الزنك معدن متعدد الوظائف وله العديد من التطبيقات في مجالات مختلفة. وقد تشمل هذه الصناعة, الدواء, حماية البيئة, إلخ. في درجة حرارة الغرفة, كثافة الزنك 7.14 جم/سم3. تؤثر هذه الخاصية الفيزيائية على استخدامه في الجلفنة, يموت الصب, وهكذا. إلى جانب ذلك, تتيح دراسة كثافة الزنك إمكانية اختيار المواد المناسبة لمختلف التطبيقات ومواصلة التطوير العلمي. هكذا, تركز هذه المقالة على كثافة الزنك, عزمها, التقلبات, واستخداماتها في الصناعات المختلفة.
ما هو الزنك وخصائصه الرئيسية?
لقد تم اكتشاف الزنك منذ قرون. يمكن تتبعه في وقت مبكر 1400- 1000 قبل الميلاد في الهند والصين، وكان يستخدم في صناعة نحاس من خلال الجمع بين نحاس. على الرغم من هذا, لقد استغرق الكيميائي الألماني أندرياس مارجراف ما يقرب من قرنين من الزمن لاستخراج الزنك النقي 1746, لذلك, يمكن أن يكون له الفضل في هذا الاكتشاف.
السمات الرئيسية للخصائص الفيزيائية والكيميائية
- رمز: الزنك
- العدد الذري:30
- نقطة الانصهار: 5درجة مئوية
- نقطة الغليان:907درجة مئوية
- مظهر: سبيكة من الحديد لونها أبيض مزرق ولامعة ولكنها هشة في الظروف القياسية ولكن يمكن تشكيلها عندما تكون ساخنة.
مصادر وأنواع الزنك في الطبيعة
يحتل الزنك المرتبة الرابعة من أسفل القشرة الأرضية عندما يتم ترتيبه حسب وفرته في القشرة. يرتبط مع معدن السفاليريت (كبريتيد الزنك) الذي يتعايش مع الرصاص والمواد الأخرى. إنه ملغوم ومصهر وتحقيقه في منتجات مثل سبائك, سبائك, والطلاءات.
مقارنة كثافة الزنك مع المعادن الأخرى
فيما يلي قائمة صغيرة من المعادن المختلفة وكثافاتها بالمقارنة مع الزنك:
| معدن | كثافة (جم/سم3) |
| الألومنيوم | 2.70 |
| الزنك | 7.14 |
| نحاس | 8.96 |
| حديد | 7.87 |
| يقود | 11.34 |
كثافة الزنك: 8 حقائق أساسية
لذا, دعونا نناقش الحقائق الرئيسية المتعلقة بكثافة الزنك:
1. الكثافة القياسية
الزنك لديه كثافة قياسية تساوي 7.14 ز/سم في 25 ° C هي سمة مهمة في علم المواد أو الصناعة. هذه الكثافة مفيدة في الواقع في تحديد الدرجة التي يمكن للزنك أن تقدم ميزات هيكلية وحماية.
2. كثافة معتدلة
كثافتها ليست عالية جدًا وتشبه المعادن نسبيًا مثل الألومنيوم (2.70جم/سم3) أو يقود (11.34جم/سم3) الذي يسمح باستخدامه في مجموعة واسعة من التطبيقات. إنه يوازن بين توقعات القوة مع بعض مستوى مقبول من الوزن جعل الزنك مناسبًا لاستخدامات صناعية مختلفة.
3. التوحيد
واحدة من أكثر ميزات الزنك النقي ملاءمةً هي أنه أكثر كثافة نسبيًا في جميع أنحاء كتلته, عامل استقرار في الإنتاج, خاصة لعمليات مثل يموت الصب وكذلك لأغراض صناعة السبائك. وهذا يعني أيضًا أن عمليتها أسهل وجعلتها مادة قيمة يرغب المهندسون في العمل بها.
4. الاستقرار الحراري
في الحالة التي تكون فيها درجة الحرارة أحد شروط التطبيق, تم إثبات التأثير الحراري, في درجة حرارة الغرفة, تظل كثافة الزنك ثابتة, بينما عند تسخينه يتوسع الزنك; هكذا, تقل الكثافة. يجب أن تعتمد التغيرات الحرارية على التغير المستمر في تطبيقات درجات الحرارة العالية.
5. تأثير صناعة السبائك
قد تختلف كثافة سبائك الزنك عن كثافة الزنك المعدني إلى حد كبير. على سبيل المثال, أثناء استخدام سبائك الزنك والألومنيوم، من المعروف أنها تمتلك كثافة منخفضة مما يجعلها أسهل عند استخدامها في التطبيقات الخفيفة. تسمح هذه المرونة بتكوين مواد مخصصة لتطبيقات محددة.
6. تأثير الهيكل الذري
السداسية متقاربة (HCP), تساعد الشبكة البلورية في زيادة كثافة الزنك نظرًا لأنها تحتوي على ذرات معبأة بشكل وثيق. يوفر هذا الهيكل الموثوقية الميكانيكية والاتساق في العديد من الوظائف.
7. وحدات القياس
يتم تمثيل كثافة الزنك عادة بالجرام لكل سنتيمتر مكعب (جم/سم3) أو كيلوجرام لكل متر مكعب (كجم/م3) على أساس تنوع أغراض التطبيق العلمي والصناعي. فهي تساعد في جعل مثل هذه المقارنات أسهل وتوفر وحدة قياسية تجعل العمليات الحسابية أكثر بساطة عند التعامل مع المادة.
تطبيقات الزنك على أساس مصيره
فيما يلي بعض التطبيقات الشائعة بناءً على الاختلافات في الكثافات:
1. الجلفنة
كمعادن ثقيلة, يمكّن الزنك نفسه من إنشاء درع سميك وفعال للصلب والحديد. هذه العملية, واحد يسمى الجلفنة, يمنع مثل هذه الهياكل مثل الجسور, خطوط الأنابيب, والمركبات من التآكل وفي هذه العملية تطول حياتهم.
2. يموت الصب
الوزن الذري للزنك معتدل نسبيًا. لذلك, يتم استخدام الزنك بشكل كبير في صوب مكونات خفيفة الوزن وقوية. يتم تطبيقها بشكل شائع في ملحقات السيارات, الأجهزة المنزلية, والأدوات الشخصية.
3. إنتاج السبائك
تحدد كثافة الزنك أو/تؤثر على خصائص سبائك النحاس والألومنيوم الزنك. عادة ما يتم استخدام هذه السبائك في السباكة, تصنيع الآلات الموسيقية, ومنتجات البناء لأنها توفر قوة عالية ومقاومة التآكل الكاشط.
4. الصيدلة والتغذية
يستخدم الزنك في الرعاية الصحية كملحق وفي تطبيق موضعي على الجلد. نتيجة ل, يكتسب M تجانسًا في الأقراص واتساقًا في الجرعات بسبب كثافته العالية.
5. البطاريات والالكترونيات
ويستخدم المعدن أيضًا في البطاريات القلوية وبطاريات الزنك والكربون, بسبب كثافتها, حيث يؤثر على الحجم الصغير والمدمج وتخزين الطاقة.
أهم العوامل التي تؤثر على كثافة الزنك
دعونا نناقش العوامل المختلفة التي لها تأثير على كثافة الزنك
- درجة حرارة: يؤدي ذوبان الزنك إلى زيادة حجمه, مما يجعل كثافة المادة تقل عند تسخينها. على الجانب الآخر, التبريد يؤدي إلى انكماشها, مما يؤدي في الواقع إلى زيادة كثافة الماء.
- ضغط: عندما يتعرض الزنك لضغط مرتفع، تصبح ذرة الزنك متقاربة مما يزيد من كثافتها قليلاً.
- الشوائب: الشوائب الأخرى في الزنك يمكن أن تجعل المعدن أثقل أو أخف منه, أو مختلف تمامًا عن معدن الزنك النقي.
- صناعة السبائك: هكذا, يؤدي دمج عناصر مثل الألومنيوم أو النحاس إلى تغيير كثافة السبائك القائمة على الزنك.
- الهيكل البلوري: بسبب كريستال HCP, يشكل الترتيب الذري للزنك تعبئة سداسية. يجعل قياسات الكثافة تتغير.
طرق مختلفة لقياس كثافة الزنك
لذا, فيما يلي بعض الطرق الشائعة لقياس كثافة الزنك بمقاييس مختلفة:
- مبدأ أرشميدس: يتضمن ذلك غمر عينة الزنك في الماء وقياس كتلتها باستخدام كمية الماء المزاح.
- قياس التقلبات: طريقة مختبرية خاصة لتحديد الكثافة من خلال قياس حجم العينة.
- مقاييس الكثافة: نستخدم الأجهزة الإلكترونية لقياس الكثافة, وخاصة في الصناعات لقياس دقيق.
- تقنيات الأشعة السينية: تقنيات متطورة مثل علم البلورات بالأشعة السينية تقدر الكثافة على المستوى الذري فقط لأغراض الاستكشاف العلمي.
- القياس القائم على الليزر: معاصر, إجراءات بلا لمس لتحديد الكثافة السريعة, خاصة للسبائك.
تحدث التحديات أثناء قياس كثافة الزنك
دعنا نناقش بعض التحديات الشائعة التي تظهر أثناء قياس كثافة الزنك:
- الشوائب السطحية: هذا بسبب وجود الأوساخ, أكاسيد, أو الطلاء على الزنك; لأن هذه تؤثر على قراءات الكثافة.
- اختلافات درجة الحرارة: قد تختلف الملاحظات باستخدام قياسات الكثافة بفضل التمدد الحراري, والتغيرات في درجة الحرارة.
- آثار الضغط: يمكن أن تؤثر مشكلات الإجهاد أيضًا على الكثافة في بعض النواحي مما يؤدي إلى اختلافات تؤثر على مستوى حسابات الكثافة المطلوبة.
- تكوين سبائك: يؤدي وجود المعادن الأخرى في سبائك الزنك إلى اختلافات في القياسات مما يجعل العملية صعبة.
- حالة بيئيةس: التوهين والقضايا البيئية الأخرى سيكون له تأثيرات كبيرة على الأوزان وقياس الحجم.
الآثار البيئية المختلفة لكثافة الزنك
لذا, فيما يلي الآثار البيئية الرئيسية لكثافة الزنك:
- إعادة التدوير: كثافة الزنك تجعل إعادة استخدامها سهلة لأنه عند إعادة التدوير يمكن فصله بسهولة عن المعادن الأخرى.
- كفاءة الطاقة: يعيد الزنك إلى قطع الفرن من احتياجات الطاقة مقارنة بما إذا كان يتم تعدينه وصهره.
- الاستدامة: تتيح تطبيقات معاطف الزنك على هياكل الفولاذ الاستخدام المستدام للموارد في المستقبل مع استمرار تلك الهياكل لبعض الوقت.
- حماية البيئة: كما تأخذ إدارة نفايات الزنك والتخلص منها نفس الترتيب لتجنب تلويث التربة والماء وبالتالي كبح آثار المركب على البيئة.
خاتمة
ختاماً, كثافة الزنك هي خاصية مادية تملي قابليتها للاستخدام, بالإضافة إلى الاستخدام المتنوع عبر الصناعات والبيئة. بسبب كثافته المعتدلة, يمكننا استخدامه كمادة مجلفنة, سبيكة, ويموت الصب. على الرغم من المسامية, درجة حرارة, ضغط, وإدخال تغييرات الكثافة, فهم هذه الاختلافات يمتد تطبيقاته. مع وجود الزنك مثل هذه الميزات المميزة, تستمر الصناعات والباحثون في التوسع في تطوير الاستدامة.
التعليمات
ما هي كثافة الزنك?
يمتلك الزنك بعض خصائص الشكل الأساسية مثل كثافة حوالي 7.14 جم/سم3 عند درجة الحرارة القياسية 25 درجة مئوية.
كيف تختلف كثافة الزنك عن المعادن الأخرى الموجودة في السوق?
مقارنة بالزنك, الألومنيوم أقل كثافة ولكنه أكثر كثافة من النحاس والرصاص.
ما هو دور تعويم الزبد في تركيز المعادن?
ويحدد مدى ملاءمته للاستخدام في التطبيقات بما في ذلك الجلفنة, يموت الصب, وكسبائك.
هل من الممكن حدوث تغيرات في كثافة الزنك للسبائك؟?
نعم حقا, من المهم أن ترتبط أشكال أخرى من المعادن معًا لتكوين سبيكة, ثم تتغير كثافة المادة.
