KEMULURAN: SIFAT, CONTOH, EKSPERIMEN - KIMIA - 2024

The kemuluran adalah teknologi proprietari bahan-bahan yang membolehkan mereka untuk berubah bentuk tekanan mark; iaitu, pemisahan kedua ujungnya tanpa ada keretakan segera pada suatu ketika di tengah-tengah bahagian memanjang. Apabila bahan memanjang, keratan rentasnya berkurang, menjadi lebih nipis.

Oleh itu, bahan mulur diusahakan secara mekanikal ke dalam bentuk seperti benang (benang, kabel, jarum, dll.). Dalam mesin jahit, gelendong dengan benang luka mewakili contoh buatan dari bahan mulur; jika tidak, serat tekstil tidak akan dapat memperoleh bentuk ciri mereka.

Sumber: Emilian Robert Vicol melalui Flickr.

Apakah tujuan kemuluran bahan? Mampu menempuh jarak jauh atau reka bentuk yang menarik, sama ada untuk membuat alat, perhiasan, mainan; atau untuk mengangkut sebilangan cecair, seperti arus elektrik.

Aplikasi terakhir mewakili contoh utama kemuluran bahan, terutama logam. Wayar tembaga halus (gambar atas) adalah pengalir elektrik yang baik, dan bersama dengan emas dan platinum, ia digunakan dalam banyak alat elektronik untuk memastikan pengoperasiannya.

Sebilangan gentian sangat halus (tebalnya hanya beberapa mikrometer) sehingga ungkapan puitis "rambut keemasan" mengambil semua makna sebenarnya. Perkara yang sama berlaku untuk tembaga dan perak.

Kemuluran tidak akan menjadi sifat yang mungkin jika tidak ada penyusunan semula molekul atau atom untuk mengatasi daya tarik kejadian. Dan jika ia tidak wujud, manusia tidak akan pernah mengenal kabel, antena, jambatan akan hilang, dan dunia akan tetap dalam kegelapan tanpa cahaya elektrik (selain akibat lain yang tidak terkira banyaknya).

Apakah kemuluran?

Tidak seperti kelenturan, kemuluran memerlukan penyusunan semula struktur yang lebih cekap.

Kenapa? Kerana apabila permukaan di mana tegangan terletak lebih besar, pepejal itu mempunyai lebih banyak kaedah untuk menggeser molekul atau atomnya, membentuk kepingan atau plat; sedangkan apabila tegasan tertumpu pada keratan rentas yang lebih kecil dan lebih kecil, gelongsor molekul mestilah lebih cekap untuk melawan daya ini.

Tidak semua pepejal atau bahan dapat melakukannya, dan dengan sebab itu ia pecah ketika menjalani ujian tegangan. Kerosakan yang diperoleh rata-rata mendatar, sementara bahan mulur berbentuk kerucut atau runcing, tanda regangan.

Bahan mulur juga boleh melepasi titik tekanan. Ini dapat ditingkatkan jika suhu meningkat, kerana panas mempromosikan dan memfasilitasi slippage molekul (walaupun ada beberapa pengecualian). Oleh itu, berkat slaid ini, suatu bahan dapat menunjukkan kemuluran dan oleh itu boleh menjadi mulur.

Walau bagaimanapun, kemuluran suatu bahan merangkumi pemboleh ubah lain, seperti kelembapan, haba, kekotoran, dan bagaimana daya dikenakan. Contohnya, kaca yang baru dicairkan adalah mulur, menggunakan bentuk seperti benang; Tetapi ketika ia sejuk, ia menjadi rapuh dan boleh pecah dengan sebarang kesan mekanikal.

Hartanah

Bahan mulur mempunyai sifat tersendiri yang berkaitan langsung dengan susunan molekulnya. Dalam pengertian ini, batang logam yang tegar dan batang tanah liat yang basah boleh menjadi mulur, walaupun sifatnya sangat berbeza.

Namun, mereka semua mempunyai persamaan: tingkah laku plastik sebelum melanggar. Apakah perbezaan antara plastik dan objek elastik?

Objek elastik cacat terbalik, yang pada mulanya berlaku dengan bahan mulur; tetapi meningkatkan daya tegangan, ubah bentuk menjadi tidak dapat dipulihkan dan objek menjadi plastik.

Mulai saat ini, wayar atau benang mengambil bentuk yang ditentukan. Setelah peregangan berterusan, keratan rentasnya menjadi sangat kecil, dan tegangan tegangan terlalu tinggi, sehingga gelongsor molekulnya tidak lagi dapat mengatasi tekanan dan akhirnya pecah.

Sekiranya kemuluran bahan sangat tinggi, seperti halnya emas, dengan satu gram adalah mungkin untuk mendapatkan wayar dengan panjang hingga 66 km, dengan ketebalan 1 µm.

Semakin panjang wayar yang diperoleh dari jisim, semakin kecil keratan rentasnya (kecuali jika terdapat banyak emas untuk membina dawai dengan ketebalan yang cukup besar).

Contoh logam mulur

Logam adalah antara bahan mulur dengan aplikasi yang tidak terkira banyaknya. Triad terdiri dari logam: emas, tembaga dan platinum. Satu emas, oren merah jambu yang lain, dan perak terakhir. Sebagai tambahan kepada logam ini, ada yang lain yang kurang kemuluran:

-Iron

-Zink

-Bahan (dan aloi logam lain)

-Gold

-Aluminium

-Samarium

-Magnesium

-Vanadium

-Stel (walaupun kemulurannya mungkin terjejas bergantung pada komposisi karbon dan bahan tambahan lain)

-Silver

-Tin

-Lead (tetapi dalam julat suhu kecil tertentu)

Sukar untuk dipastikan, tanpa pengetahuan eksperimen sebelumnya, logam mana yang benar-benar mulur. Kemulurannya bergantung pada tahap kesucian dan bagaimana bahan tambahan berinteraksi dengan kaca logam.

Juga, pemboleh ubah lain seperti ukuran butiran kristal dan susunan kristal menjadi pertimbangan. Di samping itu, bilangan elektron dan orbital molekul yang terlibat dalam ikatan logam, iaitu di "laut elektron" juga memainkan peranan penting.

Interaksi antara semua pemboleh ubah mikroskopik dan elektronik ini menjadikan kemuluran suatu konsep yang mesti ditangani secara menyeluruh dengan analisis multivariate; dan ketiadaan peraturan standard untuk semua logam akan dijumpai.

Atas sebab inilah dua logam, walaupun dengan ciri yang sangat serupa, mungkin atau tidak mulur.

Saiz butiran dan struktur kristal logam

Biji-bijian adalah bahagian kaca yang tidak mempunyai penyimpangan (kekosongan) yang ketara dalam susunan tiga dimensi mereka. Sebaik-baiknya, mereka harus betul-betul simetris, dengan strukturnya yang sangat jelas.

Setiap butir untuk logam yang sama mempunyai struktur kristal yang sama; iaitu logam dengan struktur heksagon ringkas, hcp, mempunyai butir dengan kristal dengan sistem hcp. Ini disusun sedemikian rupa sehingga sebelum daya tarikan atau peregangan mereka meluncur di atas satu sama lain, seolah-olah mereka adalah pesawat yang terdiri daripada kelereng.

Secara amnya, apabila pesawat yang diperbuat daripada biji-bijian kecil meluncur, mereka mesti mengatasi daya geseran yang lebih besar; sementara jika besar, mereka boleh bergerak dengan lebih bebas. Sebenarnya, sebilangan penyelidik berusaha mengubah kemuluran aloi tertentu melalui pertumbuhan butiran kristal mereka yang terkawal.

Sebaliknya, mengenai struktur kristal, biasanya logam dengan sistem kristal fcc (kubik berpusat menghadap, atau kubik berpusat pada wajah) adalah yang paling mulus. Sementara itu, logam dengan struktur kristal bcc (kubik berpusat badan, kubik berpusat pada wajah) atau hcp, cenderung kurang mulur.

Sebagai contoh, kedua-dua tembaga dan besi mengkristal dengan susunan fcc, dan lebih mulus daripada zink dan kobalt, keduanya dengan susunan hcp.

Kesan suhu pada kemuluran logam

Panas boleh mengurangkan atau meningkatkan kemuluran bahan, dan pengecualian berlaku untuk logam juga. Walau bagaimanapun, sebagai peraturan umum, logam yang lebih lembut, semakin mudah mengubahnya menjadi utas tanpa pecah.

Ini disebabkan oleh kenyataan bahawa kenaikan suhu menjadikan atom logam bergetar, yang mengakibatkan biji-bijian bersatu; iaitu, beberapa butir kecil bersatu untuk membentuk satu butir besar.

Dengan biji-bijian yang lebih besar, kemuluran meningkat, dan keretakan molekul menghadapi kekurangan fizikal.

Eksperimen untuk menerangkan kemuluran untuk kanak-kanak dan remaja

Sumber: Doug Waldron melalui Flickr.

Kemuluran menjadi konsep yang sangat kompleks jika anda mula menganalisisnya secara mikroskopik. Oleh itu, bagaimana anda menerangkannya kepada kanak-kanak dan remaja? Dengan sedemikian rupa sehingga terlihat sesederhana mungkin pada mata mereka.

Kunyah dan mainkan adunan

Sejauh ini terdapat perbincangan mengenai kaca cair dan logam, tetapi ada bahan lain yang sangat mulur: permen karet dan tanah liat pemodelan.

Untuk menunjukkan kemuluran permen karet, ambil dua jisim dan mulailah meregangkannya; satu terletak di sebelah kiri, dan yang lain akan dibawa ke kanan. Hasilnya akan menjadi jambatan gusi, yang tidak akan dapat kembali ke bentuk asalnya melainkan diuli dengan tangan.

Akan tetapi, akan ada titik di mana jambatan itu akhirnya akan pecah (dan lantai akan diwarnai dengan permen karet).

Gambar di atas menunjukkan bagaimana seorang kanak-kanak dengan menekan bekas dengan lubang membuat plasticine muncul seolah-olah rambut. Dempul kering kurang mulur daripada dempul berminyak; Oleh itu, eksperimen boleh terdiri daripada mencipta dua cacing tanah: satu dengan tanah liat kering, dan yang lain dibasahi dengan minyak.

Kanak-kanak akan menyedari bahawa cacing berminyak lebih senang dibentuk dan bertambah panjang dengan mengorbankan ketebalannya; Walaupun cacing mengering, ia mungkin akan pecah beberapa kali.

Plasticine juga merupakan bahan yang sesuai untuk menjelaskan perbezaan antara kelenturan (kapal, pintu gerbang) dan kemuluran (rambut, cacing, ular, salamander, dll.).

Demonstrasi dengan logam

Walaupun remaja sama sekali tidak akan memanipulasi apa-apa, dapat menyaksikan pembentukan wayar tembaga di barisan pertama dapat menjadi pengalaman yang menarik dan menarik bagi mereka. Demonstrasi kemuluran akan menjadi lebih lengkap sekiranya seseorang itu menggunakan logam lain, dan dengan demikian dapat membandingkan kemulurannya.

Seterusnya, semua wayar mesti mengalami regangan berterusan hingga ke titik putus. Dengan ini, remaja akan mengesahkan secara visual bagaimana kemuluran mempengaruhi ketahanan wayar untuk pecah.

Rujukan

1. Ensiklopedia Contoh (2017). Bahan mulur. Dipulihkan dari: example.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Jun 2018). Definisi dan Contoh mulur. Dipulihkan dari: thinkco.com
3. Ribut ribut. (02 Mac 2018). Kimia Definisi mulur. Dipulihkan dari: chemstorm.com
4. Bell T. (18 Ogos 2018). Kemuluran yang dijelaskan: Tekanan tegangan dan Logam. Bakinya. Dipulihkan dari: thebalance.com
5. Dr Marks R. (2016). Kemuluran dalam Logam. Jabatan Kejuruteraan Mekanikal, Universiti Santa Clara. . Dipulihkan dari: scu.edu
6. Reid D. (2018). Kemuluran: Definisi & Contoh. Kaji. Dipulihkan dari: study.com
7. Clark J. (Oktober 2012). Struktur logam. Dipulihkan dari: chemguide.co.uk
8. Chemicool. (2018). Fakta mengenai emas. Dipulihkan dari: chemicool.com
9. Bahan Hari Ini. (2015, 18 November). Logam kuat masih boleh mulur. Elsevier. Dipulihkan dari: materialstoday.com