מתכות

1. מתכות מקור, תכונות ושימושים מצגת לסיכום הנושא בכיתות ה' בי"ס יובלים נרי ארזי

2. מה מייצרים ממתכות? • כלי תחבורה: אוניות, מטוסים, מכוניות • חומרי בניין • סכו"ם וכלי מטבח • כלי עבודה • נשק ותחמושת • כבלי חשמל • ועוד...

3. תכונות של מתכות • מוליכות חשמל • מוליכות חום • קשות יחסית • מבריקות • ניתנות לריקוע • מוצקות בטמפרטורת החדר (חוץ מכספית) • משמיעות צליל מתכתי

4. דוגמאות למתכות

5. סמל כימי Hg כספית • המתכת היחידה המופיעה במצב נוזלי בטמפ' החדר. • אנו מנצלים את תכונתה להתפשט בעת שהיא מתחממת ולכן- משתמשים בה במדי-טמפרטורה. • מתכת רעילה מאוד. • בטבע- הכספית נמצאת בעפרה המכילה גם גופרית.

6. סמל כימי: Sn בדיל • מתכת רכה, בהירה ובעלת ברק. • טמפרטורת היתוך: 232 מעלות צלסיוס. • משמש בתעשיית המסגים והציפויים. • משמש להלחמה במעגלים חשמליים ובעבודות ויטראז'.

7. סמל כימי Fe ברזל * הברזל שימש בימי קדם (כבר לפני 3,000 שנה) לבניית מרכבות (בצבאו של סיסרא), חרבות, גרזינים, חניתות, שריון וכלי-מלחמה נוספים. • כלים חקלאים שנעשו מברזל: מחרשה, קילשון, מגל ועוד. • גם בימינו נמצא הברזל בשימושים שונים בתעשיית הבנייה, הרכב ועוד, וכן בסגסוגות- בשימוש עם מתכות נוספות. • ניתך בטמפרטורה של: 1,538°C • בשנת 2000 הופקו כ-1100 מיליון טון עפרות ברזל בשווי 25 מיליארד דולר. חמש המפיקות הגדולות ביותר של עפרות ברזל הן סין, ברזיל, אוסטרליה, רוסיה והודו. תכונתו הייחודית – משיכה למגנט (מיגנוט)

8. סמל כימי Cu הנחושת • הנחושת היא ככל הנראה המתכת הראשונה שהאדם עשה בה שימוש נרחב. • הנחושת היא מתכת רכה יחסית ולכן ניתן לרקע, לרדד ולשטח אותה לשימושים השונים. • טמפרטורת התכה: 1,084.4°C עפרת נחושת

9. מסג-תערובת של מתכות • למדנו שבוחרים בשימושי המתכות בהתאם לתכונותיהן של המתכות השונות. מלבד מספר מקרים יוצאי דופן, מעוררת תמיהה העובדה שהמתכות הטהורות אינן שימושיות כמו הסגסוגות. הסיבה לכך היא שרוב המתכות הטהורות הן רכות וחלשות יחסית. אולם, אם מוסיפים להן כמויות זעירות של מתכת אחרת או של אל-מתכת, הן נעשות קשות וחזקות יותר. לתערובת מתכתית זאת אנו קוראים מסג. • ניתן לייצר מתכת בעלת התכונות המבוקשות על-ידי ערבוב מתכות זו בזו. אפשר לערבב מתכות זו בזו בשעה שהן מותכות בכור-היתוך. עם קירור תערובת המתכות מתקבלת מתכת מסוג חדש-מסג.

10. דוגמאות לשימוש במסגים: ארד (ברונזה) - הוא מסג של נחושת ובדיל. הוא מנוצל ליציקות שונות כולל פסלים, מדליות ועוד. דורלומין - תערובת של חמרן (אלומיניום), נחושת ומתכות אחרות. היא משמשת בעיקר לבניית כלי תעופה. מתכת תותחים - תערובת של נחושת, בדיל ואבץ . היא עמידה בפני חלודה ובלאי, ולכן מתאימה לבניית אבזרים לאוניות.

11. מסג הברונזה נחושת + בדיל = ברונזה או ארד לברונזה תכונות שונות מהנחושת ומהבדיל שמהם היא עשוייה, קל להתיך אותה וליצור יציקות שונות. מסג הפליז = נחושת + אבץ מסג הפלדה = ברזל + פחמן

12. מושגים חשובים • משאבי טבע- חומרים מן הטבע המנוצלים על ידי האדם לצרכיו. • מחצבים – חומרים הנחצבים מן האדמה לשימוש האדם • עפרות מתכת – סלעים המכילים בתוכם מתכות • התכה – הפיכת מוצק לנוזל • מסג / סגסוגת – ערבוב של מתכות לקבלת חומר טוב יותר מהמתכות הנפרדות (לדוגמה פלדת אל-חלד וארד).

13. משאבי טבע חומר שנוצר בטבע ונשאב, נלקח, מוצא ומשמש לתועלת האדם, על פי צרכיו. לדוגמא: זהב נפט סלעים וקרקעות מלחים

14. מחצבים מרבצים של חומרים מינרליים טבעיים המצויים בקליפת כדור הארץ, שחציבתם או כרייתם כדאית מבחינה כלכלית. נהוגות שתי חלוקות נפוצות למחצבים: מחצבים מתכתיים – ברזל, זהב וכו' מחצבים אל מתכתיים – פחם, פוספטים וכו' ניתן למיין מחצבים גם בדרך נוספת: מחצבים אל-אורגנים: צור, מתכות וכו' מחצבים אורגנים: פחם, נפט וכו'

16. עפרת מתכת – סלע המכיל מתכת וחומרים אחרים נקרא עפרת מתכת. זהו שם כולל של כל הקבוצה. לכל מתכת עפרה משלה – עפרת נחושת, עפרת עופרת, עפרת אלומיניוםוכו'... עפרות המתכת שונות בתכונותיהן מן המתכות הטהורות המופקות מהן: הן לא מוליכת חשמל וחום, אינן ניתנות לריקוע, אינן משמיעות צליל מתכתי ואין להן ברק מתכתי.

17. מן העפרה אל המתכת ואל המוצר המחצבים מחצבים שאינם מתכתיים מחצבים מתכתיים אבן גיר חרסית גבס פוספט ברזל זהב כסף עפרות שונות: אלומיניום את המחצבים המתכתיים מכנים עפרות וכורים אותם במכרות תת קרקעיים או בכרייה על פני הקרקע (מחצבה)

18. הפקת המתכת מהעופרה • 1. כריית העפרה. • 2. הסרת חומרי הטפל : רוב העפרות מעורבבות עם אדמה ושכבות סלע הנקראות חומרי טפל. • 3. הפקת המתכת מהעפרה במספר דרכים: • חימום (צריפה)-חימום העפרה לחום גבוה בו ניתכת המתכת. • בעזרת חשמל (אלקטרוליזה)- העברת זרם חשמלי דרך המתכת. • תהליך כימי- טיפול בתמיסות הממיסות את החומרים הקשורים למתכת • 4. הפרדת החלקיקים לקבלת המתכת הטהורה.

19. הפיכת המתכת למוצרשיטות לעיבוד מתכת • יציקה– חימום המתכת עד להתכה ואז יציקתה לתבנית לקבלת מוצר. • משיכה- שיטה לעיצוב חוטי תיל , מוט מתכת נעשה צר יותר ויותר על ידי משיכה. • ערגול – מעיכת המתכת על ידי גלילים ליצירת מוצרים ארוכים כמו יריעות. • עיבוד שבבי – שיטה לעיבוד של מתכת בנוסף לעיבודים קודמים. חריטה על המתכת תוך כדי יצירת שבבים.

20. שיטה לעיצוב מוטות או פסים תוך כדי הפחתת עובי החומר וקבלת הצורה הרצויה בעזרת גלגליות. ערגול היא בעצם פעולת רידוד המתכת. דוגמא: רדיד אלומיניום מיוצר בערגול קר. ערגול ציפויים של מכשירי חשמל

21. ערגול

22. כל תהליך עיבוד אשר במהלכו מסירים שבבים מגוש המתכת נקרא עיבוד שבבי. לא כל המתכות נוחות לעיבוד שבבי. עופרת למשל, אינה נוחה לעיבוד כזה מאחר והיא יוצרת שבבים גדולים מאד. הפליז, לעומת זאת, יוצר שבבים קטנים ועדינים ולכן הוא נוח לעיבוד שבבי. תהליך זה משמש להתאמתם המדויקת של חלקים המתקבלים בכל תהליכי העיבוד. עיבוד שבבי ברגים מפתח

23. http://www.youtube.com/watch?v=blv8smG3zBs סרט על עבודות מתכת עדינות "הצורפים" http://www.youtube.com/watch?v=9l7JqonyoKA סרט על תעשיית הפלדה