مـلـتـقـى الـتـدريـب الـعـربـي

  post #8  
قديم 13-10-2010, 09:29 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

مخططات الأتزان الحراري


قاعدة لیفر ( lever rule):



ذكرنا سابقا أنه بالإمكان حساب نسبة كل طور من أطوار السبیكة الثنائیة وذلك باستخدام قاعدة لیفر، وھي قاعدة بسیطة جدا إذا تم فھما وتطبیقھا
.


ولتوضیح ھذه القاعدة سوف نقوم باستخدام احد الأشكال البسیطة لمخططات الاتزان الحراري للسبائك الثنائیة (شكل 7-1)











١- ھذا المخطط یحتوي على سبیكة مكونة من مادتین الخلط والمحور الصادي یمثل درجة حرارة السبیكة.
٢- نسبة A على یسار الرسم ھي ١٠٠ % وتقل كلما اتجھنا یمینا حتى تصل إلى ٠%
٣- نسبة B على یمین الرسم ھي ١٠٠ % وتقل كلما اتجھنا یسارا حتى تصل إلى ٠%
٤- یوجد داخل الرسم طوران ھما السائل والجامد.
٥- یسمى الخط العلوي بخط الانصھار وبعده تتحول السبیكة إلى الحالة السائلة، والخط السفلي یسمى خط التجمد.


٦- ھناك ثلاث مناطق ممثلة داخل المخطط:

أ) منطقة بھا الطور السائل

ب) منطقة بھا الطور الجامد

ج) منطقة بھا طورین ھما السائل والجامد معا

٧- إذا أردنا حساب نسب الأطوار في المخطط ولنقل مثلا عند النقاط P,O,N فھي كالتالي:

عند نقطه P :
ھناك طور واحد فقط ھو الطور الجامد وبالتالي فإن نسبة الجامد ١٠٠%


عند النقطة N :
طور واحد فقط ھو الطور السائل وبالتالي فإن نسبة السائل ١٠٠%


أما عند النقطة O :


ھناك طوران ھما السائل والجامد وبالتالي لا یمكن معرفة النسب إلا باستخدام قاعدة لیفر



. ومن ھنا نستنتج أنه في حالة وجود طورین نلجأ إلى استخدام ھذه القاعدة.



خطوات تطبیق قاعدة لیفر عند النقطة O :












رد مع اقتباس

Sponsored Links
  post #9  
قديم 13-10-2010, 09:30 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

مخطط الأتزان الحراري









شكل (8-1) یوضح مخطط الاتزان الحراري لسبیكة ( رصاص– قصدیر) أو (Pb - Sn) أو (lead – Tin) الذي یتكون من:


١- ستة مناطق بھا ثلاثة أطوار ھي β ، α والسائل (Liquid).

2- درجة انصھار الرصاص ٣٢٧ مo و القصدیر ٢٣٢ م o

٣- نقطة یوتكتك عند ٦١٫٩ % قصدیر.

٤- طور المحلول الجامد α اكبر من طور المحلول الجامد β .

التطبیق الأول:


قم بتحلیل الأطوار لمخطط الاتزان الحراري لسبیكة رصاصقصدیر شكل (8-1) عند النقاط التالیة:




١- عند الیوتكتك، تحت درجة الحرارة ١٨٣ مo مباشرة.


٢- النقطة (c) عند 40% قصدیر ودرجة حرارة 230 مo



3-النقطه (d) عند 40% قصدیر ودرجة حرارة 183 م + ΔT



٤- النقطة (e) عند 40% قصدیر ودرجة حرارة 183 م + ΔT













الأطوار الموجودة في المخطط:



- عند درجة حرارة الغرفة یوجد طوران ھما:



* فرايت (Ferrite) ویرمز له بالرمز α وتركیبه البلوري Bcc



* سمنتایت (Cementite) ويرمز له ب Fe3C ویسمى أحیانا كربید (Carbide)




٢- طور الاستونیت (Austenite) ویرمز له بالرمز γ وتركیبه البلوري Fcc



3- طور الفرایت δ وھو طور مستقر عند درجات الحرارة العالیة



٤- طور السائل



النقاط المھمة على المخطط:



١- نقطة الیوتكتك عند التركیب ٤٫٣ % كربون ودرجة حرارة 1130 مo



٢- نقطة الیوتكتوید عند التركیب ٠٫٨٣ % كربون ودرجة حرارة 723 مo




أقسام الفولاذ الكربوني والسبائكي:


١- حدید (Iron) وھو الذي یحتوي على نسبة كربون أقل من
٠٫٠٠٨%



٢- الصلب أو الفولاذ (Steel) ویحتوي على نسبة كربون تتراوح ما بین ٠٫٠٠٨ - ٢٫١١ %



٣- الحدید الزھر (Cast Iron) وتتراوح نسبة الكربون فیھ ما بین 2,11 - 6,7 %


٤- الفولاذ السبائكي: ھو الذي یحوي بالإضافة إلى الحدید والكربون عناصر سبائكیة مثل النیكل والكروم وغیرھا .



٥- حدید الزھر السبائكي: یحوي أیضا عناصر سبائكیة مثل الكروم والنیكل وغیرھا وتضاف ھذه العناصر لحدید الزھر لتحسین خصائصه المیكانیكیة.



البنیة الدقیقة للفولاذ الكربوني:



١- التركیب الیوتكتویدي:


یبدأ من طور الاستونیت ثم ینتقل بالتبرید الى البرلیت (سمنتایت + فرایت).









٢- التركیب تحت الیوتكتویدي:




ینتج عندما تكون نسبة الكربون أقل من 0,83 % ویبدأ من طور الاستونیت ثم یتكون الفریت أثناء عملیة التبرید إلى أن نحصل على الفریت + البرلیت تحت درجة الحرارة 723 مo











٣- التركیب فوق الیوتكتویدي:



ينتج عندما تكون نسبة الكاربون اعلى من 0,83% ويبدأ من طور الأستونايت ثم بالتبريد يتكون السمنتايت ويزداد تدريجيا حتى تصبح درجة الحراره أقل من 723 م ویتكون السمنتایت والبيلايت ونلاحظ أیضا زیادة أغلفة السمنتیت.







رد مع اقتباس
  post #10  
قديم 13-10-2010, 09:31 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

الفولاذ والحديد الزهر


أقسام الصلب الكربوني:

تحتوي سبائك الفولاذ على نسبة كربون تتراوح بین 0,008 - 2,11 % لكن الفولاذ الذي یحوي نسبة 1,4 % یعتبر قصفا وتقترب خواصه من حدید الزھر.





من الشكل السابق یتضح لنا تأثیر نسبة الكربون على البنیة الدقیقة للفولاذ فنلاحظ أنه بزیادة نسبة الكربون على الفرایت یتكون ما یسمى البرلایت (خلیط من الفرایت و السمنتایت Fe3C على شكل مصفوفة) ویطلق عليھا أیضا التركیب تحت الیوتكتویدي، وعند نسبة كربون 0,77 % ما یسمى التركیب الیوتكتویدي یتكون البرلایت، وبزیادة النسبة أو بمعنى آخر عند التركیب الفوق یوتكتویدي نلاحظ تكون أغلفة السمنتایت وتزداد سماكتھا بارتفاع نسبة الكربون حتى القیمة القصوى عند 2,06 %

صور مجھریه توضح تأثیر الكربون على تركیب الفولاذ:




الجمعیة الأمریكیة للحدید والفولاذ :
American Iron and Steel Institute AISI

هي جمعیة علمیة متخصصة في الحدید والفولاذ تھتم بمواصفات الحدید والفولاذ وتضم في عضویتھا المھندسین والعلماء العاملین في ھذا المجال. ولقد استخدمت ھذه الجمعیة أربعة أرقام لتسمیة كل نوع من أنواع الفولاذ، ویدل الرقمان الأولان من الیسار على عناصر السبیكة الأساسیة والرقمان الآخران یدلان على القیمة الاسمیة لنسبة الكربون في السبیكة جدول (10-2) أما الأعداد التي تشیر إلى نوع السبیكة فھي:



1- كربون


٢
- نیكل


٣- نیكل- كروم


٤- مولیبدنوم

٥
- كروم

٦- كروم- فاندیوم


٧- تنجستن

٨- نیكل- كروم- مولیبدنوم- سیلكون- منجنیز



وھذه طریقة سھلة للتعرف على سبائك الحدید




أمثلة:




AISI 1020




یدل الرقمان ا
لأولان 10 على أن الفولاذ كربوني ولا یحوي عناصر أخرى


یدل الرقمان الآخران 20 على أن نسبة الكربون تتراوح بین 15-25 %



AISI 2340





یدل الرقمان

23 على أن الفولاذ سبائكي یحتوي على النیكل بنسبة تتراوح بین 2,75 - 3,25 %



یدل الرقمان 40 على أن نسبة الكربون تتراوح بین 0,35- 0,45 %



ویبین الجدول (10-2) أمثلة أخرى على سبائك الفولاذ القیاسیة.




كما أن ھن ك جمعیة مھندسي السیارات Society of Automotive Engineers (S.A.E) التي تضم المھتمین بھندسة السیارات وتستخدم نفس التقسیم أو التصنیف للجمعیة الأمریكیة للحدید والفولاذ.





حدید الزھر Cast Iron



سبائك من الحدید والكربون تحتوي على نسبة كربون عالیة تتراوح بین 2,4 - 4 %
كما تحتوي على السيلكون بنسبة 3% وأیضا المنغنیز والكبریت بنسب متفاوتة.



وفي بعض الأحیان یحتوي حدید الزھر على عناصر سبائكیة ویطلق علیه حدید الزھر السبائكي، وھناك أنواع من حدید الزھر تختلف في خواصھا، وھذا الاختلاف یعتمد على طبیعة الكربون في الحدید ومن ھذه الأنواع:



١- حدید الزھر الرمادي Grey Cast Iron

٢- حدید الزھر الأبیض White Cast Iron
٣- حدید الزھر الطروق Malleable Cast Iron
٤- حدید الزھر المطیل Ductile Cast Iron
٥- حدید الزھر الابري Acicular Cast Iron




صور مجھریه توضح أنواع حدید الزھر:








السبائك الحدیدیة والغیر حدیدیة:



السبائك الحدیدیة ھي السبائك التي عنصرھا الأساسي ھو الحدید أما الغیر حدیدیة فھي التي یكون عنصرھا الأساسي غیر الحدید ومن أھم الأمثلة سبائك النحاس وسبائك الألمونیوم.


ممیزات السبائك الحدیدیة:





١- تعدد الخواصالمیكانیكیة وبالتالي سھولة الاختیار.


٢- سھلة التصنیع.


٣- اقتصادیة.




عیوب السبائك الحدیدیة:





١- ثقل وزنھا

٢- الانخفاضالنسبي لتوصیل الكھرباء

٣- تعرضھا للتآكل بسھولة.


سبائك النحاس:



یعتبر النحاس موصل جید للكھرباء وذو مقاومة عالیة للتآكل ومن أشھر سبائكه:



النحاس الأصفر (Brass)



ھي سبیكة من النحاس والخارصین تستخدم كثیرا في العملات المعدنیة.



البرونز (Bronze)




سبیكة من النحاس والقصدیر و الألمونیوم والسیلكون والنیكل ویعتبر أقوى من النحاس الأصفر ویتمتع بخاصیة مقاومة التآكل.



سبائك الألمونیوم:




یعتبر الألمونیوم وسبائكه من أھم المعادن وأكثرھا استخداما في الوقت الحاضر وذلك لما یتمتع به من خواص أھمھا:





١- خفة الوزن

٢
- توصیل الحرارة والكھرباء


٣
- سھولة التشكیل


٤
- مقاومة التآكل



ومن أشھر العناصر في سبائك الألمونیوم: النحاس،المنجنیز،الماغنسیوم،الفضة و الزنك

رد مع اقتباس
  post #11  
قديم 13-10-2010, 09:32 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

المعاملات الحراريه Heat Treatment




المعالجات الحراریة:




ھي تسخین المعدن إلى درجة حرارة معینة ثم الاحتفاظ به عند تلك الدرجة لفترة من الزمن ثم التبرید بمعدل محدد.



وتجرى عملیات المعالجة الحراریة لتغییر خواصالمعدن ومنھا:



١- زیادة الصلادة.
٢- زیادة المطیلیة والمتانة.
٣- زیادة قابلیة المعدن لعملیات التشكیل والتشغیل.
٤- إزالة الاجھادات الداخلیة الناتجة عن عملیات التشغیل.
٥- إزالة تأثیرات عملیات التشكیل على البارد.



والمخطط التالي یوضح أنواع المعالجات الحراریة التي من خلالھا تتغیر الخواصالمیكانیكیة للفولاذ الیوتكتویدي.









من الشكل (11-2) نستنتج أنه في حالة التركیب تحت الیوتكتویدي یتم تسخین الصلب إلى درجة حرارة فوق النقط ة الحرجة العلیا A3 لجمیع المعالجات الحراریة (تصلید تخمیر معادلة) ،أما التركیب تحت الیوتكتویدي فیكون التسخین فوق النقطة الحرجة العلیا (Acm) بالنسبة لعملیة المعادلة أما التصلید والتخمیر فیكتفى بالتسخین فوق النقطة الحرجة السفلى A1 ویمكن تلخیص ما ینتج عن ھذه العملیات في الجدول التالي:












والآن بعد التعرف على عملیات التبرید المختلفة للصلب وما ینتج عنھا من أطوار وخواص میكانیكیة مختلفة یمكن أن نسأل: ھل یمكننا التحكم في الخواص المیكانیكیة للصلب؟ أو بمعنى آخر ھل نستطیع الوصول إلى خواص معینة و محدده باستخدام المعالجات الحراریة؟



الجواب: نعم وذلك باستخدام مسارات تبرید محدده على مخطط التحول بالوقت ودرجة الحرارة (Time-Temperature-Transformation diagram) ویطلق علیه في كثیر من الأحیان مخطط TTT .



شكل (11-4) یوضح مخطط TTT للتركیب الیوتكتویدي للصلب.










ھذا المخطط یوضح تغیر الأطوار مع الوقت ودرجة الحرارة ویمكن ملاحظة التالي:



١- عند درجة حرارة أعلى من الیوتكتوید یوجد طور واحد مستقر ھو الاستونایت.
٢- یبدأ الاستونایت في التحول مع الزمن وانخفاض درجة الحرارة (خط بدایة التحول) وحینھا یكون الاستونایت غیر مستقر و ینتھي التحول بتجاوز خط نھایة التحول.
٣- عند درجات الحرارة العلیا یكون التحول إلى برلایت P وھو على نوعین إما برلیت غلیظ (Coarse pearlite) أو برلیت دقیق (Fine pearlite) وكلما أصبح البرلایت دقیقا زادت الصلادة وقلت اللدونة.
٤- یكون التغیر إلى باینیت ( B ( Bainite عند درجات حرارة أقل من درجة حرارة الأنف (F (Nose والتي تفصل بین البرلایت والباینیت.
٥- إذا كان التبرید سریعا نحصل على طور المارتنسایت (M (Martensite وھو صلد وقصف جدا.







التطبیق الأول:


صلب ذو تركیب یوتكتویدي تم تبریده من طور الاستونایت عند 0 ٨٠٠ م ، اوجد التركیب النھائي له إذا كانمسار التبرید كالآتي:


١- تبرید فجائي إلى درجة حرارة 350 م والثبات ٤١٠ ثانیة ثم تبرید فجائي لدرجة حرارة الغرفة.
2- تبرید فجائي لدرجة 0 ٦٥٠ م والثبات ٢٠ ثانیة ثم التبرید الفجائي لدرجة 0 ٤٠٠ م والثبات ٣١٠ ثانیة ثم التبرید الفجائي لحرارة الغرفة.








شكل (11-6) یوضح مسارات التبرید ونستنتج منھا


١- یتحول الاستونیت إلى ١٠٠ % باینیت.
٢- یتحول الاستونیت إلى ٥٠ % باینیت و ٥٠ % برلیت.




التطبیق الثاني:



عینات من صلب ذو تركیب یوتكتویدي تم تسخینھا إلى طور الاستونیت 0 ٨٥٠ م لمدة ساعة ثم كان التبرید وفق مسارات محددة كما ھو موضح أسفل . اوجد التركیب النھائي لكل عینة مستخدما مخطط TTT ؟



١- تبرید مفاجئ لدرجة حرارة الغرفة؟

٢- تبرید مفاجئ لدرجة 0 ٦٩٠ م والثبات ساعتین ثم التبرید المفاجئ لحرارة الغرفة؟

٣- تبرید مفاجئ لدرجة 0 ٦١٠ م والثبات ٣ دقائق ثم التبرید المفاجئ لحرارة الغرفة؟
٤- تبرید مفاجئ لدرجة 0 ٥٨٠ م والثبات ثانیتین ثم التبرید المفاجئ لحرارة الغرفة؟
٥- تبرید مفاجئ لدرجة 0 ٤٥٠ م والثبات ساعة ثم التبرید المفاجئ لحرارة الغرفة؟

٦- تبرید مفاجئ لدرجة 0 ٣٠٠ م والثبات ٧ دقائق ثم التبرید المفاجئ لحرارة الغرفة؟
٧- تبرید مفاجئ لدرجة 0 ٣٠٠ م والثبات ٥ ساعات ثم التبرید المفاجئ لحرارة الغرفة؟






١- مارتنسیت

٢
- برلیت غلیظ


٣- برلیت دقیق
4-٥٠ % برلیت و ٥٠ % مارتنسیت


٥- باینیت


6-٥٠ % باینیت و ٥٠ % مارتنسیت


٧- باینیت




رد مع اقتباس
  post #12  
قديم 13-10-2010, 09:34 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

المعادن Metals



المعدن :هو مركب طبيعي يتكون خلال عمليات جيولوجية وهو هو عبارة عن عنصر أو مركب كيميائي كريستالي بطبيعته متكون كناتج عمليات جيولوجية.. ولا تعود الكلمة على المركب الكيميائي فقط، ولكن على البناء المعدني أيضا. تتغاير المعادن في التركيب من عناصر نقية، وأملاح بسيطة، إلى سليكات غاية في التعقيد بآلاف التكوينات المعروفة. والعلم الذي يدرس المعادن يسمي علم المعادن





مجموعة معادن





علم المعادن (Mineralogy) : وهو علم يهتم بطريقة تكون المعادن وخصائصها وطرق إستعمالها مثل:


1. الكوارتز .
2. الماجنتيت .
3. الفلسبار .
4. الكبريت .
5. اولفين .
6. البيروكسين .






يمكن تعريف المعدن بأنه ماده غير عضويه تكونت تحت الظروف الطبيعيه من ضغط وحراره.. وله تركيب بلوري داخلي ثابت ويظهر أحيانا على شكل بلورات ويوجد على شكل متبلور في أغلب الأحيان. ويلاحظ من التعريف السابق أن المعدن هو مادة توجد في الطبيعة وليس للإنسان أو الحيوان أو النبات دخل في تكوينها. كما نلاحظ أن التركيب الكيميائي ليس كافيا لتحديد المعدن حيث أنه لا بد أن نعرف التركيب البلوري الذي يتحكم في كثير من من الصفات الطبيعية للمعدن مثل:
وتوجد المادة الكيميائية على صورة معدن أو أكثر يختلف كل منها تمام الإختلاف عن الأخر فمثلا يوجد الكربون في الطبيعة على صورة معدن الألماس وهو أصلب المعادن المعروفة كما يوجد على صورة معدن الجرافيت وهو أقل المعادن صلابة وقد تمكن العلماء حتى الآن من وصف أكثر من ألفين معدن مختلف إلا أن جميع المعادن الشائعة التي تدخل في تركيب الصخور وكذلك المعادن الإقتصادية لا تتجاوز مئتي معدن فقط.

الانظمة البلورية توجد المعادن في أشكال بلورية مختلفة والبلورة عبارة عن جسم من وسط صلب متجانس التركيب الكيميائي ويحدها أسطح ومستويات طبيعية تعرف باسم أوجه البلورة وتتميز بوجود علاقات تماثل معينة ويكمن تقسيم البلورات إلى سبعة نظم بلورية وذلك على أساس أطوال المحاور البلورية أ،ب،ج، والزوايا البلورية؟،؟،؟، والنظم البلورية السبع هي:
  • نظام المكعب
  • نظام الرباعي
  • نظام السداسي
  • نظام الثلاثي
  • نظام المعيني القائم
  • نظام أحادي الميل
  • نظام ثلاثي الميل
التصنيف الكيميائي للمعادن يوجد المعدن على شكل مركب كيميائي يمكن بواسطة التحليل الكيميائي تحديد العناصر المكونه له وأيضا معرفة معادلته الكيميائية وتوجد عدة طرق لتقسيم المعادن بيد أن التصنيف الكيميائي يعد من أبسط وأشمل الطرق لتقسيم المعادن ، وهو التصنيف المتبع في معظم جامعات و متاحف الجيلوجيا في الوقت الحاضر وتقسم المعادن من حيث تركيبها الكيميائي إلى عدة مجموعات كما يلي
مجموعة معادن السيليكات: وهي المعادن التي تتكون نتيجة اتحاد مجموعة السيليكا مع

عنصر أو أكثر. وتعد السيليكات من أكبر مجموعات المعادن.



تحرير المعادن (Mineral Liberation) :


من بعضها البعض بالسحق هو مجال رئيسى من مجالات تركيز الخامات وهو عملية مكلفة؛ وترتفع التكلفة ارتفاعاً تناسبياً مع نقص حجم جسيمات المنتج. إلا أن تكلفة أى عملية متالورجية لاحقة مثل التسخين و النض و غيرها تنخفض بانخفاض حجم جسيمات المواد الصلبة المُعَالَجَة و ذلك بسبب زيادة مساحة سطحها. و بالتالى لابد من التوفيق بين تكلفة الطحن و الحجم المثالى للجسيمات كما تتطلبها العمليات اللاحقة. تتم عملية سحق الخامات عادة في ثلاث خطوات: التكسير الأولى والتكسير الثانوى والطحن.



التكسير

يتم التكسير (Crushing) بتحريك سطح فلزى بالنسبة لسطح آخر يكون عادة ثابت. تغذى سطوح التكسير بالمواد و تُفَرّغ منهم بالجاذبية . و يعتمد اختيار الكسارة على صلادة المادة و على حجم جسيمات المنتج المطلوبة. و من المعدات الشائعة الكسارات الفكية و فيها تكسر كتل الخام بين فكين من صلب صلد ، أحدهما مثبت و الآخر متحرك، و قد تصل طاقة إنتاج الكسارات الفكية إلى 500 م3/س. و هناك أيضاً الكسارات الدوامية أو المخروطية و سطوح التكسير فيها على شكل مخروطات مقطوعة، يتدحرج أحدهما على السطح الداخلى للآخر فيكسر كتل الخام المحصورة بينهما، و قد تصل طاقة إنتاج هذه المعدات إلى 2000 م3/س. و توجد أيضاً الكسارات الدرافيلية و فيها ترتطم المواد المُغَذّاة للماكينة بأسنان الدرافيل الدوار و تكبس كذلك بينه و بين لوح الكسارة فتمزق الأسنان الموجودة على سطح الدرافيل المواد لاستكمال تكسيرها. من المعدات الأخرى المستخدمة في تحرير المعادن المحببات و تستخدم صفوف من المطارق لتكسير الخام مع حركة درفلة بطيئة مما ينتج منتجات محببة مع قليل من النواعم. الكسارات التثاقلية و يتم التكسير فيها بفعل التصادم التثاقلى فقط. و تستخدم لتكسير الفحم و المواد سهلة التفتيت معطية نواتج خشنة نسبيا مع قليل من النواعم، و طاقة الإنتاج المعتادة لهذه المعدات هى 1400 طن/س.


الطحن


يتم الطحن (Grinding) بأجسام حرة الحركة مثل كرات أو قضبان الصلب. والمعدات المستخدمة لهذا الغرض هى عبارة براميل ضخمة ، أفقية ، دوارة، ذات بطانة داخلية يمكن تبديلها، مصنوعة من مادة مقاومة للبِلَى مثل الصلب المسبوك والمطاط. تملىء البراميل حتى تقريبا 40% من حجمها بقضبان صلب سائبة (طاحونة قضبان) أو كرات صلب (طاحونة كرات). وعند دوان الطاحونة تنحدر القضبان أو الكرات فتكسر قطع الصخر التى قد تتواجد في الفراغات بينها. و من العيوب الأساسية في الطواحينبلَى أدوات الطحن بسبب الاحتكاك و التآكل. و نتيجة للبلى تضاف تزويدات جديدة من أدوات الطحن من وقت لآخر. و لتقليل تكلفة البلي أثناء الطحن يستخدم الطحن الذاتى و نصف الذاتى و فيها تستخدم قطع كبيرة من المادة الجارى طحنها كأدوات طحن بدون أو مع كرات الصلب. و يمكن أن يجرى الطحن في وجود أو غياب الماء. وتنفذ العملية عادة في الماء بسبب مشكلات الغبار المصاحبة لطحن المواد الصلبة (مشكلات صحية وانفجار ومخاطر النار) وكذلك لأن الطحن الرطب يحتاج لطاقة أقل مقارنة بالطحن الجاف و لكنه مصحوب بزيادة البِلَى مما يعد عيباً في الطحن الرطب.




فلز

علم الكيمياء كلمة فلز metal ( الأصل الإغريقي : ميتالون) تعنى العنصر الكيميائي الذى يفقد الإليكترونات ليكون أيونات موجبة ( كاتيونات ) وتوجد رابطة فلزية بين ذراته ، كما يتم وصف الفلزات أيضا على أنها شبكة من الأيونات الموجبة ( كاتيونات ) داخل سحابة من الإلكترونات . وتقع الفلزات في الثلاث مجموعات للعناصر التى تتميز بتأينها وخواصها ، ومع أشباه الفلزات واللا فلزات .وعند رسم خط مائل في الجدول الدوري من البورون إلى البولونيوم فإن هذا الخط يفصل الفلزات عن اللا فلزات ، وتكون العناصر الواقعة على هذا الخط هى أشباه الفلزات ، وتكون العناصر التى تقع أسفل يمين الخط هى الفلزات ، والتى تقع أعلى يسار الخط هى اللا فلزات . واللافلزات متوفرة في الطبيعة أكثر من الفلزات ، ولكن الفلزات تكون أغلب الجدول الدوري . ومن الفلزات المشهورة الألومنيوم،النحاس ، الذهب ، الحديد ، الرصاص ، الفضة ، التيتانيوم ، اليورانيوم ، الزنك . الصور المتآصلة للفلزات تميل لأن يكون لها بريق ، لدنة ، قابلة للطرق ، موصلة ، بينما اللا فلزات بصفة عامة تكون هشه ( اللا فلزات الصلبة ) بدون بريق ، عازلة

التعريف


يوجد تعريف حديث للفلزات هى أن الفلزات توصيلها وتكافؤها يتعدى تركيبها الإلكتروني . ويفتح هذا التعريف الفرصة للبوليمرات الفلزية والفلزات العضوية الأخرى ، والتى تم تصنيعها بالأبحاث المتقدمة ويتم إستخدامها في الأجهزة ذات التقنية العالية .




الخواص الفيزيائية


الفلزات لها خواص فيزيائية مميزة : فإنها غالبا ما تكون لامعة ( لها بريق ) ، ذات كثافة عالية ، يمكن سحبها ، يمكن طرقها ، وغالبا درجة إنصهار عالية ، كما أنها صلبة وجيدة التوصيل للكهرباءوالحرارة . ويرجع هذا بصفة عامة لكثافتها القليلة ، وطراوتها ، بينما الفلزات ذات درجة حرارة الإنصهارالمنخفضة تكون نشيطة ونادرا ما يمكن تواجدها في حالتها العنصرية الفلزية .
وتحدث خاصية التوصيل غالبا لأن كل ذرة يكون بها إلكترونات غير مرتبطة جيدا في غلافها الأخير (إلكترون التكافؤ) ، وعلى هذا يتكون ما يشبه البحر حول كاتيون نواة الفلز مما يسبب خاصية التوصيل.

معظم الفلزات غير ثابتة كيميائيا ، تتفاعل مع الأكسجين في الهواء لتكوين أكاسيد بمرور الوقت ( الحديد يصدأ على مر السنين ، يحترق البوتاسيوم في ثواني ، الفضة تفقد لمعانها في شهور ). تتفاعل الفلزات القلوية أسرع ، يتبعها الفلزات القلوية الترابية والتى توجد في أيمن الجدول الدوري . وتأخذ الفلزات الإنتقالية وقت أطول لتتأكسد ( مثل الحديد ، النحاس ، النيكل ) بينما لا يتفاعل البالاديوم ، الذهب ، البلاتين مع الأكسجين الجوي على الإطلاق ( ولهذا يتم صنع المصاغ منهم ) . بعض الفلزات تكون طبقة ساترة من الأكسيد على سطحها والتى لا يمكن إختراقها بجزيئات الأكسجين ولهذا فإنها تحتفظ بخاصية اللمعان والتوصيل لعقود عديدة ( مثل الألومنيوم ، بعض أنواع الصلب ، التيتانيوم وغيرها ) . وبالنسبة للفلزات الأخرى يتم طلائها بالبويات، أوبالطلاء الكهربي لمنع تأكسدها . وان الذرة اصغر جزء ويحمل الخواص الكيميائية لهاللافلزات مثل الفلزاتوأشباه الفلزات إحدى السلاسل الكيميائية ، وتتميز بخصائص معينة من ناحية التأينوالترابط . وتنبع هذه الخواص من ان اللافلزات عالية السالبية الكهربية ، أى أنها تكتسب إلكترونات التكافؤ من الذرات الأخرى أسرع من فقدها .



لا فلز




اللافلزات مرتبة حسب الرقم الذري هى كالتالى :
معظم اللافلزات توجد في أعلى الجانب الأيسر من الجدول الدوري ، فيما عدا الهيدروجين والذى يتم وضعه عادة في أعلى الجانب الأيمن مع الفلزات القلوية ، ولكنه يتصرف مثل اللافلزات في معظم الأحيان . اللا فلزات عكس الفلزات من حيث التوصيل الكهربى ، فهى إما عازلة أو شبه موصلة . ويمكك أن تقوم اللافلزات بتكوين رابطة أيونية مع الفلزات بإكتساب الإلكترونات ، أو تكون رابطة تساهمية مع لا فلزات أخرى . وتكون أكاسيد اللافلزات حمضية .
ورغم أنه يوجد 12 عنصر معروف من اللافلزات بالمقارنة بما يزيد عن 90 من الفلزات ، فإن اللافلزات يتكون منها معظم الأرض تقريبا ، وخاصة الطبقات الخارجية . وتتكون الكائنات الحية كلها تقريبا من اللافلزات . ويوجد كثير من اللافلزات ( الهيدروجين ، النيتروجين ، الأكسجين ، الفلور ، الكلور ، البروم ، اليود في حالة جزئي مزدوج الذرة ، و الباقى معظمه يوجد في حالة جزيئ عديد الذرات

انواع الفلزات :

1- الفلزات النبيلة ( المعادن الكريمة )
2- الفلزات القلوية منها (البوتاسيوم و هو شديد التفاعل مع الماء و عند حرقه يعطي لهبا ).
3- فلزات الاتربة القلوية .
4- الفلزات الانتقالية .
5- الفلزات الرديئة .



السبائك


السبيكة هى خليط من الخواص الفلزية وتحتوى على الأقل عنصر فلزي واحد . مثال ذلك الصلب ( الحديد والكربون ) ،النحاس الأصفر ( النحاس والزنك) ، البرونز ( النحاس والقصدير ) ، دور ألومين ( الألومنيوم والنحاس ) . يتم تصنيع السبائك غالبا للتطبيقات الخاصة ، مثل المحركات النفاثة ، والتى تحتوى على أكثر من عشر عناصر .


فلزات حديدية

هي الفلزات التي تحتوي على الحديد.

فلزات خاملة

هي تلك التي تقاوم الأكسدة والتآكل قد. من الممكن إدراجها كفلزات نفيسة. مثل (التانتالوموالبلاتين) .

فلزات نفيسة

هي فلزات لها قيمة اقتصادية عالية. تعتبر كيميائيا فلزات أقل نشاطا من الفلزات الأخري، أكثر لمعانا وتوصيلا للكهرباء. وكانت تاريخيا تستخدم كعملة، لكن الآن تعد أساس الإستثمار والسلع الصناعية. مثل (الذهب، والفضة، والبلاتين) .





رد مع اقتباس
  post #13  
قديم 13-10-2010, 09:35 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

هندسة السيراميك



هندسة السيراميك أو هندسة الخزف Ceramic Engineering :هي تكنولوجيا صناعة واستخدام المواد السيراميكية أو الخزفية. وتستفيد العديد من التطبيقات الهندسية من خصائص السيراميك كمادة. وقد جذبت خصائص السيراميك انتباه المهندسين في جميع أرجاء العالم, في مجالات: الهندسة الكهربائية, هندسة المواد, الهندسة الكيميائية, الهندسة الميكانيكية, وغيرهم. فالسيراميك يتميز بمقاومته للحرارة, يمكن استخدامه في حيث لا يمكن استخدام الفلزات أو الپوليمرات.


اشتقاق التسمية الأجنبية لهذه المواد من التسمية اليونانية κεραμικός (تلفظ keramikos) وهي تشمل المواد اللاعضوية اللامعدنية والمتشكلة بفعل الحرارة. أهم التطبيقات القديمة هي المواد الغضارية وأعمال الجص والفخار والقرميد والآجر المستخدم في البناء، لا ننسى أيضاً المواد الزجاجية والإسمنت. تندرج حميع المواد ذات الأصل أو الطبيعة الغضارية أو الترابية أو الكلسية ضمن المواد السيراميكية الخزف هو من المواد غير العضويه ، غير المعدنية ، صلبة وهشه ( بعد ان يوضع بالنار) ،مرن جدا في وضعه الطبيعي ، يُنتج بها العديد من الأشياء مثل الأواني الفخاريه والتماثيل الزخرفيه. كما انها تستخدم في الطلاءات المقاومة للحرارة العالية ولذلك لخصائصة الكيمياءيه والفيزياءيه وارتفاع درجة انصهاره. عادة لون الخزف ابيض ، يمكن ان مزجه بمواد مختلفة وملونة. الفخاريات عادة ما تتألف من مواد مختلفة : الطين ، والفلسبار ، رمل ، أكسيد الحديد والالومنيا والكوارتز. الخزف هو الطين المزجج والمفخور. يرجع تاريخ الخزف إلى أقدم العصور.في الوقت الحاضر أصبح الخزف من أحد الفنون التشكيلية. وأما الاسم الاخر لهذا الخزف (سيراميك) وهو فن اسلامي قديم وأما بالغة السنسكريتية فاسمه (كيراموس). فن الخزف من أقدم الحرف والفنون في تاريخ البشرية ولم يعرف حتى الان أين بدأ أو متى ولكنه وليد الحاجة والصدفة معا فمياه الامطار والارض الترابية التى تتحول إلى طين بفعل المطر ثم تطبع عليها بصمة الارجل والخطوات شكلت تقعرات امتلأت بالمياه فعرف منها الانسان كيف يحفظ سوائله وفى عصرالزراعة احتاج لاشياء يحفظ فيها الحبوب خاصتا بعد أن جفت الطينة ثم عرف النار وقام بتسوية الاشكال التى صنعها من الطين لتصبح اثر صلابة ولا تنهار بفعل المياة والسوائل ثم عرف ان الرمال تنصهر بفعل النار وتتحول إلىزجاج فكانت الطبقة الزجاجية التى تسد المسام في الاوانى الفخارية وتزيد الفخار صلابة واصبح عنده نوعين من المنتج الطينى الفخار المسامى والخزف المطلى بطلاء زجاجى شفاف واحيانا ملون وتطور من ادوات نفعية إلى فنون وعرف ايضا باسم السيراميك بعد تزجيجه بالطلاءات الزجاجية واسم سيراميك اسم اغريقى مأخوذ من كلمة كيراميكوس أى صانع الفخار و أعظم ما انتج في فنون الفخار والخزف هو ما انتجته الحضارة الاسلامية لتعدد البلدان التى ضمتها هذه الحضارة وتنوع الاساليب والتقنيات التى عرفها صانعو الفخار في ظل الامبراطورية الاسلامية . تسمى أيضاً بالمواد المتصلدة حرارياً أو المواد الغضارية. يعود الاختلاف في التسمية إلى الترجمة المصطلحة لكلمة ceramics الأجنبية. هذه المواد هي عبارة عن أكاسيد لمعادن، وتعتبر المواد الزجاجية حالة خاصة من المواد السيراميكية.
يغطي مفهوم المواد السيراميكية طيفاً واسعاً من المواد. حديثاً تم الاصطلاح على تقسيمها إلى قسمين أساسيين: المواد السيراميكية التقليدية و المواد السيراميكية المتقدمة. تبعاً للتصنيف العلمي فإن المواد السيراميكية تنقسم إلى:

  • المواد الإنشائية: كالقرميد والآجر
  • مواد العزل الحراري
  • البورسلان: بأنواعه
  • المواد التقنية: ولها تسميات عدة منها السيراميك الهندسي والسيراميك الصناعي والسيراميك المتقدم. تنقسم هذه المواد بدورها إلى :
    • الأكاسيد المعدنية: كالألومينا والزيركونيا
    • الأكاسيد اللامعدنية: :الكربيدات والنترات والسيليكات وأكاسيد البور
خصائص الخزف

الخصائص الحرارية


نظراً للخصائص الحرارية العالية لهذه المواد فإنها تستخدم في مجالات حرارية عديدة وبشكل خاص في تطبيقات العزل الحراري.

الخصائص الميكانيكية



تصنف المواد السيراميكية على أنها ذات روابط تشاركية أو تشاردية/ وعلى أنها ذات بنية بللورية أو هلامية. تعتبر الخصائص الميكانيكية ضعيفة

الخصائص الكهربائية


تزداد أهمية الخواص الكهربائية لهذه المواد في التطبيقات التي تعتمد على مقياس ذرات من رتبة الميكرو أو النانو

تصنيع الخزف


يمكن تصنيع المواد السيراميكية عبر طرق متنوعة، بعض هذه الطرق معروف منذ الحضارات القديمة. يعتبر مفهوم التصليد الحراري من المفاهيم العامة لدى الحديث عن تقنيات الإنتاج. الهدف الطبيعي هو إنتاج، من مادة البدء الأولية، منتَج في الحالة الصلبة بالشكل المرغوب، كالأغشية (الطبقات الرقيقة) أو الألياف أو البنى أحادية البلورة، وبالبنية المجهرية المرغوبة. يتم تصنيف تقنيات تصنيع المواد السيراميكية إلى:



عمليات الصل – جل



إحدى تقنيات إنتاج المواد السيراميكية المتقدمة. الصّل هو محلول غروانيّ، بينما الجلّ هو مركّب هلامي.

شرح الطريقة


يتم في هذه العملية تحويل محلول من المركبات المعدنية أو معلّق من الجزيئات الدقيقة جداً في سائل (والتي يتم تسميتها الصّل) إلى كتلة لزجة جداً (ما يسمّى الجلّ).
يمكن التمييز بين عمليتين مختلفتين لتفاعل الصل-جل وذلك بالاعتماد على فيما إذا استخدم محول في العملية أو مادة غروانية. في حال استخدام الصل فإن مادة الجل الناتجة ستتألف من جزيئات غروانية بالإمكان تحديدها والتي تم ربطها ببعضها البعض عبر القوى السطحية لتشكل فيما بينها شبكة. وفي حال استخدام محلول عادي، ويعتبر المحلول الناتج عن مركبات معدنية عضوية محلولاً نموذجياً (مثل ألكوكسيدات المعادن)، فإن مادة الجل الناتجة ستتألف في أغلب الحالات من شبكة من السلاسل البوليميرية المتشكلة بواسطة تفاعلات الحلمأة (التحلل بالماء) والتكثيف.
تنال عملية محلول الصل-جل هذه اهتماماً معتبراً في مجال الأبحاث؛ فالعملية التي ترتكز على تكوين مركب هلامي بواسطة المواد المعلقة لها طيف واسع من التطبيقات الصناعية.


تسلسل الخطوات الأساسية في هذه العملية



وكما هو مشار إليه في السطور السابقة فإن مادة البدء الأولية تتألف عادة من محلول من ألوكسيدات المعادن في مادة كحولية مناسبة. تمتلك ألوكسيدات المعادن الصيغة العامة M(OR)x ويمكن اعتبارها إما على أنها مشتق كحولي ROH حيث R من المجموعة الألكيلية، وفيها يتم استبدال بروتون جذر الهيدروكسيل بآخر معدني؛ أو على أنها مشتق من هيدروكسيد معدني M(OH)x. يتم إضافة الماء لهذا المحلول إما في الحالة النقية المقطرة أو في الحالة الممددة بالكحول. يمكن أن تتم تفاعلات الحلمأة والتكثيف مع التحريك المستمر وعند درجات حرارة أعلى بقليل من درجة حرارة الغرفة (50-90 C) ومع تراكيز مناسبة من المواد المتفاعلة ودرجة pH كافية في المحلول، مما يقود لتشكيل سلاسل (حلقات) بوليميرية. لو أخذنا مثالاً عن معدن رباعي التكافؤ (على سبيل المثال M = Si) فإن التفاعلات ستكون:


تفاعل الحلمأة


M(OR)4 + H2O − − > M(OR)3 + ROH


تفاعل التكثيف


M(OR)3OH + M(OR)4 − − > (RO)3 − − M − − O − − M − − (OR)3 + ROH
تقود أحياناً عملية البلمرة للمكونات المتشكلة عبر تفاعلات الحلمأة والتكثيف مع الربط البيني والمتقاطع للسلاسل البوليميرية إلى ازدياد ملحوظ في لزوجة مزيج التفاعل وفي إنتاج المادة الهلامية. يمتلك الجلّ شبكة صلبة مستمرة ومعامل مرونة على القص متناهي في الصغر. يستخدم عادة الفائض من الماء والكحول في التفاعلات بحيث يكون مقدار المادة الصلبة في الجلّ (أي محتوى المواد الصلبة في الجلّ) قليل قدر الإمكان وأقل من 5-10% من الحجم في أغلب الأحيان. يتألف ما تبقى من الحجم من سائل يجب إزالته قبل مرحلة الشي.
يمكن اعتبار مرحلة تجفيف المنتجات الهلامية من أكثر المراحل صعوبة واستهلاكاً للوقت في عملية التصنيع الكلية وبشكل خاص عندما يكون المطلوب الوصول إلى مواد أحادية البنية مباشرة من الجلّ. بشكل طبيعي يوجد السائل في قنوات دقيقة بقطر من رتبة ~2-50 نانومتر. ينتج عن إزالة السائل بالتبخير نتيجتان: تتولّد إجهادات شعرية كبيرة، ويحدث انكماش معتبر في الجلّ تحت تأثير الإجهادات الشعرية .
يجب أن لا ننسى أن المواد الناتجة على شكل جل ضعيفة البنية نوعاً ما، والتشقق والالتواء هي من المشاكل التي قد تحدث ما لم يتم أخذ الاحتياطات اللازمة. إذا تم التبخر بشكل بطيء بغية ضبط ضغط البخار في السائل فإن عملية التجفيف قد تأخذ عدة أسابيع في حالة جل ذي سماكة تقدر بعدة سنتيمترات. يفيد التعتيق قبل التجفيف في تمتين الشبكة في الجل وبالتالي تقليل مخاطر الانهيار . تم لحظ أن إضافة مواد كيميائية محددة إلى المحلول قبل بداية العملية يسرّع من عملية التجفيف بشكل معتبر . تتضمن هذه المركبات التي تسمى إضافات ضبط التجفيف الكيميائية (DCCA) الفورمأميد (NH2CHO)، أو الجليسيرول (C3H8O3)، أو حمض الأوكساليك (C2H2O4). وبينما يعتبر دورها في عملية التجفيف ليس بواضح، من المعروف أنها ترفع قساوة (وكذلك متانة) الجل. لكنها على الطرف المقابل قد تسبب مشاكل خطرة خلال مرحلة الشي لأنه من الصعب إحراقها. استخدام التجفيف فوق الحرج هو بحث آخر، حيث يتم تجنب المشاكل المتعلقة بالإجهادات الشعرية عبر إزالة السائل من المسامات عند قيم درجة حرارة وضغط أعلى من القيم الحدية . يحتوي الجل على الرغم من مرحلة التجفيف على مقدار صغير من الماء الممتزّ والزمر العضوية مثل زمر الألكيل المتبقية والمثبتة كيميائياً إلى السلاسل البوليميرية. يتم إزالتها عادة عند درجة حرارة أقل من ~500 C وذلك قبل مرحلة التكثيف عند درجات حرارة أعلى من ذلك. يحدث هذا التكاثف عادة عند درجات حرارة أقل بكثير من تلك المطلوبة لصنع مادة مكافئة عبر طريقة تصنيع أكثر عمومية (كعملية تلبيد المساحيق). ينتج هذا التكاثف عند درجات حرارة أقل من المعتاد بسبب الطبيعة اللابلورية للجلّ والمسامية الدقيقة جداً. على كلّ، إن تبلور الجلّ قبل حصول تكاثف ملحوظ يمكن أن يقلل بشكل حاد من سهولة عملية التلبيد .




التلبيد:


أو عملية التلبيد الحراري (بالانجليزية Sintering). تستخدم تقنية التصليد الحراري للحصول على منتجات من المساحيق وذلك من خلال تسخين المادة إلى درجة حرارة أقل من درجة حرارة الانصهار ، وبذلك تلتصق ذرات المادة -التي هي على شكل المسحوق- ببعضها البعض. تعتبر هذه الطريقة تقليدية في عملية تصنيع المواد السيراميكية وأيضاً في مجال تقانة المساحيق.

فوائد العملية
  • درجة نقاوة عالية للمادة الأولية وتناسق كبير للحبيبات.
  • المحافظة على درجة النقاوة الأولية لدى تتالي مراحل التصنيع
  • توازن المراحل المتكررة عبر ضبط حجم الحبيبة لدى البدء بالتصنيع.
  • غياب عيوب التصنيع (كظاهرة فصل الحبيبات وظهور المواد الشائبة) في المنتج النهائي كما يحصل في عملية صب المعادن.
  • عدم الحاجة لتغيير معالم الحبيبات من أجل الحصول على تطاول موجّه.
تلبيد المواد السيراميكية


يمكن الحديث هنا عن تصنيف بسيط لأنواع عمليات التلبيد:
  • التلبيد في الحالة الصلبة
  • التلبيد في الحالة السائلة
  • التلبيد اللزج: نوع أخر من التلبيد هو التلبيد اللزج. في هذه الحالة يجري سائل أو زجاج لزج عند درجة حرارة التلبيد تحت تأثير القوى الشعرية للمسامات ليردم مسامية الجسم. المثال البسيط نوعاً ما للتلبيد اللزج هو جسم زجاجي مسامي (جزيئات زجاجية متراصة مثلاً). مثال أكثر تعقيداً هو تصنيع المواد السيراميكية ذات أساس غضاري (البورسلان مثلاً) من مزيج من مواد خام أولية طبيعية. تقود عمليات التفاعل الكيميائي وتشكل السائل والجريان اللزج للسائل في المسامات إلى جسم كثيف مؤلف، بعد التبريد، من بنية مجهرية ذات حبيبات متبلورة وأطوار زجاجية. تسمى هذه الحالة الأكثر تعقيداً في التلبيد اللزج ابتداءً من مواد ذات أساس غضاري بمصطلح التزجيج.
التزجيج:


التزجيج هو عملية تحويل المادة إلى مادة صلبة غير متبلورة شبيهة بالزجاج خالية من أي بنية بلورية ، إما عن طريق التخلص السريع من الحرارة أو إضافة المزيد من الحرارة أو خلطها مع إضافات.


ميزات العملية


وكإحدى طرق تصنيع المواد السيراميكية، تمتلك عملية الصّل-جلّ عدداً من المحاسن. بسبب سهولة تنقية السوائل (كونها مادة البدء الأولية للعملية) فإنه يمكن إنتاج مواد بدرجة نقاوة عالية. يمكن أيضاً إنتاج المواد ذات درجة التجانس الكيميائي الجيدة استثنائياً، والتي تكون مرغوبة جداً وخصوصاً في حالة الأكاسيد المعقدة، هذا لأن خلط المكونات يحدث على المستوى الجُزَيئيّ خلال التفاعلات الكيميائية. درجات حرارة التكاثف المنخفضة هي ميزة جيدة أخرى. يجب أن لا ننسى وجود مساوئ حقيقية. مواد البدء الأولية (مثل ألكوكسيدات المعادن) غالية بعض الشيء. ذكرنا سابقاً الصعوبات في مرحلة التجفيف المعتادة والتي خلالها التشققات والالتواءات والانكماش الملحوظ هي مشاكل عمومية.


بسبب هذه المشاكل بالتحديد أثناء مرحلة التجفيف يتم استخدام طريقة الصل-جل قليلاً في تصنيع المواد السيراميكية أحادية البنية. لكنّها شهدت استخداماً معتبراً في تصنيع المنتوجات الصغيرة أو الرقيقة مثل الأغشية والألياف والمساحيق. إن استخدامها في هذه المجالات متوقع له أن ينمو بشكل مطّرد في المستقبل.



مواد النانو



إن تقنية النانو قد أحدثت ثورة هائلة في مجال الصناعة. إن إمكانية الحصول على مساحيق للمواد مع جزيئات لا يتجاوز قطرها مرتبة الميكرون قد مكن العالم الصناعي من تطوير مواد أو بنى جديدة تجمع بين الخصائص المرغوبة والإنجاز المطلوب منها.


تطبيقات أخرى للخزف
  • أدوات القطع (التشغيل) الميكانيكي المستخدمة في آلات الخراطة والثقب والتفريز
  • ألبسة رواد الفضاء
  • عزل وتبطين هيكل الطائرات والسيارت
تصنيع الخزف


عملية السيراميك



The ceramic process generally follows this flow.

Milling→ Batching→ Mixing→ Forming→ Drying→ Firing→ Assembly




استخدامات السيراميك في الهندسة


الفضاء
  • محركات; Shielding a hot running airplane engine from damaging other components.
  • هيكل طائرة; Used as a high-stress, high-temp light weight bearing and structural component.
  • Missile nose-cones; Shielding the missile internals from heat.
  • Rocket Nozzles; Withstands and focuses the exhaust of the rocket booster.
الطبية والحيوية
  • عظم اصطناعي; استخدامات طب الأسنان, أسنان تعويضية.
  • Biodegradablesplints; تقوية العظام المتعافية من هشاشة العظام
  • Implant material
الصناعات الإلكترونية والكهربية
الضوئية/الفوتونية

رد مع اقتباس
  post #14  
قديم 13-10-2010, 09:37 PM
بسام رويلى بسام رويلى غير متواجد حالياً
Senior Member
 
About
تاريخ التسجيل: Dec 2008
المشاركات: 255
معدل تقييم المستوى: 6 @ 10
بسام رويلى is on a distinguished road
افتراضي

البوليمرات Polymers



فكرة عن البولميرات

بدأت اللدائن من الطبيعة مثل الصمغ العربي و المطاط الطبيعى و في القرن 19 بدء العلماء محاولة تقليد الطبيعة و في القرن العشرين عندما زادت الحاجة للمطاط في الحرب العالمية الثانية إستطاع العلماء الألمان إنتاج المطاط الإصطناعي و هو يعطى نفس مواصفات المطاط الطبيعى و تقريبا نفس التركيب الكيميائى البوليميرات هى مركبات كيميائية تمتاز بطول السلسلة و لكن طول السلسلة المسبب لكبر الوزن الجزيئى للمركب ناتج عن تكرار وحدات متشابهه بنفس الترتيب علي طول السلسلة و بالتالي يسمى المركب مبلمر و قد تكون الوحدة الأساسية المكونة للبوليمر مكونة من مادة واحدة أو أكثر و يسمي الوحدة المتكررة من البوليمر بإسم مونيمر Monomer أي وحدة وحيدة فمثلا يمكن أن تتفاعل المادة A مع نفسها تحت ظروف معينة و تعطي البوليمر A + A = A-A و من هذه الأمثلة البولي إيثلين المستخدم في صناعة الأكياس البلاستيك و خلافه و الناتج من تفاعل الإيثلين مع نفسه تحت ظروف الضغط العالي و الحرارة العالية في وجود عامل حفاز للتفاعل و هو غالبا من المعادن و يكون التفاعل كالتالي: n CH2=CH2 → (CH2-CH2)n و يكون الوزن الجزيئي للإيثلين 28 و لكن بتفاعل آلاف الجزيئيات معا ينتج مركب قد يصل وزنه الجزيئي للملايين
اصبحت صناعة اللدائن (المواد البلاستیكیة) من أھم الصناعات التي لا یمكن الاستغناء في الحیاة الیومیة وكذلك في الصناعات الأخرى حیث اكتسحت ھذه المواد بقوة كبیرة جدا السوق الاسھلاكي والسوق الصناعي نظرا لجودتھا و تنوعھا ووفرتھا ومناسبة اسعارھا فعلى سبیل المثال لا الحصر، المقاعد والطاولات وأدوات المائدة وأدوات المكتب والأسقف المعلقة وطلاء الجدران والسیارات والطائرات ومركبات الفضاء وأجھزة التلیفزیون والمسجلات والنظارات والعدسات اللاصقة وادوات التغلیف والمواد اللاصقة والملابس لا تخلو من أجزاء البلاستیكیة في صنعھا مما یجعل الاس غناء عنھا أمرا صعبا لان الصناعات البلاستیكیة ھي صناعة العصر التي تستثمر فیھا بلایین الدولارات في مختلف بلدان العالم الغنیة والفقیرة على السواء لإنتاج المواد الاساسیة والتي بدورھا تستخدم في تصنیع مختلف الأشیاء.



وارتبطت صناعة البلاستیك في تطورھا التاریخي بالصناعات الأخرى ثم تفوقت على تلك الصناعات في مدى قصیر نسبیا وظھرت أول مادة بلاستیكیة عام ١٨٦٨ م یتم إنتاجھا تجاریا وھي مادة (السیلیلوید)


والتي حصل علیھا جون وسیلي ھیات من تفاعل الكافور مع نترات السلیلوز في تجربة كان یقصد بھا استبدال العاج في كرات البلیاردو بمادة أخرى إلا أن ھذه المادة لم یكن بالإمكان صبھا في قوالب لتشكیلھا بالشكل المطلوب واقتصر الحصول علیھا في شكل رقائق اس خدمت في صناعة الھیكل الداخلي لنوافذ السیارات وأفلام الرسوم المتحركة .



ولما كانت نترات السلیلوز من المواد سریعة الاشتعال وشدیدة الانفجار فقد اس بدلت فیما بعد بمواد بلاستیكیة أخرى صعبة الاشتعال ، وظھرت ثاني مادة بلاستیكیة في عام 1909 م عندما أعلن ( د. لی وبكلان د) عن راتنج جدید (الفین ولفورمالدھید) واطلق علیه اسم (باكلایت) الذي اص ح من اللدائن الرئیسیة في ھذه الصناعة نظرا لإمكانیة صبه في قوالب ذات أشكال مختلفة تحت تأثیر الحرارة والضغط لصنع منتجات ذات مقاومة عالیة للحرارة كمقابض المقالي والبرادات وفیش الكھرباء .


فالبوليمر أو المبلمر أو المتماثر Polymer :هو مصطلح عام يستخدم في الأساس لوصف جزيء طويل. وهذا الجزيء الطويل يتكون من وحدات بناءووحدات متكررة مربوطين معا عن طريق روابط كيميائية. وعملية تحويل هذه الوحدات إلى بوليمر تسمى بلمرة. وهذه الواحدات تتكون من المونومرات, والتى غالبا ما تكون جزيئات صغيرة ذات وزن جزيئ قليل.
ويمكن أن تكون هذه المنونومرات متطابقة, أو مستبلة بمجموعة كيميائية أو أكثر. هذه التغييرات التى تحدث في المونومرات قد تؤثر في خواص البوليمر مثل المرونة, قابلية الذوبان, أو قوة شد البوليمر. في البروتينات, هذه التغييرات يمكن أن تجعل البوليمر القدرة على أن يكون له التركيب المناسب, بدلا من حدوث لف عشوائي "Random Coil" له. وبالرغم من أن معظم البوليمرات تعتبر عضوية (أى أنها مبنية على سلسلة كربونية), فإنه يوجد أيضا بوليمرات غير عضوية, وغالبا ما تكون سلاسلها مبنية على أصل من السيليكون.
ويغطى المصطلح بوليمر مدى واسع من الجزيئات, متضمنا أيضا بعض المواد مثل البروتينات والخيوط التى لها قوة شد عالية مثل خيوط كيفلر. والأساس في التفريق بين البوليمرات والجزيئات الأخرى الكبيرة هو وجود الوحدات المتكررة (المونومرات) في سلاسل البوليمر. ويحدث هذا خلال عملية البلمرة, والتى ترتبط فيها وحدات عديدة من المونومرات معا لتكوين سلسلة طويلة من البوليمر. فمثلا, عملية تكون البولي إثيلين "Polyethylene or Polyethene" تتضمن تشابك ألاف الوحدات من جزيئات الإثين معا لتكوين سلسلة لها الوحدا المتكررة -CH2- :


غالبا ما يتم تسمية البوليمرات على أسم المونومرات المكونة للبوليمر, فمثلا, يتم تمثيل البولي إثيلين كالتالي:




ولأن البوليمرات غالبا ما يتم التفرقة بينها بالمونومرات المكونة لها, فإن سلاسل البوليمرات في أى مادة لا يكون لها نفس الطول. وهذا بعكس الجزيئات الأخرى التى تتكون من عدد معين من الذرات, ويكون لكل جزيء وزن جزييء محدد. وإختلاف أطوال سلاسل البوليمرات لإن السلاسل تنتهى بطريقة عشوائية خلال تطور عملية البلمرة.
البروتينات ما هى إلا أحماض أمينية في شكل بوليمر. ومن دستة إلى عدة مئات من (تقريبا) أشكال المونومرات التى تكون السلسلة, فإن التتابع الذى يتكون به البروتين يحدد خواصه ونشاطه. ولكن يوجد في هذه البروتينات ما يسمى مناطق نشيطة, والتى تكون محاطة بما يعتقد (حتى 2003) بأنه مناطق تركيبية, والتى يكون دورها الأساسي هو إظهار هذه المنطقة/المناطق النشطة. وعلى ذلك فإن التتابع الأصلي للحمض الأميني ليس له أهميو كبيرة, طالما أن هذه المناطق النشطة يمكن الوصول إليها بفاعلية. وحيث ان تكون البولي إثيلين يحدث بطريقة عشوائية, فإن من يقوم بتصنيع البروتينات الحيوية والأحماض النووية يجب أن يكون لديهم عامل حفز (مادة تقوم بتسيهل أو تعجيل التفاعل). ومنذ الخمسينيات من القرن العشرين, كان للعوامل الحفازة دور كبير في تصنيع البوليمرات. وبوجود مزيد من التحكم في تفاعلات البلمرة, فإنه تم تصنيع بوليمرات ذات خصائص فريدة, مثل القدرة على إصدرا ضوء ملون.
وللحصول على خصائص جيدة للبوليمر فإنه لابد من ضبط عديد من العوامل. وهذا لأن البوليمر يتكون في الحقيقة من توزيعات من السلاسل بأطوال مختلفة, وكل سلسلة تتكون من حصيلة المونومرات التى تؤثر على خواص البوليمر. وبعض هذه العوامل مشروحه بالأسفل.




Syndiotactic polypropylene


الراتنجات: مواد عضویة صلبة أو شبھ صلبة غیر متبلورة طبیعیة أو صناعیة (البوليمر Polymer) وتعاقبت سنوات قلیلة مر بھا تطور سریع لعلم المواد المصنعة وتولدت تقنیات جدیدة مصاحبة لاكتشافات علمیة مكنت الكیمیائیین من تقدیم مواد بلاستیكیة ذات خواص محسنة ومتنوعة ومتزایدة ، ففي عام ١٩٢٧ م ظھرت خلات السلیلوز التي امكن تشغیلھا بطریقة قوالب الحقن اعقبھا ظھور راتنجات الفنیل ثم البولیسترین والبولي ایثیلین في أشكال مختلفة مما أدى إلى إغراق السوق بأنواع جدیدة ومتباینة في طرق التصنیع من المواد البلاستیكیة والتي ساھمت یوما بعد یوم في سد جزء من احتیاجاتنا الیومیة ویمكن تقسیم صناعة البلاستیك إلى قسمین رئیسیین ھما : تصنیع اللدائن والمنتج النھائي .


لقد اصبح البلاستیك شیئا مھما في المجتمع الذي نعیشه مكونا حضارة كاملة بما یفرزه لنا من جدید التصمیمات والأشكال والالوان كل یوم بما یجعلنا نقول بكل اطمئنان إننا نعیش عصر البلاس یك الذي ینتج من الصناعات البترولیة وھي العملیات التي یستخدم فیھا النفط أو الغاز الطبیعي أو مشتقاتھما كمواد خام لإنتاج مواد كیمیائیة.



الخواص الفيزيائية للبوليمرات


تتضمن الخواص الفيزيائية للبوليمرات درجة البلمرةوتوزيع الكتلة المولية.



بلمرة في الكيمياء هو تفاعل الذي يتم من خلاله الربط بين الوحدات الأساسية المعروفة بإسم المونومرات من أجل تكوين المبلمر




مثال على تفاعل بلمرة ألكين حيث تتفاعل مونمراتالستيرين لتكون بوليستيرين




درجة البلمرة أو DP, هى متوسط الوحدات المتكررة في سلاسل البوليمر في زمن قدره أثناء تفاعلات البلمرة, ويقاس الطول بعدد المونومرات. وتعتبر درجة البلمرة مقياس للوزن الجزيئي. ويمكن تمثيل درجة البلمرة بالمعادلة الآتية:




DP = Mt / M0




حيث Mt تمثل الوزن الجزيئي في زمن قدره t, تمثل M0 الوزن الجزيئي لوحدة واحدة من المنومرات.
وغالبا ما يترواح الطول المطلوب للتطبيقات الصناعية بداية من ألاف الواحدات المتكررة إلى عشرات الألاف



التفرع



خلال عملية تطور سلاسل البوليمر, يمكن أن يحدث تفرع. في بلمرة الراديكالات, يحدث هذا عندما تلتف سلسلة للخلف وترتبط لجزء سابق منها. وعندما تتكسر هذه الإلتفافة, تترك أجزاء صغيرة كالبراعم في سلسلة الكربون الرئيسية. السلاسل المتفرعة لا يمكن أن تصطف في شكل متقارب من بعضها مثل السلاسل الغير متفرعة. وهذا يؤدى لقلة التلامس بين الذرات في مختلف السلاسل المختلفة, وهذا يقلل فرص حدوث فرص ثنائيات الأقطاب الدائمة أو التى يمكن أن يحدث لها حث. كما أنه يوجد أجزاء من السلاسل ذات كثافة قليلة. والدليل على ذلك إنخفاض درجات الذوبان وضعف قوة الشد للبولليمر الناتج, لأن القوى بين الجزيئات تكون ضعيفة ويمكن كسرها بسهولة.



الإنتظامية الفراغية


الإنتظامية الفراغية أو الإنتظامية تصف الترتيب المتساوي الأجزاء " isomeric " للمجموعات الفعالة على السلسلة الكربونية. السلاسل التى لها شكل أيزوتاكتيك "isotactic" تعرف على أن المجموعات الفعالة بها تكون موجودة في ناحية واحدة من السلسلة. وهذا يمكنهم من أن يصطفوا بالقرب من بعض, وتكوين مناطق متبللرة مما ينتج عنه بوليمر ذو صلابة عالية.
وبالعكس السلاسل التى يكون لها شكل أتاكتيك "atactic" فإن المجموعات فيها تكون موزعة بطريقة عشوائية على جوانب السلسلة. وعلى هذا تكون السلاسل غير مرتبطة مع بعضها البعض بطريقة جيدة وتصبح القوى بين الجزيئات ضعيفة. وهذا يؤدى لكثافة أقل وقوة شد ضعيفة, ولكنه يعطى درجة عالية من المرونة.
المجموهات يمكن أن تتوزع أيضا بطريقة سيندايوتاكتيك "syndiotactic" والتى تكون فيها المجموعات موزعة بطريقة عكسية ولكن بإنتظام. ونظرا لأن هذا يعتبر نوع من الإنتظامية, فإن السلاسل السيندايوتاكتيك يمكن أن تنظم نفسها بالفرب من بعضها البعضو ولكن بالطبع ليس بالدرجة التى تحدث في السلاسل الأيزوتاكتيك. البوليمرات السيندايوتاكتيك يكون لها مقاومة عالية للضغط وأكثر من البوليمرات الأيزوتاكتيك لأن لها مرونة أكعلى ناتجة من ضعف القوى بين الجزيئات.




تكوين البوليمرات


البلمرة الإسهامية


البلمرة الإسهامية هى بلمرة بنوعين أو أكثر من المونومرات. ومثال لذلك مونومرات الأحماض الأمينية التى تم ذكرها من قبل, التى تتكون منها البروتينات. البلمرة الإسهامية لمونومرات مختلفة ينتج عنها بوليمرات بخواص مختلفة. فمثلا, البلمرة الإسهامية للإثين بكميات قليلة من الهيكسينhex-1-ene هى طريقة لإنتاج بولى إثيلين خطث قليل الكثافة (Linear Low Density PolyethyleneLLDPE) "شاهد [بولي إثيلين]]. تفرعات C4 التى تنتج من الهيكسين تقلل الكثافة وتمنع تكون مناطق متبلرة في البوليمر كما يحدث في البولى إثيلين عالى الكثافة (HDPE). وهذا يعنى أن (LLDPE) يمكن أن يتحمل قوى الشد وتبقى مرنة.
والشكل القادم يوضح نوع معين من البلمرة الإسهامية تسمى البلمرة الرمحلية, أو البلمرة التكاثفية. وفى هذا النوع بالتحديد يتم إطلاق جزيء صغير خلال البلمرة. في شكل التفاعل الآتى, يتم إطلاق جزيء الماء ويتكون النيلون. ونوع النيلون (إسمه وخواصه) يتم التحكم بها بمجموعتى R ، R' المستخدمة.



البلمرة الجذرية
البلمرة الكاتيونية
البلمرة الأنيونية
البلمرة التكثيفية





الهيكسين هو أحد الأولفينات, أو الألكينات وله الصيغة C6H12. وللهيكسين عديد من المتزامرات (isomer), إعتمادا على مكان الرابطة المزدوجة وتفرع سلسلة الكربون. واحد أهم المتزامرات صناعيا هيكسين-1, ألفا-أولفين.



المتزامرات أو المماكبات أو المصاوغات (تشابه الصيغ) "الإيزوميرات" (isomers) في الكيمياء هى جزيئات لها نفس الصيغة الكيميائية وغالبا بنفس نوع الروابط بين الذرات لكنها تختلف في ترتيب المجموعات الوظيفية المختلفة التي تشكل هذه المركبات . عديد من المتناظرات تتشارك في خواص متشابهة إن لم تكن متطابقة في معظم التفاعلات الكيميائية.
ومثال للتزامر البروبانول وله الصيغة C3H8O أو C3H7OH والمتناظرات له كالتالي:
بوبان-1-أول (إن-بروبيل ألكحول على اليسار) بروبان-2-أول (أيزو بروبيل ألكحول على اليمين)






لاحظ أن موضع ذرة الأكسجين يختلف في الشكلين, فهى مرتبطة لذرة كربون طرفية في الأيزومر الأيسر, ولذرة كربون وسطية في الأيزمر الأيمن. ويمكن ملاحظة أن عدد الأيزومرات يزيد بزيادة عدد الذرات فمثلا الكحول الآتى بيوتانولC4H10O, له خمس أيزومرات مختلفة.
وفى الشكل السابق يجب ملاحظة أن كل الروابط الموجودة هى روابط أحادية, ولا يوجد أى إختلاف في نوعية الروابط في كل منهما. كما أن عدد الروابط أيضا متساوي. وعلى هذا فإنه يمكن إستنتاج أن ثباتهم الكيميائي سيكون متطابق أو شبه متطابق.
وعموما فإنه يوجد أيزومر أخر للصيغة C3H8O والتى لها خواص مختلفة تماما (ميثيل إثيل إيثر):




ويلاحظ في الشكل الأخير إختلاف طريقة ترابط الأكسجين مع ذرات الكربون عن الشكلين في الأعلى, حيث انها متصلة بذرة كربون وذرة هيدروجين في الشكلين بالأعلى بينما ترتبط بذرتي كربون في الشكل الأسفل. ونظرا لعدم وجود مجموعة هيدروكسيل في الشكل الأسفل, فإن المركب في الشكل الأسفل ليس من الكحولات ولكنه ينتمى للإيثرات. وله خواص كيميائية تخنلف تماما عن الكحولات.


تاريخ المتزامرات



تم ملاحظة التزامر أو التماكب " Isomerism" لأول مرة في عام 1825, عندما كان فريدريك فوهلر يحضر حمص السيانيك ولاحظ أنه برغم أن تركيبه العنصري يماثل حض الفلومينيك (الذى تم تحضيره بواسطة جستس فون لايبيج), فإن خواصه مختلفة تماما. وقد تحدى هذا الإكتشاف الفكرة السائدة في هذا الوقت, والتى كانت تنص على أن المركبات المختلفة تكون مختلفة لأن لها تركيب عناصر مختلف. وبعد حدوث إكتشافات إضافية مماثلة, مثل إكتشاف فوهلر لليوريا والتى لها نفس تركيب الأمونيوم سيانات, قام بيرزيليوس بإقتراح المصطلح "تناظر" (Isomerism) لوصف تلك الظاهرة.



الأشكال المختلفة للتزامر (التماكب)

هناك شكلين رئيسيين للتزامر تزامر بنائي (structural isomers ) وتزامر فراغي (stereoisomers).
في التماكب البنائي, تكون الذرات والمجموعات الفعالة مرتبطة بطرق مختلفة, كما في مثال بروبيل ألكحول في الأعلى. وهذا الشكل من التناظر يتضمن "تناظر السلسلة" أو تماكب سلسلي (chain isomerism) والذى فيه تكون سلاسل الهيدروكربون بها تفرعات مختلفة, "تماكب موضعي" (position isomerism) والذى يتعامل مع موضع المجموعة الفعالة في السلسلة, "تناظر المجموعات الفعالة" (functional groupisomerism) حيث تختلف المجموعات الفعالة الرتبطة بكل نظير.
بينما التماكب الفراغي يكون بناء الروابط متطابق, ولكن موضع الذرات والمجموعات الفعالة في الفراغ يكون مختلف. وهذا الشكل من التناظر يتضمن تماكب بصري (optical isomerism) حيث تكون الأيزومرات المختلفة صورة مرآة لبعضها البعض. تماكب هندسي (geometric isomerism) حيث يمكن أن تدور المجموعات الفعالة الموجودة في نهاية السلسلة في أوضاع مختلفة.
وبينما أن المماكبات البنائية يكون بينها إختلاف في الخصائص الكيميائية, فإن الأيزومرات بصفة عامة تتصرف بنفس الطريقة تقريبا في معظم التفاعلات الكيميائية. ويكون للإنزيمات القدرة على التفرقة بين الأيزورمات المختلفة للمركب, كما أن الكائنات الحية ليها آلية في إختيار أحد الأيزومرات دون الاخر. كام أن بعض الأيزومرات تختلف في طريقة إستقطاب الضوء.
ويوجد أيضا أيزومرات توبولوجية تسمى توبايسومر (topoisomer). ويندرج تحت الجزيئات التى بها توبايسومر كاتينانوDNA. وتقوم الإنزيمات التى بها توبايسوميراز (Topoisomerase) بربط جزيئات DNA وبالتالى تغير من تبولوجيتها.
أيزوتوبايسومر (isotopomers) أو أيزوتوبي (isotopic) هى المتناظرات التى لها نفس العدد من المستبدلات الأيزوتوبية ولكن بوضع كيميائي مختلف.
ويوجد التناظر أيضا في الفيزياء في بعض حالات نواة الذرة,



الأولفين (Olefin) اسم يطلق على المركبات العضوية غير الحلَقية التي تحتوي على روابط غير مشبعة. ومثال ذلك الإيثين الذي يتكون من ذرتي كربون متصلتين برابطة ثنائية (CH2=CH2).
اشتُّق اسم أولفين من الاسم القديم لغاز الإيثين حيث كان يسمى بغاز الأولفيانت
الألكين في الكيمياء العضوية هو هيدروكربونغير متشبع يحتوى على الأقل رابطة واحدة ثنائية بين ذرتي كربون. تكون الألكينات البسيطة التى تحتوى على رابطة واحدة مزدوجة سلسلة متجانسة, والألكينات لها المعادلة العامة CnH2n.


اشتُّق اسم أولفين من الاسم القديم لغاز الإيثين حيث كان يسمى بغاز الأولفيانت


الألكين: في الكيمياء العضوية هو هيدروكربونغير متشبع يحتوى على الأقل رابطة واحدة ثنائية بين ذرتي كربون. تكون الألكينات البسيطة التى تحتوى على رابطة واحدة مزدوجة سلسلة متجانسة, والألكينات لها المعادلة العامة CnH2n.
أبسط الألكينات هو الذى يعرف بإسم "إثيلين" بينما الإسم الرسمية له طبقا للإتحاد الدولي للكيمياء والكيمياء التطبيقية (IUPAC) يسمي إثين.





الخواصالصيغة العامةCnH2n









تركيب الألكينات

شكل الألكينات


كما هو منوقع طبقا لهندسة الجزيء فإنه يحدث تنافر بين زوج الإلكترونات (شاهد "الرابطة التساهمية"), وبالتالى فإن الزاوية بين ذرتي الكربون في الرابطة المزدوجة ستكون 120°, وقد تصبح الزاوية أكبر طبقا للإجهاد الواقع من التفاعلات الغير إرتباطية التى تحدث من المجموعات المرتبطة بذرة الكربون. فمثلا الزاوية بين C-C-C في البروبين (البروبيلين) تبلغ 123.9123.9°.

الهندسة الجزيئية للرابطة المزدوجة بين ذرتي كربون


مثل الرابطة التساهمية الأحادية, فإنه يمكن وصف الرابطة المزدوجة بكيفية التداخل الحادث بين المدارات الذرية, فيما عدا أنه بعكس الرابطة الأحادية (والتى تتكون من رابطة سيجما واحدة), فإن الرابطة المزدوجة بين الكربون تتكون من رابطة سيجما ورابطة باي.
تستعمل كل ذرة كربون في الرابطة المزدوجة مداراتها sp2 المهجنة لتكون رابطة سيجما لثلاث ذرات أخرى. بينما المدارات الذرية 2p الغير مهجنة, والتى تقع عموديا على مستوى المتكون من محاور مدارات sp2 المهجنة, لتكوين رابطة باي.
ونظرا لأنه يتطلب كمية كبيرة من الطاقة لكسر الرابطة باي (264 كيلو جول لكل مول في الإثيلين), فإن الدوران حول الرابطة كربون-كربون المزدوجة صعب للغاية ومقيد بشدة.

الخواص الفيزيائية
الخواص الكيميائية


الألكينات بصفة عامة مركبات ثابتة, ولكنها أنشط من الألكانات.

التفاعلات

تصنيع الألكينات

1. أكثر الطرق الصناعية شيوعا لتصنيع الألكينات هى تكسيرالبترول.
2. يمكن تصنيع الألكينات من الكحولات خلاف تفاعلات النزع والتى يتم فيها نزع جزيء ماء من الجزيء:
H3C-CH2-OH + H2SO4H3C-CH2-O-SO3H + H2OH2C=CH2 + H2SO4.
3. التصنيع الحفزي للألكينات الكبيرة من النوع α-ألكين والتى يمكن الحصول عليها من تفاعل الإثيلين مع ثلاثي إثيل الألومنيوم, مركب عضوي فلزي في تواجد النيكل, أو الكوبالت, أو البلاتين.

تفاعلات الإضافة



الهدرجة الحفزية للألكينات تنتج الألكان المقابل. يتم التفاعل تحت الضغط في وجود عامل حفز فلزي. ومن الحفازات الصناعية الشائعة الإستخدام البلاتين, النيكل, البلاديوم, وذلك للإستخدام في المعامل. وغالبا ما يستخدم نيكل راني, وهو سبيكة من النيكل والألومنيوم.
المعادلة القادمة توضح هدرجة الإثيلين للحصول على الإيثان:
CH2=CH2 + H2 → CH3-CH3.


معظم تفاعلات الإضافة للألكينات تتبع آلية تشابه الإضافة الشغوفة بالإلكترونات.

الهلجنة:إضافة البروم, أو الكلور في حالتهم العنصرية إلى الألكينات وينتج ثنائي برومو فيسينال ، وثنائي كلورو ألكين, بالترتيب. وعملية نزع الكلور من محلول البروم في الماء هى طريقة تحليلية لإختبار وجود الألكين:


CH2=CH2 + Br2BrCH2-CH2Br
وهذه هى آلية التفاعل:






ويسير التفاعل بسبب الكثافة الإلكترونية العالية الموجودة على الرابطة الثنائية والتى تسبب إرزاحة مؤقتة للإلكترونات في الرابطة B-B مما يسبب حث مؤقت ثنائى القطب. وهذا يجعل Br يقترب من الرابطة الثنائية الموجبة وعند ذلك يحدث هيدروهلجنة محبة للإلكترونات: إضافة حمض هيدروهاليد مثل HCl أو HBr للألكين وينتج الهالو ألكان المقابل. .
CH3-CH=CH2 + HBrCH3-CHBr- ولو أن ذرتي الكربون عند الرابطة الثنائية مرتبطتان لعدد مختلف من ذرات الهيدروجين, فإن الهالوجين يتجه لذرة الكربون التى بها عدد ذرات هيدروجين أقل (قاعدة ماركونيكوف).
وألية التفاعل:









الأكسدة

1. في وجود الأكسجين, تحترق الألكينات بلهب لامع لتنتج ثاني أكسيد الكربون, وماء.
2. الأكسدة الحفزية بالأكسجين أو التفاعل مع البيروكسيد ينتج الإيبوكسيد.
3. التفاعل مع الأوزون يؤدى لكسر الرابطة المزدوجة, وينتج إثنين ألدهيد أو كيتون
R1-CH=CH-R2 + O3R1-CHO + R2-CHO + H2O
هذا التفاعل يمكن إستخدامه لتحديد مكان الرابطة المزدوجة في الألكين.




بلمرة الألكينات تفاعل له أهمية إقتصادية, ونتيجة التفاعل هى البوليمرات ذات القيمة الصناعية الكبيرة, ومن نواتج عملية البلمرة اللدائن مثل البولي إثيلين, البولي بروبيلين. ويمكن أن تتم عمليات البلمرة بعدة طرق منها طريقة الجذر الحر, أو الطريقة الأيونية.




رد مع اقتباس
إضافة رد

مواقع النشر (المفضلة)

الكلمات الدلالية (Tags)
لهندسة , موضوع , المواد , شامل

إعلانات



أدوات الموضوع
انواع عرض الموضوع

تعليمات المشاركة
لا تستطيع إضافة مواضيع جديدة
لا تستطيع الرد على المواضيع
لا تستطيع إرفاق ملفات
لا تستطيع تعديل مشاركاتك

BB code is متاحة
كود [IMG] متاحة
كود HTML معطلة

الانتقال السريع

المواضيع المتشابهه
الموضوع كاتب الموضوع المنتدى مشاركات آخر مشاركة
موضوع شامل عن الطباعه printing processes هانى السيد الملتقـــــى العــــام لهندسة الطباعة 11 20-05-2013 02:13 PM
اختبار الصلادة موضوع شامل hardness testing ابو حامد شرفى الاختبـــارات الميكانيكية 16 04-12-2010 10:49 PM
موضوع شامل للحماية الكاثودية نادية الاحمد الحمايــــة الكاثوديـــة Cathodic protection 1 16-07-2010 02:23 AM
موضوع شامل عن الأسماك وأنواعها سلطان غانم الملتقــى العـــام 0 15-08-2009 12:00 PM
الرصاص Pb) Lead) موضوع شامل اشرف عباس ميتالوجيا المعـــادن 1 25-06-2009 02:20 PM


الساعة الآن 07:51 PM.

جميع المواضيع والمشاركات المكتوبة تعبّر عن وجهة نظر صاحبها .. ولا تعبّر بأي شكل من الأشكال عن وجهة نظر إدارة المنتدى

RSS RSS 2.0 XML XML2 SiteMap SiteMap2 ARCHIVE HTML HTML2 EXTERNAL JS URLLIST

الاتصال بنا - الأرشيف - الأعلى  تسجيل الخروج  

Powered by vBulletin® Version 3.8.4, Copyright ©2000 - 2014, Jelsoft Enterprises Ltd. TranZ By Almuhajir