Kovy a jejich vlastnosti Kovy dělíme na: a) nepřechodné (s- a p-prvky) b) přechodné (d- a f- prvky) Nepřechodné kovy mají konfiguraci valenční slupky: ns1 alkalické kovy ns2 Be, Mg, kovy alkalických zemin ns2p! B, AI, Ga, In, TI ns2p2 Ge, Sn, Pb ns2p3 As, Sb, Bi ns2p4 Te, Po ns2p5 At Atomy přechodných kovů mají ve volném nebo sloučeném stavu jen částečně zaplněné d-orbitaly Kovy v periodickém systému 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 H 1,01 22,99 atomové číslo M 18,998 relativní atomová hmotnost í __symbol prvku černý: pevná látka modrý: kapalina červený: plyn amite [pffBprawi D D D D D D alkalické kovy kovy alkalických zemin ostatní kovy ireítaloidy nekovy ÍYl mw 13 Al 26,98 C 12,01 Si 28,09 N 14,01 15 P 30,97 15,999 16 S 32,06 18,998 17 Cl 35,45 2 He 4,003 10 Ne 20,18 18 Ar 39,95 19 K 39,10 20 Ca 40,08 21 Sc 44,96 22 Ti 47,90 23 V 50,94 24 Cr 51,996 25 Mn 54,94 26 Fe 55,85 27 Co 58,93 28 Ni 58,71 29 Cu 63,55 31 Ga 69,72 4/y Ge 72,59 33 As 34 Se 78,96 35 Br 79,90 36 Kr 83,80 37 Rb 85,47 38 Sr 87,62 39 Y 88,91 40 Zr 91,22 41 Nb 92,91 42 Mo 95,94 43 T© (98) 44 Ru 101,07 45 Rh 102,91 46 Pd 106,40 47 Ag 107,87 49 In 114,82 50 Sn 118,69 fwJ 121,75 52 Te 127,60 53 I 126,90 54 Xe 131,30 55 Cs 132,91 56 Ba 137,33 57 La- 138,91 72 Hf 178,49 73 Ta 180,95 74 w 183,85 75 Re 186,21 76 Os 190,20 77 lr 192,22 78 Pt 195,09 79 Au 195,97 81 TI 204,37 82 Pb 207,19 83 Bi 208,98 84 Po (209) 85 At (210) 86 Rn (222) 87 Fr 223 89 Acf 227,03 104 m (251) 105 m (252) 106 107 (255) m (262) 108 Um (265) 109 m (266) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) s-blok d-blok p-blok Lanthanoidy (4f) Aktinoidy (5f) 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Ce Pr Nd ^DTfi) Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 140,12 140,91 144,24 (145) 150,35 151,96 157,25 158,92 162,50 164,93 167,26 168,93 173,04 174,97 f-blok 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Th Pa U Mp IPQIl ň20 K, je odpor mnoha kovů úměrný T5 • U většiny kovů odpor klesá, zvyšuje-li se tlak • Odpor slitin vykazuje výrazná minima odpovídající uspořádaným fázím • U některých kovů se objevuje supravodivost při teplotách blízko absolutní nuly Vznik slitin a deformace mrizky O atony OpOO.OOO • OOiO o^oo^oo^sstooxtooo 000#00#/w/rvftuQpOCLOOJD ••ooooo o'oo.oooo ooto o ooooooo ••o OOO' ooooooo OOi disbkace podél této rwiny atomů ooooooo O -GOQÍ OOOOO' ooooooo ooooooo Obr. 8. Schéma: a) substitučního tuhého roztoku, b) intersttciálniho tuhého roztoku, c) směsi fází, d) dislokace a e) páru vakance — intersticiální atom. Vlastnosti magnetické Dia- a paramagnetismus, Ferromagnetismus, Antiferromagnetismus • Všechny prvky jsou diamagnetické, některé jsou navíc paramagnetické (mají nepárový elektron) Feromagnetické jsou čisté prvky: Fe, Co, Ni, Gd, Dy, slitiny, oxidy Makroskopický vzorek obsahuje určitý počet „domén", spontánně zmagneto váných, jejichž magnetické momenty se vektorově sčítají a výsledek je spontánní magnetizace vzork) Spontánní magnetizace v doméně je způsobena „molekulárním polem", které orientuje atomové dipóly souhlasně - zesilování magnetického účinku Antiferomagnetismus (ď, MnO, MnF2) • antiparalelní orientace sousedních spinu • magnetická susceptibilita polykrystalického antiferomagnetika v závislosti na teplotě vykazuje maximum (Neélova teplota) Vlastnosti mechanické Pružná deformace • Napětí, prodloužení • Vnější síly vychylují atomy z rovnovážných poloh - porušení rovnováhy - reakce: návrat do původních poloh po odlehčení • Modul pružnosti v tahu (tlaku) E, ve smyku G: • Pro většinu kovů G = 0,373 E (|u=0,33 - Poissonovo číslo) Trvalá deformace • Trvalé změny tvaru těles - posunutí atomů o vzdálenost větší než mřížková konstanta - skluz, skluzové roviny • Deformace účinkem napětí za vysokých teplot - creep • Opakovaná deformace účinkem napětí - cyklická únava • Ohřev poly krystalů po deformaci: zotavení, rekrystalizace • Tvrdost, křehkost, tvárnost (kujnost) Struktura a vlastnosti kovů II • Vlastnosti optické (odrazivost, barva...) • Vlastnosti tepelné (tepelná kapacita, tepelná vodivost) • Vlastnosti korozní (korozní odolnost) • Vlastnosti chemické (katalýza reakcí) Vlastnosti optické • Odrazivost - vyleštěné povrchové vrstvy Al: 99,00% odrazivost 72% 99,99 % 84% • Barva - mřížková konstanta, elektronová struktura Vlastnosti tepelné Tepelná kapacita Tepelná vodivost Vlastnosti korozní Příčiny koroze • Termodynamické a kinetické podmínky koroze Druhy koroze • Chemická koroze (v plynech a neelektrolytech) • Elektrochemická koroze (v elektrolytech), pasivita • Celková koroze a nerovnoměrné druhy napadení korozí Korozní odolnost a druhy korozního napadení - Bodová koroze v - Štěrbinová koroze - Mezikrystalová a transkrystalova koroze - Koroze za napětí - Vibrační koroze - Kavitace - Extrakcní koroze - Biologická koroze Korozivzdorné materiály • Oceli (austenitické chromové a chromniklové) • Stabilizace ocelí (superaustenitické oceli) Korozivzdorné povlaky • Chemicko-tepelné zpracování: cementace, nitridace Vlastnosti chemické Katalýza reakcí - selektivní katalýza Katalyzátor Účinek Příklady Kovy Hydrogenace,Dehydrogenace Fe, Ni, Pt, Ag Polovodiče Oxidace, Desulfurizace NiO, ZnO, MgO (oxidy, sulfidy) Bi203/ Mo03 Oxidy - izolátory Dehydratace A1203, Si02, MgO, Anorg.kyseliny Izomerizace, Alkylace, H3P04, H2S04 Polymerizace, Krakování Metody zkoušení kovů Zkoušky fyzikálně- chemické, strukturní, korozní, mechanické (statické a dynamické), technologické Zkoušky fyzikálně-chemické • Fázová analýza • Dilatometrie a termická analýza Zkoušky strukturní • Strukturní analýza • Metalografie - leštění, leptání • Elektronová mikroskopie - přímé pozorování, repliky, folie • Elektronová a rentgenová difrakce Zkoušky korozní • Dlouhodobé zkoušky v provozních podmínkách • Laboratorní zkoušky kratší (dny až měsíce) • Nepřímé korozní zkoušky Mechanické zkoušky - statické (Odběr vzorku - zkušební tělesa) • Zkoušky Statické - tahem • - tlakem • - ohybem • - kroucením • - střihem • Statická zkouška tahem: mez úměrnosti, mez pružnosti (fyzikální, smluvní), mez kluzu (průtažnosti), mez pevnosti, • poměrné zúžení při přetržení