناطیسی دائمی، باعث مقاومت در برابر دیامغناطیس شدن، می شود. اینها شامل آلیاژهای کبالت-نیکل-آلومینیوم (که کبالت در محدوده بین 35-5% وزنی است) و آلیاژهای آهن-کبالت (تقریبا 12-5% وزنی) می باشند. [3]

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   منابع پایان نامه ارشد با موضوعقانون مجازات، هتک حرمت، ترک فعل

1- 4 یون جیوه و خواص آن
جیوه که آن را سیماب ( quicksilver ) هم می‌نامند عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Hg و عدد اتمی 80 می‌باشد. جیوه که فلزی سبک ، نقره‌ای ، سمی و جزء عناصر واسطه است، یکی از دو عنصری می‌باشد که در دماهای معمولی اتاق حالت مایع دارند ( فلز دیگر برم است ) و در دماسنج ها، فشارسنج ها و سایر وسایل علمی کاربرد دارد. جیوه عمدتاً بوسیله کاهش از ماده معدنی26 (سولفور جیوه ) بدست می‌آید. [3]

شکل 1-4 یون جیوه و خواص آن

جدول 1-3 خواص اتمی، فیزیکی و شیمیایی جیوه
عدد اتمی
80
جرم اتمی
59/200
نقطه ذوب
C˚ 9/38-
نقطه جوش
C˚ 6/356
رنگ
سفید نقره ای
حالت استاندارد
مایع
گروه
B 2
انرژی یونیزاسیون
Kj/mol 6/1004
شعاع اتمی
Pm 151
شعاع یونی
Nm(+2) 11/0
شکل الکترونی
[Xe] 4f14 5d10 6s2
الکترونگاتیوی
9/1
حالت اکسیداسیون
2 و 1
چگالی
g.cm-3 6/13
دوره تناوبی
6
شماره سطح انرژی یونیزاسیون
6
شعاع کووالانسی
pm 5±132

1-4-1 کاربرد جیوه
بیشترین کاربرد جیوه در ساخت مواد شیمیایی صنعتی و کاربردهای برقی و الکترونیکی است. علاوه بر این‌ها از جیوه در دماسنج ها بخصوص برای حرارتهای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد چون به‌آسانی با طلا تولید آمالگام می‌کند، برای تهیه طلا از سنگ معدن مورد استفاده قرار می‌گیرد از جیوه علاوه بر دماسنج ها در فشارسنج ها ، پمپ های انتشار و بسیاری وسایل آزمایشگاهی دیگراستفاده می‌گردد.
نقطه سه گانه جیوه – 8344/38- درجه سانتیگراد – نقطه ثابتی است که بعنوان معیار در مقیاس های بین‌المللی حرارتی ( ITS-90 ) بکار رفته است.
از جیوه گازی در لامپ های بخار جیوه و تابلوهای تبلیغاتی استفاده می‌شود.
کاربردهای متنوع جیوه : سویچ های جیوه ای، حشره کشها، آمالگامها/ داروهای دندان، باتری های جیوه‌ای برای تولید هیدروکسید سدیم و کلر، الکترود در برخی انواع الکترولیز، باتری ها (پیل های جیوه‌ای) و کاتالیزورها.[3]
جیوه را از زمان های بسیار قدیم در چین و هند می شناختند و آن را در گورهای مصریان که 3500 سال پیش ساخته شده پیدا کرده اند. در بعضی نقاط به صورت قطره از سنگ های معدنی ترشح می شود . سنگ معدن اصلی جیوه سولفید جیوه (HgS) معروف به سینابار است.فلز جیوه از حرارت دادن این سولفید آزاد می شود
جیوه تنها فلزی است که در حرارت معمولی به حالت مایع است هر چند گالیم هم در8/29درجه ذوب می‎شود. جیوه به رنگ سفید نقره و رخشنده 6/13 مرتبه از آب سنگین تر است . در حدود 39- درجه به صورت جسم محکم و شکننده ای منجمد می شودو در حدود 357 درجه به جوش می آید . جیوه در ستون الکتروشیمی عناصر خیلی پایین تر از هیدروژن قرار دارد. بنابراین بیشتر فلزها آنرا از محلول نمکش خارج می کنند کاهنده ی بسیارضعیفی است و کاهلی و کمی استعدادش را برای ترکیب با اکسیژن و ناتوانی برای جایگزینی هیدروژن اسیدهای غیراکسیدکننده به همین حساب می گذارند با وجود این اسید نیتریک و اس
ید سولفوریک گرم و غلیظ طی یک واکنش اکسیداسیون و کاهش با جیوه نیترات جیوه (II) و سولفات جیوه (II) می دهند آلیاژ جیوه را با یک یا چند فلز دیگر را ملقمه می نامند و جیوه با بیشتر فلزها غیر از آهن و پلاتین ملقمه می دهد ملقمه ای از قلع و نقره و روی با جیوه برای پر کردن دندان به کار می رود این ملقمه وقتی تازه تهیه شده باشد نرم است و به راحتی می توان در سوراخ دندان فشردولی بعد از مدت کوتاهی سخت می شود.[11و3]
ترکیب های جیوه: جیوه دو دسته ترکیب تشکیل می دهد که در یکی از انها حالت اکسیداسیون 1+ و در دیگری 2+ است.
کلرید جیوه(I) : جسمی است جامد و سفید با فرمول مولکولی Hg2 Cl2 در آب غیر محلول و در پزشکی به نام کالومل به عنوان ملین مصرف می شود در اثر تابش اشعه ی آفتاب کم کم به جیوه و دی کلرید جیوه (II) تغییر می یابد.
معمولاً بی کلرید جیوه یا سوبلیمه فاسدکننده نامیده می شود.فرمول آن Hg Cl2 است بلورهای سفیدی می دهد که می توان در اثر تصعید کردن تصفیه کرد البته بسیار شدید سمی است.
اکسید جیوه (( HgOIIبه عنوان گندزدا و به نام رسوب سرخ ( Red Precipitate ) مصرف می شود.

1-5 یون سرب وخواص آن
سرب شاید یکی از اولین عناصری باشد که توسط انسان از 3500 سال قبل از میلاد همزمان با کاوش ها باستان شناسی در مصر شناسایی شد. قدیمی ترین قطعه سربی در موزه انگلستان بوده که مربوط به 3800 سال پس از میلاد می باشد.
روش استخراج سرب مربوط به دوره های قبل تر از این تاریخ، معلوم نیست. اگرچه بقایایی از کوره های ابتدایی کشف شده، که در آن مینرال های حاوی سرب را گرما داده (همراه با چوب و ذغال) تا عنصر مورد نظر استخراج شود.
طبق نظر باستان شناسان، قدیمی ترین قومی که سرب را مورد استفاده قرار داده اند مصریها بوده اند که این فلز را برای لعاب ظروف بکار برده و از کانی های نقره دار آن، نقره استخراج می کردند. سپس رومیان و بالاخره ایرانیان، چینی ها، هندوها، روس ها و اعراب از جمله اقوامی بودند که از قدیم الایام سرب را می‎شناختند و از آن استفاده می کردند. وجود آثار سرب و ابزار بجا مانده از آن دوران نشانگر کاربرد قابل توجه این فلز می باشد. به دلیل خاصیت چکش خواری سرب، صنعتگران می توانستند آنرا به خوبی گداخته نموده و به اشکال مختلف مورد نیاز بازار آن زمان درآورند.
شواهدی وجود دارد که چینی ها در حدود 3000 سال قبل از میلاد مسیح ، سرب فلزی را تولید کردند و اکتشافات فنیقی ها 2000 سال پس از میلاد در اسپانیا، نیز نشان دهنده استخراج سرب توسط آنها بوده است.[3و2]
در ایران، سرب از اواخر هزاره سوم قبل از میلاد مسیح شناخته شده و چون ذوب کربنات های سرب آسان است بهره برداری از معادن کربنات سرب بیشتر مورد توجه بوده است. در دوره های قبل از اسلام سرب به عنوان ملات در کارهای ساختمانی، سد سازی و پل سازی و نیز برای ساختن رنگ، نقاشی و مواد دارویی بکار می رفته است. بعد از اسلام، بهره برداری از معادن سرب به دلیل بدست آوردن نقره بوده بطوری که حتی در برخی از کتب این معادن را معادن نقره نامیده اند.
تا قبل از جنگ جهانی دوم، مصرف سرب در ایران ناچیز بوده و از معادن سرب بهره برداری چندانی به عمل نمی آمد، در حالی که پس از جنگ، این قبیل معادن اهمیت یافته و از سرب به عنوان یک محصول صادراتی و ارز آور استفاده شده است.
سرب از نظر فراوانی در پوسته زمین کمتر از مس و روی و سی و یکمین عنصر فراوان در پوسته زمی

Leave a Reply