Qotishmalar. Reja

Mavzu: Qotishmalar.

Reja.

1. 
   Kimyo fanining, metallar, va qotishmalarning paydo bo`lish tariga bir nazar.
   
2. 
   Qotishmalarning hosil bo`lishi xaqida.
   
3. 
   Tayyor xoldagi qotishmalarning tarkibiy qismi.
   
4. 
   Qotishmalar turlari va qotishmalar haqida amaliy misollar va olimlarning bu boradagi izlanishlari natijalari.
   

Xulosa.

Insonlar juda qadimdan qabd yog` va oqsilga boy o`simlik mahsulotlaridan istemol qilganlar. ular bundan 6 ming yil avval oltin va kumushdan zebu-ziynat buyumlarini tayyorlashni bilishgan. Eramizdan 2000 yil avval Misrda o`simlik va xayvon organizmlaridan turli bo`yoq moddalar, rux va oltingugurtdan dorivor moddalar tayyorlangan. Lekin o`sha davrda kimyo bilan faqat maxsus kishilar gina shug`ullangan.
Kimyoning nazariy masalalari bilan qadimgi grek olimlari eramizdan avvalgi V-VI asrda shug`ullangan. Ular butun borliqni asosini to`tta “element” - suv, havo tuproq va olov tashkil qiladi deb tushuntirganlar.
Kimyoning fan sifatida rivojlanishiga Irland olimi Robert Boyl (1627-1691) katta hissa qo`shdi. Uning “Skeptik kimyogar” yoki aralash jismlardan to`rt element va uch kimyoviy negizning isboti sifatida qilinadigan tajribalar haqida mulohaza” kitobida alkimyo nazariyasi haqid o`z muloxazalarini bildirgan. Aytish mumkinki, shu davrdan boshlab fan sifatida rivojlana boshladi.
Kimyo fani o`z navbatida bizning yurtimizda ha chuqur o`rganilgan. misol tariqasida Abu Rayxon Beruniyni (973-1048) oladigan bo`lsak, u o`zining “Mineralogiya” deb nomlangan mashxur asarida o`sha davrda ma’lum bol`gan metallar, ulardan tayyorlanadigan qotishmalar, metallarning rudalarini qazib olish va ularga ishlov berish, rangli metallar va qimmtbaxo toshlarning xossalarini o`rganish, ayniqsa minerallarning solishtirma massalarini aniqlash yuzasidan olib borgan ishlari kimyo fanini rivojlantirishga katta xissa qo`shdi. Olimning “Hindiston” asarida u “ rivojlantirish - bir narsani ikkiknchi boshqa bir narsaga aylantirishdir, butun borliq doimo o`zgarishda va rivolanishda - tabiatning kuchi aynan shundadir ” degan muhim ilmiy xulosaga keladi. Abu Rayhon Beruniy o`zining shu asarida “Har bir narsani o`rganish xuddi shu narsani tashkil qilgan tarkibiy qismlarni (elementlarni) o`rganishdan boshlanadi ” deb yozgan edi.
Aytilganlar shundan dalolat beadiki, o`rta asrda Sharq mamlakatlarida, xususan O`zbekiston Respublikasi hududida kimyoviy fikr va ilmiy duyoqarash yuqori darajada bo`lgan. Buning isboti tariqasida IX - XII asrlarda O`rta Osiyo hududida mis (Zarafshon, Isfara tog`lari, Sox, Oloy, Namkent, Olmaliq, Oqtosh, Oqsuv atrofida), qo`rg`oshin va kumush ( Oltintopgan, Qo`rg`oshinkonda), oltin (Oltinqozin, Obiraxmatda), qalay (Turkiston tog`larida), temir (Chirchiq, Sayram va Shaxrisabzda) ruda va qotishmalari topilib, ulardan metall olish yo`lga qo`yilganini aytib o`tish kifoyadir.
Metallar suvda, spirtda, efirda va boshqa erituvchilarda erimaydi, ammo suyutslantirilgan xolda bir-birida eriy oladi va sovutilganda qotishmalar xosil qiladi. Suyuqlantirilgan ba’zi metallar sovitilganda ular kristallarining mexanikaviy aralashmasi xosil bo`ladi. Suyuqlantirilgan metallarning ko`pi har qanday nisbatda bir-birida eriy oladi. Ammo ba’zi metallar bir-birida fakqat ma’lum chegaragacha eriydi. Masalan, suyuqlantirilgan rux bilan suyuqlantirilgan qo`rg`oshin aralashtirilib, aralashma sovitilgandan keyin ikki qavat ruxni eritgan qo`rg`oshindan iborat pastki qavat va qo`rg`oshinni eritgan ruxdan iborat ustki qavat hosil bo`­ladi.
Suyuqlantirilib so`ngra sovitilganda ba’zi metallar bir-biri bilan reaktsiyaga kirishib, kimyoviy birikmalar hosil qilishi ham mumkin. Shu sababli, odatda qotishmalar erkin me­tallar bilan shu metallarning kimyoviy birikmalaridan iborat aralashmalardir. Kimyoviy birikmalar hosil bo`lishida, ko`pincha issikushk ajralib chiqadi. Masalan, suyuqlantirilgan misga alyuminiy qo`shilganda ajralib chiqqan issikushk ta’sirida butun massa qizib, oppoq, chug` holiga keladi.
Ko`p metallar bir-biri bilan birikib, bir necha xil birikma hosil qiladi.
Qattiq qotishmalar, ba’zan, muxlak O bir jinsli bo`ladi; bunday holda ular yo ma’lum tarkibli kimyoviy birikmadan yoki ma’lum tar-kibli qattiq eritmadan iborat bo`ladi. Agar qotishmani hosil qilgan metallardan birining kristall panjarasidan ikkinchi metall atomlari joy olsa yoki o`rin almashsa, qattiq eritma hosil bo`ladi. Bunda kristall panjarasining strukturasi saqlanib qolgan metall, erituvchi strukturasi saqlanib qolmagani eruvchi bo`ladi. Bunday qattiq eritmada ikkala me­tall atomlari ham bo`ladi. Qotishmaning bir jinsli bo`lishiga sabab ana shu. Ammo qotishmalarning ko`pi bir jinsli bo`lmay, ayrim metallarning kristallari bilan shu metallarning kimyoviy birikmalari aralashmasidan iborat bo`ladi. Metallar faqat bir- biri bilan emas, balki ba’zi metalloidlar bilan ham qotishmalar hosil qiladi; masalan, cho`yan va po`lat temirning uglerod bilan hosil qilgan qotishmalaridir.
Agar qotishma tarkibidagi metallar (komponyonxlar) kimyoviy birikma yoki qattiq eritma hosil qilmasa, kotishma sovitilganda komponenxlardan biri qattiq holatda oldin ajralib chiqa boshlaydi. Masalan, 10 og. qism qo`rg`oshin va 90 og. qism qalaydan iborat suyuq qotishma sovitilganda, qalay kristalla­ri ajralib chiqadi.
Qotishmadan qalay ajralib chiqa boshlagandagi temperatu­ra toza qalayning qotish temperaturasidan past bo`ladi. Ichida qo`rg`oshin erigan qalayning qotish temperaturasi pasayishini bilib borib, qo`rg`oshinning molekulyar og`irligini hisoblab chiqarish mumkin; bunda ham suvdagi eritmalarda erigan moddaning mole­kulyar og`irligini aniqlash qoidalaridan foydalaniladi. Shu yo`l bilan ko`p metallarning molekulyar og`irliklari topilgan.
Bunday tekshirish natijasida metallar o`zining suyultirilgan eritmalarida, ko`pincha, ayrim atomlar holida bo`lishi aniqlangan.
Qotishmalarning tarkibini aniqlashda kimyoviy analiz metodlari uncha qo`l kelmaydi, chunki bunday hollarda ko`pincha, me­tallarning hosil bo`lgan birikmalarini qotishmadan ajratib olish mumkin bo`lmaydi. Shuning uchun qotishmalarni o`rganishda, asosan, tekshirishning fizikaviy metodlaridan foydalanila­di. Bu metodlarni topishda sovet olimi N. S. Kurnakovning ro­`li katta. N. S. Kurnakov yangi ilmiy metod — fizika-kimyoviy analiz metodini yaratdi.
Fizik - kimyoviy analiz, odatda, ikki moddadan xosil bo`lgan sxemaning tarkibini to`xtovsiz suratda o`zgartirib turib, uning biror fizikaviy xossasi (bug`ining bosimi, suyuqlanish temperaturasi, zichligi, qovushoqligi, elektr o`tkazuvchanligi va boshqalar) o`zgarishini miqdoriy jixatdan tekshirishga imkon beradi. Tek­shirish natijalari tarkib - xossa diagrammasiga qo`yib chiqiladi; bunday diagramma tuzishda hamma vaqt abstsissalar o`qiga sisxemaning mitsdoriy tarkibi (kontsentratsiya), ordinatalar o`qiga tekshirilgan fizikaviy xossaning son qiymati qo`yiladi. Bunday diagrammasi xosil qilingan egri chiziklarning shakliga qarab, sistemada o`zgarishlar bor-yo`qligini bilishgagina emas, balki o`zgarishlarning xarakteri, xosil bo`ladigan maxsulotlarning tarkibi, qattiq eritmalarning xosil bo`lishi va boshqalar to`g`risida muayyan ko`rsatmalar olishga ham imkon beradi. Hozirgi vaqtda metallurgiya, silikat, kimyo va boshqa sanoat tarmoqlarida bir qator muammolarni xal qilishda fizika - kimyoviy analiz metodlaridan keng foydalanilmoqda
Kurnakovning metall qotishmalari tabiatini aniqlash yuzasidan olib borgan ko`p ishlari qotishmalar qotayotgan vaqtda sodir bo`ladigan protsesslarni tushunish ishiga katta aniqlik kiritdi. Masalan, Kurnakov qotishmalarni o`rganishda tarkibi birmuncha o`zgara oladigan kimyoviy birikmalarni kashf etdi. Kurnakov o`zgaruvchan tarkibli bunday birikmalarni frantsuz olimi Bertole (1748—1822) sharafiga bertollidlar deb, o`zgarmas tarkibli odatdagi birikmalarni esa daltonoidlar deb atadi.
Qotishmalarni o`rganishda fizika - kimyoviy analiz usullaridan eng ko`p qo`llaniladigani termik analiz bo`lib, bu analizning asosini o`tgan asrning oltmishinchi yillarida rus me­tallurgi D. Q CHernov yaratgan edi.
Termik analiz qotishmalarning holat diagrammalarini tuzish va bu diagrammalarni o`rganishdan iborat, bu diagrammalar qotishmalarning suyuqlanish temperaturalari ularning protsent kontsenxratsiyasiga (tarkibiy qismlarining . protsent hisobida ifodalangan miqdoriga) qanday bog`liq ekanligini ko`rsatadi.
Termik analiz to`g`risida tushuncha hosil qilish uchun bir necha misol ko`rib o`tamiz. Vismut-kadmiy sistemasining xolat diagrammasi kursatilgan. Bu diagrammada abstsisalar o`qiga qotish-maning kontsentratsiyasi, ordinatalar o`qiga esa temperatura qo`yilgan. LVS CHIZIQNING A nuqtasi toza vismutning suyutslanish tempe-raturasi (271°S) ni ko`rsatadi. Vismutga kadmiy qo`shib borilgan sari kotishmaning suyuqlanish temperaturasi nuqtagacha pasayadi, kadmiyning miqdori yanada ortib borishi bilan qotishmaning suyuqlanish temperaturasi SV egri chiziri bo`ylab ko`tariladi va V nuqtagacha yetadi. V nukta toza kadmiyning suyuqlanish temperatu­rasi (321 °S) ni kursatadi. Agar kadmiyning miqdorini o`zgartirmasdan unga sekinasta vismut qo`shib borilsa, suyuqlanish tempe­raturasi avval S nuqtagacha pasayib, shundan keyin A nuktagacha ko`tariladi.
Tarkibida, masalan, 20% kadmiy va 80% vismut bo`lgan suyuq qotishma sovitilganda bu qotishmadan K nuqdaga to`g`ri keladigan temperaturada toza vismut kristallana boshlaydi va qolgan suyuq kotishmada vismutning miqdori kamayib boradi. Vis­mut kristallari ajralib chiqishi bilan temperatura pasayadi, temperatura S nuqdaga (140°S ga) yetganda suyuq qotishmaning qolgan hammasi o`zgarmas temperaturada kristallana boshlaydi. Tarkibida 60% kadmiy va 40% vismut bo`lgan suyuq qotishma so­vitilganda unda ham xuddi yuqoridagidek hodisa sodir bo`ladi, ammo bunda dastavval qadmiy kristallana boshlaydi.
Vismut bilan kadmiy qotishmalari suyuqlanish temperaturasining eng past nuqtasi bo`lgan temperatura 140° C — evtektikaviy temperatura deb, tarkibi jihatidan shu temperaturaga muvofiq keladigan qotishma esa evtektikaviy qotishma yoki, tug`ridan - tug`ri evtektika deb ataladi. Yuqorida ko`rib o`tilgan misolda evtektika trakibida 40% kadmiy va 60% vismut bor.
Tarkibida 40% dan kam kadmiy bo`lgan suyuq qotishma sovi­tilganda undan vismut kristallana boshlaydi, bunda vismut erituvchi, kadmiy eruvchi bo`ladi. Diagrammaning S nuktasida vismut bilan kadmiyning vazifasi almashinadi. Tarkibida 40% dan ko`proq kadmiy bo`lgan qotishmalardan dastavval kadmiy kristallana boshlaydi, bunda kadmiy erituvchi, vismut esa eruv­chi bo`ladi.
Evtektika metallografik mikroskopda ko`rilsa, u vismut bi­lan kadmiydan iborat juda mayda kristallarning mexanikaviy aralashmasi ekanligi ma’lum bo`ladi. Vismut bilan kadmiyning evtektik tarkibdan boshqacha tarkibli qotishmalari bu metallardan birining yirik kristallari bila evtektikadan iborat bo`ladi.
Yuqorida bayon etilganlarga muvofiq, diagramma (36-rasmga qaralsin) beshta sohaga bo`linadi: I - kadmiy bilan vismutdan iborat suyuq qotishma, II — suyuq qotishma bilan vismut kristal­lari aralashmasi, III — suyuq krtishma bilan kadmiy kristallari aralashmasi, IV— evtektika bilan vismut kristallari aralashmasi va, nixoyat, V — evtektika bi­lan kadmiy kristallari aralashmasi.
Holat diagrammalari, odat-da qotishmalarning sovish eg­ri chiziqlari asosida tuziladi. Bunday chiziqlar hosil qilish uchun ikkita toza me­tall olib, ulardan har xil : tarkibli bir nechta aralashma tayyorlanadi va bu aralashmalarning har biri suyuqlantirilib, so`ngra asta-sekin sovitiladi, hamda qotayotgan qotishmaning temperaturasi ma’lum vakt oraliqlarida o`lchab boriladi. Kuzatish natijasida olingan ma’lumotlar asosida sovish egri chiziqlari tuziladi; buning uchun abstsissalar o`qiga vaqt, ordinatalar o`qiga esa tem­peratura quyiladi. Chap tomondagi egri chiziq toza metallning sovish egri chizig`i, o`ng tomondagisi qotishmaning sovish egri chizig`idir.
Temperatura dastavval ak egri chiziq bo`ylab bir tekisda pasayadi k nuqtaga kelib, egri chiziq sinadi, bunda qattiq faza hosil bo`la boshlaydi, bu protsess issiqlik ajralib chiqishi bilan boradi va shuning uchun temperatura ma’lum vaqtgacha o`zgarmay turadi (sovish chizig`i abstsissalar utsiga parallel bo`ladi). Suyuqlantirilgan metall­ning hamma massasi kristallanib bo`lgandan keyin, temperatu­ra egri chiziq bo`ylab yana bir tekis pasaya boshlaydi.
Ba’zan, batamom kristallanib bo`lgan metallning sovish egri chizig`ida ham temperatura pasayayotganda abstsissalar o`kiga pa­rallel chiziq hosil bulishi kuzatiladi. Bu hodisa kristallanib bo`lgan metallda ham issiqlik ajralib chiqishi bilan sodir bo`ladigan biror protsess (ekzotermik protsess) borishini ko`rsa­tadi. Metallning bir allotropik shakldan boshqa bir allotropik shaklga o`tish protsessi ana shunday protsesslardandir.
Ikki metalldan iborat qotishmaning sovish egri chiziri bosh-qacharoq bo`ladi Bu egri chiziqda
ham k nuqta qotishmaning qota boshlashiga, ya’ni qotishma tarkibidagi metallardan birining kristallana boshlashiga muvo­fiq keladi. Bunda suyuqligicha qoladigan qotishmaning tarkibi o`zgaradi va uning qotish temperaturasi kristallanish vaqtida tuxtovsiz pasayib boradi. Ammo kristallanish vaqtida ajra­lib chiqadigan issiqlik sovishni sekinlashtiradi, buning nati­jasida k nuqtada egri chiziq bir oz sinadi. Qotishma evtektik tarkibga erishguncha ortiqcha komponentning kristallanishi va temperaturaning bir tekisda pasayishi davom etadi. Qotishma evtektik tarkibga erishganda, ya’ni ortiqcha komponent batamom kristallanib bulgandan keyin, temperatura pasayishdan tuxtaydi.