"האדם הקדמון" (מהתקופה הפרה היסטורית ) השתמש אך...

Preview:

DESCRIPTION

"האדם הקדמון" (מהתקופה הפרה היסטורית ) השתמש אך ורק בחומרים. גולמיים. הוא אכל את המזון כפי שמצא אותו בטבע. תעזוב מקניונים הכול פה חינם. הוא כנראה , ישב על עצים שנפלו בסערה או על סלעים. לך תעמוד עוד עשרים אלף שנה עד שימציאו לך כיסא?. שבר חפצים עם אבנים שמצא. פטיש כזה לא תמצא גם ב- ACE. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

השתמש אך ורק בחומרים)מהתקופה הפרה היסטורית ("האדם הקדמון"

גולמיים הוא אכל את המזון כפי שמצא אותו בטבע.

תעזוב מקניונים הכול פה חינם

הוא כנראה , ישב על עצים שנפלו בסערה או על לך תעמוד עוד סלעים.

עשרים אלף שנה עד שימציאו לך

כיסא?

שבר חפצים עם אבנים שמצא

פטיש כזה לא תמצא גם ב- ACE

לחומרים כפי שמוצאים אותם בטבע אנו קוראים :

חומרים לחומרים שלא משנים אותם בשום צורה ,ובמיוחד לא כדי להתאים אותם לצרכינו גולמיים

אנו קוראים חומרים גולמיים.

לחלק מהחומרים הגולמיים קראים גם : חומרי טבע כי מוצאים אותם בטבע.

האדם הקדמון, לא ידע את זה ,אבל גם את החומרים שהוא השתמש בהם

מחלקים לשני סוגים של חומרים :

חומרים אורגניים

וחומרים אנאורגניים.

אורגניזם בלטינית – חי או יצור חי

יצורים חיים כוללים את כל הצומח ואת כל בעלי החיים , גם צמחים נחשבים יצורים חיים .

כל חומר שמקורו ביצורים חיים הוא חומר אורגני

בעלי החיים

צמחים

כל חומר שמקורו בבעלי החיים הוא חומר אורגני

גם לממוטות יש קלקול קיבה

לפעמים

כמו:

ביצים, דבש, חלב , או מה שנותר מבעלי חיים או צמחים מתים .

קש, אבקת פרחים ,

המים

סלעים ואבנים מהם עשויים ההרים

הגזים שבאוויר

אז מה בעצם לא אורגני?

חלק מהגזים שבאוויר

המים

החומר ממנו עשויים הסלעים והקרקע

מבחינת ההיסטוריה של האדם :

החומרים הראשונים בהם הוא השתמש היו :

- כי הוא לא עיבד אותם הוא לא שינה בהם כלום גולמייםכולם היו חומרים .

גולמיים, אורגנייםחלקם היו חומרים

כי מקורם היה בחי והוא לא עיבד אותם

כי גם אותם הוא לא עיבד ולא לא אורגניים גולמיים, וחלקם היו חומריםשינה לצרכיו

אבנים ומקלות

וכל זה צריך לזכור עוד אורגני לא אורגני לפני שהתחילה

ההיסטוריה

אבנים

ענפים שבורים

שנהב של ממותה

סכין מאבן צור

עור מעובד

מזון מעובד

חומרי הגלם את לעבד עם הזמן למד האדם

הסכין –

אנאורגני שלו הוא חומר הגלםעשוי מאבן לכן

גלם טבעיחומר הגלם נמצא בטבע לכן הוא חומר

– אבן צור טהור הסכין עשוי רק מאבן צור ולכן הוא עשוי מחומר גלם

הבגד :

אורגני -מחומר גלםעשוי מעור של חיה , לכן הוא עשוי,

טבעי חומר הגלם נמצא בטבע ,לכן הוא חומר גלם

מחומר טהור מעור ולכן הוא עשוי רקהבגד עשוי

עם הזמן , היה עיבוד החומרים יותר ויותר משמעותי.

מצמחים טוו סיבים

ומהסיבים טוו בדים

חומר הגלם לבגד היו צמחים .

אורגני לכן חומר הגלם היה :

, כי מקורו בטבעטבעי

אם הוא היה מסיבים של סוג צמח אחד פישתה למשל , אז הוא היה עשוי מחומר

טהור

רק מפישתה.

הכוונה לחומר טהור- שבחומר הגולמי יש רק סוג אחד של חומר ואך ורק סוג אחד

את הנחושת לא מוצאים בטבע כמתכת .

אם החומר הכחול הוא נחושת, אז למה לא רואים שזה נחושת ,למה לא רואים את הברק על כך לא נדון בפרק זה. הצבע והמתכתיות של הנחושת?

לחומר הכחול קוראים "עפרת נחושת"

נסתפק בכך : שהנחושת בחומר הכחול מחובר לעוד חומר אחר.

בדיוק כמו שברזל מתחבר לחמצן, ואז הוא הופך לאבקה חומה הנקראת "חלודה" בפי האנשים .

מה היא אם כך הנחושת :

חומר הגלם להפקת הנחושת הוא : עפרת הנחושת

הנחושת היא חומר לא אורגני - היא מופקת מסלעים

הנחושת היא חומר המופק מהטבע , אבל לא נמצאת בטבע במצבה המתכתי

בטבע הנחושת היא חלק מתרכובות שונות וצריך לפרק את התרכובות בכדי להפיק אותה

הנחושת המתכתית היא חומר גלם לייצור כלי נחושת

כלי הנחושת באותה תקופה היו עשויים , רק מנחושת כלומר מנחושת בלבד ללא חומרים אחרים .

מנחושת טהורה כלי הנחושת היו עשויים

נחושת גופרתית

עד לסוף תקופת הנחושת למדו האנשים להפיק עוד ועוד מתכות.

בסוף התקופה,הטכנולוגיה קפצה מדרגה האנשים למדו לעשות סגסוגות

מהברונזה ייצרו כלים שונים במיוחד כלי נשק

הברונזה , הייתה חזקה מהברזל שהתחילו לייצר באותה תקופה.

לברונזה הם : הנחושת והבדיל חומרי הגלם

לא אורגני הברונזה היא חומר

יש בה גם ברזל וגם בדיל בריכוזים ידועים חומר אחד של מתכת טהורה לאהיא וקבועים

אבל לאחר תהליך היצירה נוצרת הברונזה העשויה מברזל ומבדיל בריכוזים הקבועים

היא חומר מעשה ידי אדם חומר טבעי לאהברונזה היא

המדליה עשויה רק מארד טהור כי יש בה רק ארד , אבל הארד עצמו לא עשוי המנצח במקום השלישי מקבל מדליה מארד כלומר ברונזה טהורה המנצח במקום השני מקבל מדליה מכסף טהור יש בה רק כסף המנצח במקום הראשון מקבל מדלית זהב – שהיא זהב טהור יש בה רק זהב מחומר אחד הוא לא בדיל טהור ולא ברזל טהור הוא סגסוגת של שניהם .

תקופת הנחושת

תקופת הברונזה

תקופתהברזל אנו מציינים את:

תקופת האבן

תקופתהברזל

תקופת הברזל הוא שם שניתן לתקופה מאוד מדויקת , אבל היא נמשכה כמעט עד היום

מהברזל הטהור למדו לייצר מוצקות של ברזל ופחמן בכמויות קטנות

תערובת של ברזל ופחמן היא הפלדה

הפלדה עצמה היא לא עשויה מחומר אחד

אבל בהחלט אפשר לומר שיש כלים שעשויים מפלדה טהורה , כלומר רק מפלדה.

ככל שחלפו השנים הכירו בני האדם יותר ויותר חומרים, ולא רק מתכות. התוודעו לתכונות שלהם ומצאו להם שימוש מתאים.

זכוכית מתקופת רומי

ללא חומרים מתאימים הייתה נעצרת ההתפתחות הטכנולוגית

לדוגמא:

את כמות האינפורמציה האדירה העוברת בין מחשבים )הפס הרחב ואפילו הצר(

אי אפשר היה לבצע, לו לא היינו מחליפים את חוטי הנחושת )כמו אלו שבטלפון ובמוצרי חשמל(

כמו אלו שבתמונה .בסיבים אופטיים

סיבים אופטיים

רק בעזרת סיבים כאלה אפשר להעביר את כמויות המידע האדירות

סיבים אופטיים מאפשרים את מהפיכת המידע

לכן בני אדם מנסים לייצר חומרים חדשים שהתכונות שלהם יתאימו לדרישות

הכלים או המכשירים שרוצים לבנות .

אנו נכיר שלוש קבוצות של חומרים

אלו הם חומרים על בסיס של מתכת , מתכות –סגסוגות

שמשפרים תכונות מסוימות שלהם או שמנסים להקנות להם מס' תכונות שלא היו קיימות יחד באותה מתכת.

פולימרים –הידועים ביניהם זו משפחת חומרי הפלסטיק .

חומרים קרמיים- חומרים משופרים ממשפחת החרסינה והקרמיקה

חומרים מרוכבים – חומרים המורכבים ממס' חומרים כמו בטון מזויין שיש בו בטון וגם מוטות ברזל בתוכו.

סגסוגות או

נתיכים

פסי רכבת העשויים

ממתכת

פסי הרכבת והגלגלים עשויים מברזל .

החיכוך והחום ,הם אדירים כשהרכבת עוברת על הפסים.

לו האדנים והגלגלים היו עשויים מברזל טהור , הם היו מתבלים מהר מאוד .

המהנדסים קוראים לזה עייפות החומר

די , אני כבר מת לישון

זה עייפות החומר חביבי

בכדי להאט את תהליך הבלייה

אבל בתוכו יש עוד סוג של מתכת בכמות ברזל מכינים את אדני וגלגלי הרכבת מ

קטנה ,

מנגןלמתכת זו קוראים

נתיך חדש מתיכים ביחד מנגן בכמות קטנה וברזל ומקבלים

תערבות מתכות, שהתכונות שלה שונות מזו של כל מתכת לחוד.

נתיך זה:

קצת מנגן והכול מסתדר

לולא ייצור הסגסוגת ברזל מנגן, ספק אם הרכבת הייתה יכולה להיות המצאה כלכלית

ויתכן שלא הייתה רכבת בכלל .

ככל שמתקדמת הטכנולוגיה

אנו זקוקים למתכות בעלות אוסף של תכונות מיוחדות ולא רק תכונה אחת .

גם קלה וגם חזקה

גם חזקה מאוד וגם עמידה בחום

ברזל טונגסטון , כרום וואנדיום

הפלדה , נוצרת כתוצאה מהיתוך של ברזל וחומר מייצר פחמן.

סגסוגת של ברזל ופחמן נקראת פלדה

הפלדה , יותר חזקה , יותר גמישה מהברזל הטהור .

או תכונה חדשה שלא היינו צריכים קודם כמו:

)כמו ברכבת(עמידות לחיכוך

מסגים

מסגים מכונים גם סגסוגת וגם נתכים

הם נוצרים מהתכה של מתכות שונות יחד, כשמתכת אחת בריכוז גבוה והאחרות בריכוז נמוך .

התכונה של הנתך ,שונה מהתכונות של המתכות המרכיבות אותה כל אחת מהן לחוד .

לפי סוג המרכיבים במסג, אפשר להתאים את תכונות החומר לדרישות המוצר אותו מייצרים.

פיתוחן של המצאות רבות , לא היה יכול להתרחש ללא פיתוח של חומרים חדשים

,ויש לזכור זאת.

פולי- מרים

רוב הפולימרים שבעולם, מיוחדים בכך ,שהמולקולות שלהם מאוד מאוד גדול ובנויות מהמון אטומים .

הבסיס ליצירת רוב הפולימרים שבטבע, או אלה שאנו משתמשים בהם ,הוא תכונה

. אטום הפחמןחשובה של

נסביר בשקפים הבאים מה מיוחד באטום הפחמן ולמה הוא חשוב ליצירת פולימרים .

מולקולה של מים בנויה משלושה אטומים

חמצן

מימן מימן

מלח בישול נתרן כלורי

כלור ואטום של נתרן בנוי מאטום של

וזה אטום של פחמן .

הוא מיוחד וכמעט אין אחר כמוהו.

אטום הפחמן , יכול להתחבר באותו הזמן עם ארבעה אטומים שונים או דומים .

הוא יכול ליצור ארבעה קשרים .

אטומי מימן 2הוא יכול כמו החמצן במים להיקשר ל-

ועדיין )בניגוד לחמצן שלא יכול להתקשר יותר(הפחמן יוכל להתקשר ל- שני אטומי פחמן כמוהו .

כל אטום פחמן שנוסף יכול להתקשר לעוד שני אטומי מימן או כלור או משהו דומה

ועדיין קיימת אפשרות להתחבר לעוד אטום פחמן

מולקולות שיש בהם אטומי פחמן יכולים ליצור שרשראות ארוכות.

לפעמים השרשות יכולות להיות אפילו ארוכות מאוד מאוד ולהכיל מאות אטומים

היצורים החיים ומוצרי הטבע השונים עשויים מפולימרים שונים.

שהוא פולימר מיוחד מחלבון גוף היצורים עשוי

70%

חלבון מחומר

יבש

ואת העודף אני תוקעת לכם בחלב

החלק הקשה ,וכשהוא בריכוז גבוה זה החלק העצי המעוצה בצמחים , הוא צלולוז פולימר מיוחד במינו ממנו עושים חבלים למשל.

שירת חבלים מהצמח מתנן

את החבל עושים במקרה זה מחלקי צמח שלמים שהדופן שלהם עשוי צלולוז

גם הדונג , השעווה , הם חומרים פולימריים

קבוצה ענקית של פולימרים כמו:

חלבונים

צלולוז – תאית

שעווה

ואפילו הנפט הגולמי שנוצר משאריות של בעלי חיים

הם חומרים:

כי הם עשויים מגופם או מתוצרת של יצורים חיים . אורגניים1

כי הם חלק מגוף או חלק במצב טהור. הם לעולם לא ימצאו בטבע 3מתוצר

כי הם נוצרו בטבע ללא מעורבות יד או חומרים טבעיים. הם 2מחשבתו של אדם

פלסטיק

כן, כן, הפליז הידוע , עשוי מאותו חומר כמו בקבוקי המשקאות הקלים.

מה משותף לכל הפולימרים : הפלסטיק והניילון למיניהם

חומרים . הם חומרים שלא נוצרו בטבע הם מעשי ידי אדם , הם 1מלאכותיים

חומר טהור. כאשר מייצרים אותם בבתי החרושת מייצרים אותם כך שנוצר 2

לתעשיית הפלסטיק והניילון האדירה חומר גלם. הם משמשים 3

בכולם ,הקשר בין האטומים .במיוחד בין אטומי הפחמן ,חזק מאוד יחסית.

שמתם לב למגוון האדיר של החומרים הפלסטיים השונים

זה מפני שמשנים במעט את המולקולות של חומר הבסיס ואת אופן הייצור

מה משותף לכל החומרים השונים מהם אפשר לעשות סיבים

. לכולם שרשרת מרכזית של אטומי פחמן 1

כאשר על אטומי הפחמן תלויים יסודות שונים

ואפילו קבוצות של אטומים .

. ברובם וכמעט בכולם , יש יחידת מבנה שחוזרת על עצמה . 3

ליחידות האלה קוראים מר

ולכל המולקולה קוראים פולי – מר ,

פולי – הרבה

מר – יחידה

המקור החשוב ביותר של הפולימרים הוא הנפט הגולמי

ממנו מייצרים פולימרים לצרכים שונים

בעיקר חומרים פלסטיים

או כל החומרים שאנו נוהגים לכנות סינתטיים .

פולי מרים מולקולות ארוכות וגדולות יחסית

ברוב המקרים בנויות על שלד של שרשרות פחמן

ברוב המקרים יש יחידת מבנה שחוזרת על עצמה בכל מולקולה יש הרבה יחידות כאלו ולכן זה נחשב לפולי כלומר הרבה מר ומכונה- מר

פולי מר – הרבה יחידות

ישנם פולימרים שהם :

טבעיים כלומר נוצרו בטבע :

הצלולוז שנמצא בצמחים

החלבון שנמצא בכל היצורים החיים

וסוכרים שונים כמו עמילן או גליקוגן

ישנם פולימרים שהם מלאכותיים

סוגי הפלסטיק

סוגי הניילון

סוגי הגומי

חומרים קרמים

מי לא מכיר את החומר

החומר רך ואפשר לעצב ממנו בקלות גופים שונים

זה שקוראים לו בטעות חימר

אבל אם שורפים את החומר הוא הופך להיות ממש קשה.

היום יודעים הכימאים לייצר חומרים קרמים באופן מלאכותי

חומרים דומים לחומרי הטבע. שלאחר עיבוד מתאים הופכים להיות

קשים מאוד.

עמידים לטמפרטורה גבוהה

ולא מוליכים חשמל

החלק הקדמי של מעבורת החלל מצופה בחומר קרמי עמיד לטמפ' גבוהה , כי החללית נדלקת כשהיא נכנסת לאטמוספרה

בזכות החומר הקרמי שלא נידלק החללית לא נישרפת

זוכרים? ללא חומר מתאים אי אפשר היה לבנות הרבה מתקנים או כלים חדשים .

חומרים קרמיים

חומרים קשים

עמידים לחום וטמפרטורה

עמידים לשחיקה

חומרים מרוכבים

לפנינו שלד של בניין העשוי מבטון

מבחינים בתקרה, ברצפה ובעמודים

חומרים מרוכבים עשויים מסוגים שונים

חומרים המחוברים של . יחד בצורה אופיינית

ניראה שבתוך הבטון יש מוטות ברזל

אם נחתוך את אחד העמודים )או את התקרה(

תפקידם לחזק את העמוד מעבר לחוזקו של הבטון.

במיוחד כשמדובר בבניה של בית רב קומות הדורש חוזק רב

אם לא היינו מוסיפים את הברזל לעמוד עובי העמוד היה צריך להיות

כזה.......

כזה.......

חישבו על בנינים גבוהים ומסובכים בצורתם ותבינו את התרומה של החומרים המרוכבים

מזל שהפלשתים לא בונים עמודים מבטון מזוין

אותו רעיון קיים בזכוכית משוריינת

בתוך הזכוכית בזמן הכנתה מטביעים רשת ברזל

זכוכית עבה וכבדה במיוחד

ללא הרשת היינו צריכים

גם החומר המכונה עץ סנדוויץ הוא חומר מרוכב

להכנתו מורחים על לוח עץ דבק

ועליו עוד לוח שכיוון הסיבים שלו הוא הפוך

ועליו עוד לוח

וכך התהליך חוזר על עצמו.

מה המשותף לכל החומרים השונים הללו ?

בכולם יש חומר "מדביק" שהוא חומר חלש יחסית

דבק נגרים

"מטריצה"לחומר המדביק קוראים

הבטון

זכוכית שהיא "נוזלית " לפני

שהיא קופאת .

כל אלו מטריצות

גוש בטון זכוכית

דבק נגרים

המטריצה "מדביקה "או מחברת חלקים שללא המטריצה הם היו חלקים נפרדים

מוטות ברזל

לוחות עץ

החומרים "המודבקים" או "המחזקים" נקראים כך, כי בחומרים המרוכבים הראשונים

וכעקרון ,ברוב החומרים עד היום .תפקידם הוא באמת לחזק.

אבל ישנם הרבה חומרים מרוכבים, שתפקיד החומר "המחזק" הוא לא לחזק אלא

לתת לחומר המודבק תכונה מיוחדת.

חומר מרוכב שכבתי.החומרים משולבים זה בזה בשכבות

עץ לבוד )דיקט( הוא דוגמה לחומר מרוכב שכבתי: לוחות דקיםשל עץ מודבקים זה לזה באמצעות דבק פולימרי. לוחות העץ

מודבקים בכיווניות משתנה. באופן כזה, מושג מבנה קשיח יותר. מהמבנה המקורי של העץ

חומר מרוכב גרגירי.גרגרים של חומר אחד טבולים בתוך חומר אחר

בטון הוא דוגמה לחומר מרוכב גרגרי: חצץ וחול מעורבים בתוך.עיסת המלט הרטוב, והעיסה כולה מתקשה

חומר מרוכב סיבי.בנוי מסיבים המשולבים בחומר העיקרי

בטון מזוין הוא דוגמה לחומר מרוכב סיבי: מוטות פלדה טבולים.בעיסת הבטון ומחזקים אותו

לוחות קל - קר

נחשבות לחומר מרוכב .

המטריצה שלהם , החומר המדביק והמאחד הוא חומר פולימרי ,שאפשר להקציף אותו.

אם נחתוך לשתיים את הקל- קר

ניווכח שיש שם המון בועות אויר

אפשר לומר שיש המון בועות אויר מפזורות , אבל המטריצה )הפולימר המוקצף ( מדביק מאחד

אותם.

– חומר פולימרי שניתן להקצפה בקל-קר המטריצה

,או משנה את התכונה של הקל קר הן בועות "המודבק" ,המחזקהחומר האוויר

בועות האוויר במקרה זה נחשבות לחומר "המחזק " לא בגלל שהן מחזקות

במקרה זה בועות האוויר נותנות לקלקר תכונה ייחודית והיא בידוד

בועות האוויר הן מבודדות .

החומר ש.....

נוסיף אותו התוצר הסופילאאם

הוא בצורה של סיבים או גרגרים והחלקים שלו הם לא גוש אחד מוצק

אם החומר בתוכו הוא נמצא לא שקוף את רובו או את כולו לא ניראה בכלל בעין.

מאפיין חשוב בחומרים מרוכבים , שאפשר לראות את

המטריצה המילוי וגם את חומר השיריון או

ממש בעין רגילה ולא במיקרוסקופ

למטריצה המילוי או חמרי "המשריין "החומרים

לא הייתה מקבלת את התכונות המיוחדות שלה. המטריצההם החומרים שבלעדיהם

ללא הברזל חלש עמוד הבטון היה הרבה יותר

בועות האווירמבודד ללא הקלקר לא היה

רשת הברזל ללאהזכוכית לא הייתה מספיק חזקה

לחומר ביחס למצב שהחומר המחזק או הממלא לא היה מיוחדות כל מה שנותןבו.

הוא יכול להיות בצורה הממלאאו המשריין החומר של :

: סיבים )כלומר חוטים(

מוטות ברזל

חוטי בד

חוטי זכוכית

גרגרים:

החצץ בתוך המלט )הבטון לבדו הוא גם חומר מרוכב גם ללא מוטות הברזל(

גרגרי מגנט במגנט שבמסגרת דלת המקרר

שכבות

כמו עץ הסנדוויץ

חומרים מורכבים

חומרים שבהם משופר חומר המטריצה על ידי תוספת של מילוי

השיפור יכול להיות חוזק רב יותר בידוד רב יותר ועד למגנטיות חזקה יותר

חומר המילוי הוא זה שמשפר ביחס לתכונות החומר הממלא המטריצה.

אפשר לראות בתוך החומר גם את חומר המטריצה וגם את החומר המשריין או המחזק.

איך נבדיל בין "סתם תערובת" של חומרים , לחומרים מרוכבים?

בחומרים מרוכבים ייתכנו שני מצבים :

א. שכבות של חומר אחת מעל לשניה – כלומר אין מצב של פיסות חומר ללא כל סדר אלא

שכבות ובכל שכבה חומר אחר .

בכל מקרה אחת השכבות היא בעלת כושר הדבקה

ב. סיבים או גרגרים מפוזרים בתוך גוש של חומר , כלומר – אין מצב של פיסות משני החומרים המונחים אחד ליד השני ללא כל סדר , אלא חומר אחד ובתוכו טבולים מרכיבי

החומר האחר שהם או סיבים או גרגרים.

בתערובת רגילה, חלקיקים של מספר חומרים מונחים אחד ליד האחר ללא כל סדר מסוים.

חומרים שנוצרו ונמצאים בטבע – חומרים טבעיים

חומרים שנמצאו ונמצאים בטבע הם חומר הגלם לייצור מוצרים

בכדי להפוך חומר גלם למוצר יש צורך לעבד אותו

עפרות של מתכות הם חומרי גלם להפקת מתכת וממנה מוצרי מתכת

עפרות של מתכות הם חומרים אנאורגניים

סגסוגת זו תערובת של מתכות במצב מוצק או מתכת ופחמן

החומרים הנוספים למתכת העיקרית , מחזקים תכונות של המתכת העיקרית

Recommended