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2017-11-11

Metalle und Legierung (L)








Metalle und Legierung

80% aller Elemente im Periodensystem sind Metalle wobei der Übergang zu Halbmetallen und Nichtmetallen fließend ist.

Metalle sind chemische Elemente die auch in gediegenen Zustand in der Erdrinde vorkommen können aber zumeist aus Erz gewonnen werden.

Metallische Stoffeigenschaften sind:

elektrische Leitfähigkeit (nimmt mit steigender Temperatur ab)
hohe Wärmeleitfähigkeit
Verformbarkeit
metallischer Glanz
Glanz und Reflexion werden durch frei bewegliche Elektronen verursacht die fast alle auftreffende elektromagnetische Strahlung emittieren.
Undurchsichtigkeit
Reflexion und Absorption bewirken das Licht Metall kaum durchdringen kann.
relativ hoher Schmelzpunkt
Resultiert aus den Bindungskräften zwischen Kationen und frei beweglichen Elektronen.

Entsprechend ihrer Dichte werden Metalle in Schwer-und Leichtmetalle gegliedert und nach der Reaktivität in Edelmetalle und unedle Metalle.

Wahrscheinlich besteht der Erdkern vorwiegend aus Eisen da dieses Metall kernphysikalisch gesehen das stabilste Element ist. Häufige Metalle der Erdkruste sind Aluminium, Eisen, Titan, Magnesium und Natrium. Seltene Metalle treten oft stark angereichert auf.

Phasen der Menschheitsgeschichte haben ihren Namen nach den verwendeten Metallen erhalten. (Bronzezeit, Eisenzeit usw. ) Ohne Metall wäre unsere heutige Welt nicht denkbar da Metall ein wichtiger Werkstoff ist und direkt oder indirekt eine maßgebende Rolle in allen Lebensbereichen spielt.

Legierung (lateinisch ligare=zusammenbinden)

Ein vollständiger oder partieller Mischkristall mit metallischen Eigenschaften wird Legierung genannt.

Die ersten Legierungen sind vor 6000 bis 10000 tausend Jahren entstanden und wohl einem Zufall zu verdanken. Aus Kupfer und Zinn entstand Bronze, die für Waffen und Gebrauchsgegenstände sowie Schmuck verwendet wurde. (Bronzezeit)

Messing ist eine Legierung die aus Zink und Kupfer hergestellt wird. Der Gebrauch von Messing geht bis vor 3000 Jahren zurück und es wurde häufig zur Münzprägung und zur Herstellung von Schmuck genutzt.

Eisen-Legierungen gibt es ebenfalls seit der Antike. Zur Gewinnung des Metalls wurden anfangs nur Meteoriten verwendet. Daher war Eisen selten und anfangs wertvoller als Gold.

Verhütetes Eisen fand man zuerst in Mesopotamien, Anatolien und Ägypten. Durch die Verbesserung der Gewinnungs-und Verarbeitungsmethoden wurde Eisen mit der Zeit zur Herstellung von Waffen und Werkzeugen verwendet.

Einteilung der Legierungen

Legierungen werden nach den beteiligten Komponenten eingeteilt wobei nur die Hauptkomponenten gezählt werden die charakteristisch für die Legierung sind. Daher spricht man von zwei, drei, vier oder Mehrfachlegierungen. Da Eisen eine besonders wichtige Komponente ist, wird zwischen Eisen-und Nichteisenlegierungen unterschieden.

-natürliche Legierungen
entstehen durch Aufschmelzen von Elementen z.b. innerhalb von Sternen

-Eisenlegierungen
Unterteilung in Gusseisen und Stahl entsprechend des Gehaltes an Kohlenstoff

-Nichteisen-Legierungen
z.b. Bronze, Messing, Amalgane

-Diffusionslegierungen
Entstehen durch Diffusion von Atomen im Kristallgitter

u.a.

Häufige Legierungen

Bleibronze: Kupfer+Blei
Chronin: Nickel+Chrom
Stahl: Eisen +Kohlenstoff
Messing: Kupfer+Zink
Amalgam: Quecksilberlegierungen
Rotgold: Gold+Silber
Rotguss: Kupfer+Zinn+Zink+Blei
Neusilber: Kupfer+Nickel+Zinn
u.v.a.






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