OSOBINE ELEKTROTEHNIČKIH MATERIJALA

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: POJAM I OSOBINE ELEKTROTEHNIČKIH MATERIJALATip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnikeNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Sve što oko sebe vidimo, pa tako i proizvodi koje ubrajamo u elektrotehničke, građeni su od izvjesnih materijala. Ovi materijali uglavnom određuju namjenu proizvoda, njegov kvalitet, ili naš odnos prema proizvodu. Sami već znamo da od kvaliteta ugrađenih komponenti zavisi kvalitet složenog proizvoda. Ovo se odnosi na sve proizvode pa tako i na elektrotehničke kojima ćemo se mi baviti.

Glavni dio (25÷30) min.

Opšti razvoj elektrotehnike i sve veća potreba za kvalitetnim materijalima zahtijevaju solidno poznavanje osobina potrebnog materijala. Zahvaljujući poznavanju osobina materijala u stanju smo ocijeniti kvalitet pojedinih električnih uređaja ili uticati na kvalitet uređaja u proizvodnji. Načelno, osobine materijala možemo klasificirati kao:

A – opšteB – specifične

A) opšte osobine

mogu se podijeliti u četiri grupe, i to:

a) fizičke osobineb) mehaničke osobinec) hemijske osobined) tehnološke osobine

a) Fizičke osobine

1) agregatno stanje - Elektrotehnički materijali se javljaju u sva tri agregatna stanja i svoje stanje mogu mijenjati pod uticajem temperature ili pak pod uticaje hemijskih procesa kojima su izloženi

2) spoljni izgled – omogućava razlikovanje pojedinih materijala po boji, obliku, sjaju i slično3) struktura materijala – pokazuje unutrašnji sastav, ovisan o međusobnoj vezi čestica unutar

materijala. Struktura može biti kristalna ili amorfna (po obliku), odnosno homogena ili porozna (po vezi unutar materijala)

4) masa – može biti zapreminska ili specifična. Specifična se odnosi na homogeni materijal, a zapreminska na porozni materijal. Izražava se u kg/dm3, a predstavlja masu homogenog tijela zapremine 1 l ili masu 1 l poroznog materijala

5) topljivost je osobina materijala da prelazi iz čvrstog u tečno stanje pod uticajem toplote. Temperatura pri kojoj nastaje topljenje zove se temperatura topljenja. Pored ove karakteristike značajne su i temperature isparavanja, zapaljivosti, omekšavanja i ugljenisanja (isparavanje je pretvaranje materijala u gasovito stanje, omekšavanje je pojava gubitka prvobitnog oblika materijala pod dejstvom toplote, ugljenisanje se odnosi na vlaknaste materijale koji se mogu karbonizirati). S obzirom na temperature topljenja, kada je riječ o metalima, mogu se razlikovati lakotopljivi (tačka topljenja manja od 950 °C – Sn-232 °C), teškotopljivi (tačka topljenja između 950 i 1200 °C) i najteže topljivi sa tačkom topljenja iznad 2000 °C (W – 3370 °C).

6) provodnost može biti toplotna ili električna. Metali su dobri provodnici i toplote i elektriciteta, dok itolatori to nisu. Električna provodnost se definiše kao recipročna vrijednost specifičnog električnog otpora:

7) postojanost na temperaturi je osobina materijala da zadrži svoje osobine zagrijavanjem do određene temperature. Najčešće su temperaturnim promjenama izloženi izolatori pa oni trebaju biti najpostojaniji na temperaturne promjene

8) viskoznost je osobina tečnosti. Predstavlja unutrašnje trenje nastalo usljed kohezionh sila u tečnosti i obrnuto je srazmjerno temperaturi.

b) mehaničke osobine

1) tvrdoća otpornost materijala na prodiranje alata. Izražava se u N/mm2

2) čvrstoća je opiranje materijala dejstvu vanjskih sila koje mu žele promijeniti oblik. Kako su ove sile različite tako razlikujemo i čvrstoću na kidanje, savijanje, pritisak itd.

3) žilavost je osobina materijala da se pod uticajem učestalih udara ili savijanja ne lomi i ne puca. Osobinu suprotnu žilavosti prepoznajemo kao krtost.

4) elastičnost je osobina materijalada pod uticajem neke vanjske sile mijenja svoj oblik, a po prestanku dejstva sile se vrati u prvobitni oblik, ako nije pređena određena sila zvana granica elestičnosti. Osobina suprotna elastičnosti je plastičnost.

5) istegljivost je osobina nekog materijala da se spoljnom silom može istezati a da se pri tome ne lomi i ne puca.

c) hemijske osobine se odnose na ponašanje nekog materijala u hemijskom pogledu, a najvažnije su:

1) hemijski sastav od koga zavise osobine materijala. Materijal može biti element, smjesa ili spoj

2) hemijska otpornost govori o otpornosti nekog materijala djelovanju baza, kiselina, soli, atmosferilija... Odavde potiče podjela materijala na plemenite i neplemenite.

d) tehnološke osobine – govore o ponašanju materijala pri obradi, a čine ih:

1) livkost je osobina materijala da se da liti i da pri tome dobro ispunjava kalupe. Svi se metali mogu dovesti u tečan oblik, ali svi nemaju dobru livkost.

2) kovnost je mogućnost obrade metala kovanjem, a da se materijal pri tome ne lomi i ne puca.

3) svarljivost je osobina materijala da se pri nekoj temperaturi kovanjem mogu spajati dva komada u jedan.

4) sposobnost kaljenja je karakteristika čelika. Kaljenje je, zapravo, brzo hlađenje čelika u vodi ili ulju, a nakon jakog zagrijavanja (700 ÷ 1300 °C). Ovaj postupak povećava tvrdoću i čvrstoću materijala.

B) specifične osobine se odnose na magnetne i dielektrične osobine materijala

Na osnovu opštih i specifičnih osobina svi se elektrotehnički materijali mogu podijeliti na:

- provodne- elektroizolacione- poluprovodne- magnetne i - ostale materijale

Završni dio (5÷10) min.

Pitanja za ponavljanje:1. Šta se ubraja u elektrotehnički materijal?2. Nabrojati najvažnije fizičke osobine materijala.3. Koje su najvažnije mehaničke osobine materijala?4. Šta se uglavnom podrazumijeva pod hemijskim osobinama materijala?5. O čemu govore tehnološke osobine materijala?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PROVODNI MATERIJALI – pojam i podjelaTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnikeNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)Ponavljanje znanja iz Osnova elektrotehnike o električnoj struji, provodnosti, otpornosti i

otpornicima:1. Šta je električna struja?2. Kako nazivamo opiranje materijala toku električne struje?3. Recipročna vrijednost električnog otpora se naziva...?4. Šta je specifični otpor materijala?


Može se reći da je provodni materijal svaki materijal koji, bolje ili lošije, provodi električnu struju. Međutim, u elektrotehničkoj praksi pod provodnim materijalima podrazumijevaju se materijali koji, pored električne vodljivosti, raspolažu i drugim osobinama koje im određuju primjenu u elektrotehnici.

Prema svojim fizičkim osobinama i hemijskom sastavu providni materijali mogu biti metalni i nemetalni.

Metalni provodni materijali su metali i njihove legure, a nemetalni provodni materijali su karbon (grafit), silicijev karbid, elektroliti, zemlja, voda i neki manje značajni materijali. Metali se dobijaju iz ruda preradom, jednostavnijim ili složenijim tehnološkim postupkom, koji obično uključuje elektrolizu kao način rafiniranja materijala. Metalne legure su, zapravo, mješavina dvaju ili više različitih metala, koji se u rastopljenom stanju pomiješaju, a zatim ohlade. Ovim postupkom je moguće dobiti materijale različitih osobina i često se legiranje i koristi u praksi.

Svakako, pored električnih, potrebno je pokloniti pažnju i mehaničkim i tehnološkim osobinama materijala, kao što su čvrstoća, elastičnost, otpornost prema hemijskim uticajima i mogućnost obrade. Većinu dobrih osobina posjeduju metali, stoga je njihova upotreba za provodnike najčešća.

VRSTE PROVODNIH MATERIJALAProvodni materijali, s obzirom na njihovu primjenu, mogu se podijeliti na sljedeće grupe:

2) materijali za provodnike3) materijali za otpornike4) materijali za lemljenje5) materijali za topljive osigurače6) materijali za električne kontakte7) materijali za termoelemente8) bimetali


Pitanja za ponavljanje:1. Šta je, u smislu korištenja, provodni materijal?2. Kako se po fizičkim i hemijskim osobinama dijele provodni materijali?3. Koji su najčešće upotrebljavani provodni materijali?4. Kako se dijele provodni materijali s obzirom na primjenu?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PROVODNI MATERIJALI – BAKARTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnikeNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)Ponavljanje znanja iz Osnova elektrotehnike o provodnicima, podsjećanje na najčešće viđan

materijal za izradu električnih vodiča u domaćinstvu. Najava nastavne jedinice.


Bakar (Cu) je metal svijetle crvenosmeđe boje, kubične plošno centrirane kristalne rešetke. U čistom stanju relativno je mekan, ali vrlo žilav i rastezljiv. Lako se kuje, valja (na hladno i vruće) i izvlači u vrlo tanke žice. Može se meko i tvrdo lemiti i zavarivati. Odlično provodi električnu struju i toplinu. Relativno je postojan na zraku, a izlaganjem utjecaju atmosferilija dobiva zeleno-bijelu patinu (malahit) koja ga štiti od daljnje oksidacije. Patina može biti i drukčijeg kemijskog sastava (hidroksisulfat, hidroksiklorid), ovisno o čistoćama u atmosferi. Patina se često i umjetno stvara na raznim predmetima (npr. bakrenim krovovima i skulpturama) radi zaštite od utjecaja atmosfere.

Zbog izuzetno visoke električne i toplinske vodljivosti, otpornosti prema koroziji i dobrih mehaničkih svojstava bakar ima vrlo široku primjenu, naročito u elektrotehnici. Većina električnih vodova (osim dalekovoda gdje se koriste aluminij i čelik (struja teče samo površinom vodiča radi skin efekta do kojega dolazi pri visokom naponu) bakar je preskup i ne odgovara namjeni) izrađuje se od bakra. Služi za izradu provodnih dijelova električnih mašina, a također grijača, uparivača, cijevi i kotlova u prehrambenoj industriji. U građevinarstvu se primjenjuje za izradu velikih pokrova koji, zbog svojstava bakrene patine, imaju veliku trajnost i specifičan izgled. U metalurgiji ima veliku primjenu kao legirajući metal.

Tačka topljenja bakra je 1083 °C, specifične je mase 8.9 kg/dm3, a specifični otpor mu je ρ=0.0172 Ωmm2/m.

U prirodi se bakar dobija u čistom stanju vrlo rijetko, a uglavnom iz ruda (kuprit, halkosin, halkopirit, malahit). Iz ruda se bakar dobija preradom u sljedećim etapama:

- dobijanje kamena bakrenca prženjem rude- dobijanje sirovog bakra iz bakrenca pri jakoj struji zraka, pri čemu se bakar oslobađa dijela

sumpora koji sagorijeva i vezan sa oksigenom odlazi u atmsferu- rafiniranje sirovog bakra – obično elektrolizom. U kupatilu od betona ili drveta, koje je

obloženo olovom nalazi se rastvor bakarnog sulfata sa nešto sumporne kiseline. U ovaj se rastvor potope ploče sirovog bakra i povežu sa pozitivnim polom izvora, a negativan pol izvora se veže za ploče od čistog bakra na koje se, u procesu elektrolize, vezuje bakar.

Lat. cuprum, crveni metal gustoće 8.96, poslije srebra najbolji vodič topline i elektriciteta. Dužim stajanjem potamni od oksida, a pod utjecajem atmosferilija s vremenom se prevlači zelenom patinom. Ne topi se u razrijeđenim kiselinama. U prirodi rijedak u elementarnom stanju, može ga se naći raspršenoga u stijenama u obliku sitnog zrnja, pločica, grančica ili mahovinasto isprepletenih niti (najčešće kao kemijski čistoga ili sa malo primjesa srebra i bizmuta). Poznato je oko 240 ruda bakra. Najviše ga ima u sulfidnim rudama (halkopirit, kovelit, halkozin i bornit), zatim u oksidnim (kuprit) i u karbonatnim rudama (malahit i azurit). Sulfidne i oksidne rude se u prirodi nalaze najviše sa sulfidom željeza, a rjeđe

sa sulfidima drugih metala. Sadržaj bakra u rudama relativno je nizak. Bogate rude sadržavaju 3-10% bakra. Zahvaljujući efikasnim metodama obogaćivanja eksploatiraju se i siromašnije rude, te se najveća količina bakra danas dobiva iz ruda koje sadržavaju 0,5-2% bakra. Bakar je poznat još iz prethistorijskih vremena. Upotrebljavan je još u neolitiku (8000 g. p.n.e.). U Egiptu se koristio oko 5000 g. p.n.e., za izradu oruđa i oružja (bronca), a dobivao se iz rudnika sa Sinajskog poluotoka. Na Cipru i Kreti koristi se od 3000 g. p.n.e. U antičko doba dolazio je gotovo isključivo s Cipra te je bio poznat pod nazivom aes cyprium (ciparska ruda) ili u kraćem obliku cyprium. Iz oksidnih ruda bakar se najćešće dobiva hidrometalurškim (mokrim)

postupkom. Iz bogatijih sulfidnih ruda ili iz siromašnih sulfidnih ruda koje su prethodno oplemenjene pomoću flotacije, bakar se izdvaja sukcesivnom oksidacijom i redukcijom u jamastim ili plamenim pećima. Tako se dobiva bakrenac ili bakarni kamenac, s oko 30-40% bakra, a nakon toga sirovi bakar ili blister. Sirovi bakar sadrži 97% bakra, ali nije još za upotrebu jer ima u sebi neke primjese (željezo, arsen, zlato i dr.). Primjese se moraju ukloniti, ili zbog njihove vrijednosti zlato, srebro), ili zbog štetnog utjecaja (željezo, arsen i dr.). To se postiže taljenjem ili, češće, pomoću elektrolize (elektrolitski bakar s 99,96-99,99% bakra).

Dobivanje bakra:

Bakar se najčešće dobiva iz ruda u kojima ga ima relativno malo (2-5%), stoga se mora prethodno koncentrirati uklanjanjem jalovine.

Koncentriranje se vrši postupkom flotacije (lat. fluo - plivati) tako da se sitno samljevena ruda pomiješa s puno vode u koju je dodano sredstvo za pjenjenje (posebna vrsta ulja). Ruda zaostaje u površinskom pjenećem sloju jer se ne kvasi, a jalovina tone na dno (premda joj je gustoća manja od gustoće rude). Daljnjim postupkom izdvaja se ulje i vraća natrag u proces flotacije, a nastali koncentrat ide u daljnju preradu.

Mehanička priprema rude obuhvaća sljedeće operacije: drobljenje i klasiranje, sušenje, briketiranje i miješanje rude s talioničkim dodatkom (tj. sastavljanje punjenja peći - smjesa rude i/ili koncentrata i talioničkog dodatka), dok se kemijska priprema svodi na žarenje i podešavanje sastava talioničkog dodatka. U metalurgiji bakra primjenjuje se nekoliko načina žarenja:

-obično žarenje provodi se radi uklanjanja konstitucijske vode iz karbonatnih ruda i koncentrata, a vrši se pri temeperaturi od 250°C

-klorirajuće žarenje kojim se oksidne i sulfidne rude prevode u klorid topljiv u vodi (CuCl2), a vrši se pri temperaturi 500-600°C

-ulfatizirajuće žarenje prevodi sulfidne rode u sulfat bakra topljiv u vodi

-oksidirajuće žarenje provodi se radi uklanjanja suvišnog sumpora u sulfidnim rudama

-aglomerirajuće žarenje kojim se okrupnjava materijal kako bi se mogao taliti u pećima. Za dobivanje bakra koristi se nekoliko metoda: suha ili pirometalurška, mokra ili hidrometalurška i elektrometalurška.

1. Suha, pirometalurška metoda:Koristi se za preradu bogatih i srednje bogatih sulfidnih

ruda i ruda samorodnog bakra. Najvažnija ruda za dobivanje bakra je bakrena pakovina (CuFeS2) koja se prethodno žari radi uklanjanja dijela sumpora, a ostatak se uglavnom sastoji od Cu2S, FeS i Fe2O3. Dalje se ruda taljenjem prevodi u "bakreni kamen" (bakrenac, koji je uglavnom smjesa Cu2S i FeS) što se vrši u grotlenoj peći koja se puni smjesom koncentrirane rude, koksa i kvarca. Nizom reakcija u različitim dijelovima peći sumarno nastaje ugljikov monoksid (grotleni plin) i talina bakrenca (gustoće 4-6 g/cm3) na kojem pliva troska (željezovi oksidi vezani u silikate gustoće 3-4 g/cm3):

Fe2O3 + SiO2 + C → Fe2SiO4 + CODaljnja prerada odvija se prebacivanjem taline bakrenca u

prethodno zagrijan konverter (iznad 900°C) i propuhivanjem zrakom.

Pri tome najprije željezov sulfid prelazi u oksid, a zatim se veže s kvarcem koji mu se doda u trosku, a sumpor izgara:

FeS + 3/202 → FeO + SO2 + 468kJ2FeS + SiO2 → Fe2SiO4 + 75kJ

Kada najveći dio željeza prijeđe u trosku, preostali Cu2S se oksidira i nastaje sirovi bakar prema reakcijama:

Cu2S + 3/2O2→ Cu2O + SO2 + 389kJ2Cu2O + Cu2S → 6Cu + SO2 - 125 kJ

Reakcije su sumarno egzotermne (oslobađaju toplinu) pa nije potrebno dodatno zagrijavanje

2. Mokra (hidrometalurška) metoda:Ova se metoda koristi za dobivanje bakra iz siromašnih

ruda odnosno otpadnih proizvoda drugih procesa, npr. pri proizvodnji sumporne kiseline iz pirita. Postupak se sastoji u tome da se ruda tretira pogodnim otapalom (npr. razrijeđena sumporna kiselina) da bi se bakar preveo u otopinu iz koje se kao metal izdvaja elektrolizom ili cementacijom. Za izdvajanje metalnog bakra elektrolizom kao netopljive anode koriste se olovne ploče, a kao katode tanki listići čistog bakra. Izdvajanje bakra iz otopine cementacijom vrši se reakcijom metalnog željeza s ionima bakra:

Cu2+ + Fe → Cu + Fe

Elektroliza kao način izdvajanja metalnog bakra ima prednost pred cementacijom jer se dobiva čišći bakar. Nakon proizvodnje bakra, suhom ili mokrom metodom, dobije se sirovi bakar čistoće 94-97% koji sadrži primjese: željeza (Fe), nikla (Ni), sumpora (S), Cinka (Zn), antimona (Sb), bizmuta (Bi), kositra (Sn), olova (Pb), selenija (Se) i telurija (Te), a ponekad srebra (Ag), zlata (Au) i platine (Pt). Radi poboljšanja svojstava (plastičnosti i električne provodljivosti) primjese se moraju ukloniti pri čemu se koriste dva postupka rafinacije bakra: rafinacija taljenjem i elektrolitička rafinacija.

Rafinacija taljenjem provodi se u pećima tako da se kroz talinu sirovog bakra i dodataka stvaranje troske najprije propuhuje zrak pri čemu ishlape olovo, Cink, arsen i kositar, a željezo i nikal prelaze u trosku. Nakon toga nastali bakrov(I)-oksid (Cu2O) reagira s bakrovim(I)-sulfidom (Cu2S) dajući elementarni bakar i plin sumporni dioksid (SO2) koji se iz gline istjeruje snažnim miješanjem pri čemu dolazi i do oksidacije ostataka sumpora. Zaostali Cu2O reducira se pomoću drvenog ili kamenog ugljena. Na koncu se pročišćeni bakar, čistoće će od 99% sa cjelokupnim sadržajem plemenitih metala lijeva u ploče debljine oko 3 cm koje služe kao anode pri konačnoj elektrolitičkoj rafinaciji. U kadama za elektrolitičku rafinaciju bakra katode su od čistog bakrenog lima, a elektrolit je otopina bakrovog(II)-sulfata (10-14%) i sumporne kiseline (5-10%). Propuštanjem električne struje anoda se otapa pri čemu bakar i nečistoće poput željeza, nikla, kobalta i cinka prelaze u otopinu, a plemeniti metal i i ostale nečistoće se talože i tvore "anodni mulj". Povremeno se ioni bakra reduciraju na katodi taložeći se u gusti crveni sloj čistog bakra. Dobiveni anodni mulj je polazna sirovina u proizvodnji prisutnih plemenitih metala.


Pitanja za ponavljanje:1. Koje su osnovne električne osobine bakra?2. Iz čega se dobija bakar?3. Čemu, u procesu dobijanja bakra, služi elektroliza?4. Za što se sve primjenjuje bakar?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: OSNOVNE LEGURE BAKRA – BRONZATip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnikeNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)Uvodna pitanja za ponavljanje znanja o bakru:

1. Koje su osnovne električne osobine bakra?2. Iz čega se dobija bakar?3. Čemu, u procesu dobijanja bakra, služi elektroliza?4. Za što se sve primjenjuje bakar?


Bronza je legura bakra i kalaja sa drugim primjesama, koje znatno utiču na mehaničke i električne osobine materijala. Bronze se odlikuju velikom čvrstoćom, tvrdoćom, istegljivošću i jačinom na kidanje. Lako se liju, valjaju, izvlače, a neke se mogu i kovati.Obično sadrže (80÷90)% bakra i (10÷20)% kalaja. Ovisno o drugim primjesama, postoje:

- Aluminijske bronze (sadrže 5-12% Al) otporne su na atmosfersku i hemijsku koroziju, imaju visoku čvrstoću i tvrdoću i lijepu zlatnu boju. Upotrebljavaju se za izradu bižuterije, nakita, kovanog novca, zupčanika, ventila, telegrafskih i telefonskih linija, itd.

- Fosforne bronze (sadrže 0,1-0,3% P) otporne su na korozivno djelovanje morske vode, pogodne za hladno valjanje i razvlačenje. Upotrebljavaju se u pomorskoj strojogradnji, za izradu raznih ventila i sl.

- Berilijeva bronza sadrži malo berilija koji daje elastičnost pa se koristi u izradi elastičnih pera za kontakte

- Kadmijeva bronza dobija se dodatkom 1% Cd bakru. Time se znatno povećava čvrstoća. Koristi se za nadzemne linije i trolne vodove


Pitanja za ponavljanje:1. Šta su to legure?2. Kako se zovu legure bakra i kalaja?3. Nabrojati najpoznatije bronze.

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: OSNOVNE LEGURE BAKRA – MESINGTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnikeNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)Ponavljanje znanja o bakru i legurama bakra:

1. Koje su osnovne električne osobine bakra?2. Iz čega se dobija bakar?3. Čemu, u procesu dobijanja bakra, služi elektroliza?4. Za što se sve primjenjuje bakar?5. Šta su to legure?6. Kako se zovu legure bakra i kalaja?7. Nabrojati najpoznatije bronze.


Mesing (mjed) je legura bakra i cinka kojima se mogu dodati i manje količine drugih metala (Sn, Fe, Mn, Ni, Al i Si). Mjedi su se donedavno puno više koristile u industriji i obrtu, a najpoznatije su:

- Tombak mjedi: Tombak (94% Cu; 5% Zn; maks 0,03% Pb; maks 0,05% Fe), crveni tombak (90% Cu; 10% Zn; maks 0,05% Pb; maks 0,05% Fe), zlatni tombak (85% Cu; 15% Zn; maks 0,06% Pb; maks 0,05% Fe), svijetlocrveni tombak (80% Cu; 20% Zn; maks 0.05% Pb; maks 0,05% Fe) i žuti tombak (65% Cu; 34% Zn; maks 0.15% Pb; maks 0,05% Fe). Ove se legure upotrebljavaju za izradu nakita, ukrasa, elastičnih cijevi, košuljica zrna za municiju, itd.

- Mjedi za kovanje (60% Cu; 39% Zn; 0,30% Pb; 0,07% Fe) koriste se za izradu limova, traka, šipki i sličnih proizvoda.

- Mjedi za zavrtanje (58% Cu; 40% Zn; dodaci do 2%) koriste se za sitne dijelove istrumenata, zupčanike satova, gravirane skale, zakovice i sl.

- Mornarička mjed (Cu 60%; Zn 39%; Sn 1%) otporna je na koroziju, jeftina je, a koristi se u brodogradnji u obliku ploča, traka i šipki.

Završni dio (5÷10) min.Pitanja za ponavljanje:

1. Što je to mesing (mjed)?2. Koje vrste mesinga su najčešće?3. Koje su osobine koje mesingu daju primjenu u elektrotehnici?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: OSOBINE I DOBIJANJE ALUMINIJATip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnikeNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Pored bakra, čije smo osobine i legure upoznali, postoje i drugi provodni materijali. Najčešće korišten materijal za provodnike jeste aluminij. Često ga je vidjeti na dalekovodima, različitim kućištima, provodnim sabirnicama.


Aluminij (Al) je laki metal, poslije oksigena i silicija najrašireniji element u Zemljinoj kori, gdje dolazi kao sastavni dio gline i mnogih stijena. Dobro vodi toplinu i električnu struju. Tačka topljenja je 659°C, specifična masa 2.7 kg/dm3, a specifična otpornost ρ=0.028 Ωmm2/m.

Aluminij je srebrnobijel, mekan, relativno krt i sjajan metal. Lagan je, može se kovati, valjati u vrlo tanke listiće i izvući u fine niti. Po plastičnosti je treći, a po kovnosti šesti od tehnički važnih metala. Dobar je vodič topline i električne struje. Iako spada u skupinu neplemenitih metala, vrlo je otporan prema utjecaju korozivnih tvari kao što su voda, dušične kiseline, mnoga organska otapala, te atmosferski utjecaji. Uzrok postojanosti je stvaranje tankog oksidnog sloja na površini metala koji se ne ljušti i štiti metal od daljnje oksidacije. Umjetno pasiviziranje površine vrši se postupkom elektrolitičke oksidacije poznate pod tehničkim nazivom eloksiranje.

Najznačajnije rude aluminija su boksit i kriolit iz kojih se dobija glinica, a iz glinice elektrolizom aluminij. Boksit se suši i melje u prah. Prah se miješa sa rastvorom NaOH i tako dobije aluminijhidroksid, koji se prži na temperaturi 150 – 170 °C, što za rezultat daje aluminijoksid tj. glinicu. Elektroliza glinice se obavlja u naročitim posudama iznutra obloženim grafitom. Najprije se u posudu stavlja kriolit, potom se propusti struja kroz grafitne elektrode (obloga posude je katoda, a anoda je grafitna ploča koja se spušta u posudu). Jaka stuja topi kriolit na 950 °C, a zatim se masi dodaje glinica pretvarajući se u aluminij i oksigen. Oksigen se vezuje za grafit elektroda tvoreći CO i CO2, a rastopljeni aluminij se taloži na dnu peći i povremeno ispušta. Prečišćavanje se također vrši elektrolizom.

U elektrotehnici aluminij služi za izradu dalekovodnih i telefonskih vodova, za zaštitne oplate raznih namjenskih i specijalnih kablova te za podnoške električnih žarulja. Velike količine legiranog aluminija visokih mehaničkih svojstava koristi strojogradnja i industrija transportnih sredstava, od automobila do zrakoplova. Za izradu zrakoplova aluminij je danas nezamjenjiv materijal, posebno nakon usvajanja novih tehnika varenja i spajanja aluminijskih elemenata. Osim navedenih najvažnijih, stotine današnjih proizvoda sadrže aluminijske elemente u svojoj građi.

Laki metal, poslije kisika i silicija najrašireniji element u Zemljinoj kori, gdje dolazi kao sastavni dio gline i mnogih stijena. Gustoća mu je 2.70, dobro vodi toplinu i električnu struju. Postojan je u vodi i na zraku, otapa se u mineralnim kiselinama (pri čemu nastaju soli u kojima je trovalentan) i u lužinama (pri čemu nastaju aluminati). Dobiva se iz boksita, tako da se na prethodno usitnjenu i dehidriranu rudu djeluje natrij-hidroksidom pod tlakom i na povišenoj temperaturi. Aluminij-hidroksid se pritom u lužini otopi, a

željezo-hidroksid ostaje neotopljen (crveni mulj). Kad se mulj odijeli od tekućine, iz nje se istaloži aluminij-hidroksid (hidrat) miješanjem, uz dodavanje kristala gotovog hidrata. Umjesto grijanja s lužinom boksit se može raščiniti i žarenjem s vapnom i sodom. Pečenjem (kalciniranjem) hidrata dobiva se aluminij-oksid (glinica). Da bi se dobio sam aluminij, glinica se u rastaljenom stanju podvrgava elektrolizi, tj. cijepanju pomoću električne struje koja se u talinu uvodi i iz nje izvodi ugljenim vodičima - elektrodama. Tako dobiven

aluminij ima čistoću iznad 99%; rafinacijom se može dobiti i čistoća 99,99%. Što je aluminij čišći, otporniji je prema kemijskim utjecajima i bolje vodi električnu struju, ali je i manje čvrst. Aluminij i njegove legure sve više se upotrebljavaju tamo gdje do izražaja trebaju doći njihova dobra mehanička, kemijska i električna svojstva, mala specifična težina i lijep izgled: u gradnji aviona, vozila, strojeva, u elektrotehnici, u kemijskoj industriji, kućanstvu, u građevinarstvu, arhitekturi i dr. Aluminijska folija se koristi za zamatanje živežnih namirnica, aluminijski prah upotrebljava se kao boja za ličenje, kao sastojina eksploziva i za aluminotermiju.

Aluminij je srebrnobijel, mekan, relativno krt i sjajan metal. Lagan je, može se kovati, valjati u vrlo tanke listiće i izvući u fine niti. Po plastičnosti je treći, a po kovnosti šesti od tehnički važnih metala. Dobar je vodič topline i električne struje. Iako spada u skupinu neplemenitih metala, vrlo je otporan prema utjecaju korozivnih tvari kao što su voda, dušične kiseline, mnoga organska otapala, te atmosferski utjecaji. Uzrok postojanosti je stvaranje tankog oksidnog sloja na površini metala koji se ne ljušti i štiti metal od daljnje oksidacije. Umjetno pasiviziranje površine vrši se postupkom elektrolitičke oksidacije poznate pod tehničkim nazivom eloksiranje.

Aluminij nije otrovan, ali nema niti posebnu biološku funkciju. Već pri sobnoj temperaturi se lako otapa u lužinama pri čemu nastaju aluminati, i u neoksidirajućim kiselinama kada nastaju soli.

Sposobnost otapanja elementa u kiselinama i lužinama naziva se amfoternost.

Zahvaljujući navedenim svojstvima aluminij ima vrlo široku primjenu u građevinarstvu, metalurgiji, strojogradnji i velikom broju drugih djelatnosti. Sam elementarni aluminij ima znatno užu primjenu jer je mek i krt. Elementarni aluminij koristi se npr. za naparivanje na glatke plohe gdje stvara visokoreflektirajući sloj - gotovo idealno zrcalo, pa se koristi kao nanos na teleskopskim zrcalima i drugim reflektirajućim plohama.

Kao tehnološki metal aluminij se prvenstveno koristi legiran s drugim metalima. Obično su to višekomponentne legure u kojima su drugi metali u manjim količinama, a tvore čvrstu otopinu s aluminijem ili su dispergirani u sitnim česticama. Postoje dvije skupine legura aluminija: ljevne i kovne. Radi poboljšanja ljevnih svojstava, aluminiju se dodaje silicij, bakar ili magnezij, pojedinačno ili u kombinaciji. Ove legure imaju vrlo dobra mehanička svojstva i lagane su, pa se koriste u izgradnji strojnih dijelova, zrakoplova i svemirskih letjelica. Kovne aluminijeve legure sadrže bakar, magnezij, mangan, a ponekad cink i nikal. Pogodne su za izvlačenje i prešanje. Posebno su važni durali kod kojih je termičkim postupkom brzog hlađenja kod legiranja zamrznuta metastabilna faza čvrste otopine legirajućih elemenata. Time su "zamrznuta" zaostala unutrašnja mikronaprezanja koja daju veliku čvrstoću na makroskopskoj skali.

Velike količine aluminija koriste se za izradu industrijske ambalaže u obliku folija, zatvarača, spremnika hrane i biljnih proizvoda, a također i za izradu kuhinjskog pribora. U građevinarstvu se koristi u velikim količinama u obliku panela, ploča, pokrova i profilnih elemenata najrazličitijih oblika. Prvenstveno se koristi za oblaganje zidova i fasada zgrada (u kombinaciji sa staklom), za izradu pokrova i okvira u formi aluminijske građevne galanterije

(prozora, vrata i sl.) U elektrotehnici aluminij služi za izradu dalekovodnih i telefonskih vodova, za zaštitne oplate raznih namjenskih i specijalnih kablova te za podnoške električnih žarulja. Velike količine legiranog aluminija visokih mehaničkih svojstava koristi strojogradnja i industrija transportnih sredstava, od automobila do zrakoplova. Za izradu zrakoplova aluminij je danas nezamjenjiv materijal, posebno nakon usvajanja novih tehnika varenja i spajanja aluminijskih elemenata. Osim navedenih najvažnijih, stotine današnjih proizvoda sadrže aluminijske elemente u svojoj građi.

Dobivanje aluminija:Budući da su aluminijevi spojevi rasprostranjeni i čine

značajan sastojak Zemljine kore, dostupni su, a aluminij se može izdvojiti iz bilo kojeg od njih. Međutim, komercijalno se koriste samo boksiti koji sadrže visok postotak (najmanje 50 %) aluminijevog(III)-oksida (AI2O3) uz istovremeno nizak sadržaj silicijevog(IV)-oksida (do 3 %, a u nekim slučajevima do 10 %). Ime rude boksit potječe od Les Baux, mjesta u Francuskoj gdje je otkriven. Boksit je smjesa aluminijem bogatih minerala (bemita i dijaspora a katkad i hidrargilita), a od primjesa najviše ima silicijevog i željezovih oksida. Crveni boksiti sadrže 20-25% Fe2O3 i 1-5% SiO2, a bijeli boksiti do 5% Fe2O3 i do 25% SiO2. Da bi se ruda prevela u bezvodni Al2O3 (glinicu), potrebno ju je očistiti od primjesa. Primjenjuje se više postupaka, a daleko se najviše upotrebljava mokri postupak po Bayeru otkriven 1889. g.

U Bayerovom postupku fino samljevena ruda raščinjava se u autoklavu pri temperaturi od 160-170°C i tlaku 5-7 atm kroz 6-8 sati pomoću 35-50%-tne otopine natrijeve lužine. Neraščinjeni ostatak kojeg tvore uglavnom željezovi oksidi i nastali netopljivi spoj natrijev aluminijev silikat (Na2[Al2SiO6] x 2H2O) otpad je, poznat kao "crveni mulj" koji se odlaže na posebna, samo za to izgrađena odlagališta (iz tog mulja mogu se izdvojiti drugi prateći elementi). Iz vrućeg filtrata iskristalizira se aluminijev hidroksid cijepljenjem otopine kristalima hidrargilita. Aluminijev hidroksid se žarenjem u rotacijskim pećima, na temperaturi iznad 1200°C, prevodi u glinicu (Al2O3) koja se podvrgava elektrolizi. Pri Bayerovom postupku javlja se značajan gubitak aluminija i osobito natrijeve lužine zbog prisutnosti silicija pa je dobro da ga u rudi ima što manje.

Elektroliza se provodi u elektrolitičkim kupkama s grafitnim elektrodama. Bayerovim postupkom dobivena glinica otapa se u kriolitu Na3AIF6 radi sniženja tališta, tako da dobivena otopina ima talište oko 1000°C, što je dvostruko manje od tališta same glinice (postupak Heroulta i Halla).

Aluminij se izlučuje na katodi i pada na dno kupke, a na anodi se oslobađa ugljični dioksid. Sam kriolit ne sudjeluje u elektrolitičkom procesu, a kako je njegova talina rijeđa od aluminija, pliva na površini i štiti aluminij od oksidacije. Dobiveni aluminij ima primjese drugih metala (titanija, bakra i cinka), a najviše silicija. Daljnje pročišćavanje vrši se pretaljivanjem aluminija u otpornim ili induktivnim električnim pećima tako da se talina aluminija drži nekoliko sati na temperaturi - 700°C kako bi primjese isparile ili isplivale na površinu, a pročišćeni aluminij ispušta se na dnu. Za dobivanje aluminija visoke čistoće provodi se naknadna elektrolitička rafinacija.


1. Koje su osnovne osobine aluminija?2. Kako se zove najpoznatija ruda aluminija?3. Kojim se postupkom dobija aluminij?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: LEGURE ALUMINIJATip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnikeNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Pitanja za ponavljanje znanja o aluminiju i njegovim osobinama:1. Koje su osnovne osobine aluminija?2. Kako se zove najpoznatija ruda aluminija?3. Kojim se postupkom dobija aluminij?


U legurama aluminija, pored aluminija koji je, jasno, glavni sastojak, najčešće ima bakra, magnezija i silicija. Prema njihovom osnovnom sastavu legure aluminija se dijele na legure sa dva elementa i legure sa više elemenata.

Legure sa dva elementaLegure bakar-aluminij se dobro obrađuju kovanjem i deformacijom. Sadrže najviše 5%

bakra, a legur ekoje se obrađuju livanjem sadrže 12 – 15 % bakra.Legure aluminij-silicij upotrebljavaju se za izradu predmeta livanjem, lako se liju i dobro

popunjavaju kalupe. Ove legure sadrže 10 – 12 % silicija.Legure aluminij-mangan odlikuju se velikom čvrstoćom i otpornošću prema koroziji, a

pretežno se koriste za izradu predmeta u brodogradnji. Procenat mangana se kreće u granicama 2 – 3 %.

Legure aluminij-magnezij imaju veliku tvrdoću i čvrstoću. Sadržaj magnezija je do 15%.Legure sa više elemenataDuralumin sadrži, uz aluminij, još i bakar, magnezij i mangan. Odlikuje se velikom

tvrdoćomi jačinom na kidanje. Može se izvlačiti, liti, presovati i zavarivati. Koristi se u vazduhoplovnoj industriji.

Antikorodal se sastoji od aluminija, silicija, magnezija i nešto malo mangana. Ima veliku tvrdoću i otporan je na koroziju. Upotrebljava se u građevinarstvu, hemijskoj i prehrambenoj industriji.

Aldrej je legura aluminija s malim količinama magnezija, silicija i željeza. Ima nešto manju specifičnu provodnost od aluminija, ali i veću mehaničku čvrstoću. Upotrebljava se za izradu vazdučnih vodova.

Silumin je legura aluminija sa silicijemi manganom, koja se vrlo ako lije i pri tome daje neporozne odlivke. Otporna je prema hemijskim uticajima.


1. Koji su elementi prisutni u legurama aluminija?2. Kako se dijele legure aluminija?3. Nabrojati najpoznatije legure aluminija.

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: ŽELJEZOTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnikeNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)Podsjećanje na poznate činjenice o željezu:

Željezo je u Zemljinoj kori najrašireniji metalni element, najdublja unutrašnjost Zemlje se pretežno od njega i sastoji, a tako je i sa drugim nebeskim tijelima kako svjedoče meteoriti pali na Zemlju od kojih se polovina sastoji pretežno od željeza. U Zemljinoj kori udio je željeza oko 5%, a u cijeloj Zemlji se računa da je 37%. Na površini Zemlje prirodno željezo je samo izuzetno u elementarnom stanju (telurno željezo na otoku Dikso zapadno od Grenlanda). Na mnogim mjestima Zemljine površine spojeno se željezo nakupilo u većim koncentracijama; stijene koje sadržavaju 20 i više posto željeza mogu služiti kao željezne rude.

Željezo je važno za život biljaka i životinja: ono je sastojina hemoglobina i kloroplasta pa ga mora sadržavati hrana toplokrvnih životinja kao i zemlja u kojoj rastu biljke. U organizmu odraslog čovjeka ima oko 5,85 g željeza; od toga je 55% vezano za hemoglobin, 10% ga je u mioglobinu i 17% u staničnim heminima; oko 17% željeza nalazi se i u drugim organima (kao feritin i hemosiderin). Preparati željeza ubrajaju se u najstarija ljekovita sredstva; bili su poznati već u rimsko vrijeme. Danas se željezo u obliku topljivih fero-soli najviše upotrebljava za liječenje raznih oblika anemija. Željezo je čovjeku bilo poznato već u prehistorijskim vremenima, a danas je ono kudikamo najvažniji tehnički metal. Od njega se prave mostovi, željeznice, strojevi, brodovi, građevine, itd. kao i bezbroj sitnica potrebnih u svakodnevnom životu: igle, čavli, vijci, pera, kvačice za spise, kutije za konzerve itd.


U čistom elementarnom stanju željezo je poput srebra - bijel, razmjerno mekan, kovan metal, kemijski dosta otporan. Dobija se iz ruda siderita, pirita, hematita i limonita preradom u visokim pećima. Specifična masa željeza je 7.8 kg/dm3, temperatura topljenja je 1530 °C, dok mu je specifični električni otpor pri temperaturi 20 °C i čistoći od 99.98% dat kao ρ=0.0978 Ωmm2/m . važniji u elektrotehnici je čelik, specifičnog otpora 0.12 Ωmm2/m, o kom će biti riječi kasnije, a najčešće služi kao jezgra alučeličnih užadi dalekovoda. Nema primjenu kao provodnik osim u slučaju kad je njegova mehanička čvrstoća važnija od provodnosti. Pored toga, koristi se kao konstrukcioni materijal.

U čistom elementarnom stanju željezo je poput srebra - bijel, razmjerno mekan, kovan metal, kemijski dosta otporan. Dolazi u tri alotropske modifikacije - alfa-željezo, beta-željezo gama-željezo. Alfa-željezo (ferit) postojano do 906°C je magnetično, a u čvrstom stanju može otopiti vrlo malo ugljika. Gama-željezo, postojano od 906°C do 1410°C (talište 1535°C), nemagnetično je i u čvrstom stanju može otopiti mnogo ugljika. Tehničko željezo predstavlja redovito leguru željeza s većim ili manjim količinama ugljika, silicija, mangana, sumpora i fosfora pa mu svojstva uvelike ovise o količini tih sastojina, odnosno primjesa. Dodacima drugih metala, kao kroma, titana, molibdena, nikla, tantala, vanadija, kobalta, niobija, volframa i dr, svojstva željeza se mogu i dalje modificirati u širim granicama nego bilo kojeg drugog tehničkog metala. Stoga danas ima na tisuće vrsta tehničkih željeza za

najrazličitije namjene. Tehničko željezo, osim vrsta koje su posebnim dodacima (napose nikla i kroma) učinjene kemijski otpornima (nerđajući čelici), kemijski je manje otporno nego čisto. Ono na vlažnom zraku rđa, tj. prevlači se slojem hidroksida koji ne štiti metal od daljeg nagrizanja. Željezo grijano na višu temperaturu pokriva se crvenom prevlakom oksida Fe3O4.

Sitnije čestice željeza mogu na zraku i gorjeti pri čemu frcaju iskre usijanog oksida, a u sasvim finom razdjeljenju željezo je i piroforno, tj. samozapaljivo na zraku. S usijanim željezom vodena para reagira uz postanak oksida Fe3O4 i vodika. Na visokoj temperaturi željezo se direktno spaja s klorom i sa sumporom. U razrijeđenim se kiselinama tehničko željezo lako otapa. Koncentrirana sulfatna kiselina ga ne nagriza (stoga se ona može spremati i prevoziti u željeznim posudama), a u koncentriranoj

nitratnoj kiselini željezo postaje pasivno. Željezo je u Zemljinoj kori najrašireniji metalni element, najdublja unutrašnjost Zemlje se pretežno od njega i sastoji, a tako je i sa drugim nebeskim tijelima kako svjedoče meteoriti pali na Zemlju od kojih se polovina sastoji pretežno od željeza. U Zemljinoj kori udio je željeza oko 5%, a u cijeloj Zemlji se računa da je 37%. Na površini Zemlje prirodno željezo je samo izuzetno u elementarnom stanju (telurno željezo na otoku Dikso zapadno od Grenlanda). Na mnogim mjestima Zemljine površine spojeno se željezo nakupilo u većim koncentracijama; stijene koje sadržavaju 20 i više posto željeza mogu služiti kao željezne rude. Najvažnije od njih sadržavaju minerale hematit (Fe2O3), limonit (FeO(OH)) i magnetit (Fe3O4); vrlo rašireni pirit (FeS) i siderit (FeCO3) moraju se pržiti prije preradbe u sirovo željezo da prijeđu u oksid. Iz rude se sirovo željezo dobiva preradbom u visokoj peći. Tako dobiveno sirovo željezo upotrebljava se manjim dijelom za proizvodnju predmeta lijevanjem, a većim dijelom prerađuje se u čelik.

Željezo je važno za život biljaka i životinja: ono je sastojina hemoglobina i kloroplasta pa ga mora sadržavati hrana toplokrvnih životinja kao i zemlja u kojoj rastu biljke. U organizmu odraslog čovjeka ima oko 5,85 g željeza; od toga je 55% vezano za hemoglobin, 10% ga je u mioglobinu i 17% u staničnim heminima; oko 17% željeza nalazi se i u drugim organima (kao feritin i hemosiderin). Preparati željeza ubrajaju se u najstarija ljekovita sredstva; bili su poznati već u rimsko vrijeme. Danas se željezo u obliku topljivih fero-soli najviše upotrebljava za liječenje raznih oblika anemija. Željezo je čovjeku bilo poznato već u prehistorijskim vremenima, a danas je ono kudikamo najvažniji tehnički metal. Od njega se prave mostovi, željeznice, strojevi, brodovi, građevine, itd. kao i bezbroj sitnica potrebnih u svakodnevnom životu: igle, čavli, vijci, pera, kvačice za spise, kutije za konzerve itd.

Željezo je sivobijeli metal koji se može lako kovati, variti u vrućem stanju i ispolirati do visokog sjaja. Čisto željezo se može magnetizirati, ali ne može zadržati magnetizam. Elementarno željezo se javlja u tri alotropske modifikacije:

alfa-željezo → 907°C → beta-željezo → 1400°C →delta-željezo

alfa-Fe ima prostorno centriranu kubičnu kristalnu rešetku i feromagnetično je. Pri temperaturi 770°C gubi feromagnetska svojstva, ali ne mijenja strukturu, pa se naziva beta-Fe. Gama-Fe ima plošno centriranu kubičnu kristalnu rešetku, a delta-Fe prostorno centriranu kubičnu rešetku, ali drugih parametara.

Željezo je kemijski vrlo reaktivno i kao neplemeniti metal otapa se u neoksidirajućim kiselinama. Na zraku je vrlo nestabilno i relativno brzo oksidira (hrđa). U oksidirajućim kiselinama (koncentriranoj sumpornoj i dušičnoj kiselini) površina željeza se ne otapa, nego pasivizira stvaranjem zaštitnog sloja.

U prirodi se željezo nalazi kao smjesa četiri stabilna izotopa 54Fe (5,9%), 56Fe (91,72%), 57Fe (2,1%) i 58Fe (0,28%), a ostali su radioaktivni s kratkim vremenom poluraspada, osim izotopa 60Fe (t1/2 = 3x105 godina). Izotop 56Fe poznat je kao nuklid s najstabilnijom jezgrom jer ima najveću energiju vezanja.

Primjena željeza je prvenstveno u obliku čelika, a manje kao sirovog ili lijevanog željeza. Čelik je legura željeza s 0,05 - 1,7% ugljika. To je najvažniji tehnološki i konstrukcijski materijal, a do danas je poznato više od tisuću vrsta čelika. Odlikuju se velikom izotropnom čvrstoćom, tvrdoćom, žilavošću, mogućnošću lijevanja i mehaničke obrade te velikom elastičnošću. Metalurgija čelika zasebna je znanost pa ovdje možemo samo spomenuti grubu podjelu čelika. Prema namjeni čelike možemo podijeliti na kontrukcijske, alatne i specijalne čelike. Prema sastavu mogu biti ugljični i legirani. Čelik se legira s brojnim metalima. To su najčešće nikal, krom, mangan, vanadij, volfram, molibden i kobalt, ali mogu biti i bakar, aluminij i silicij. Mangan čeliku povećava tvrdoću, čvrstoću i otpornost na habanje; nikal povećava žilavost; molibden povećava tvrdoću i otpornost na koroziju, a volfram vatrostalnost. Nehrđajući čelici sadrže primarno krom (najmanje 12%) te manje dodatke nikla. O djelovanju pojedinih elemenata može se pročitati kod prikaza tog elementa.

Dobivanje željeza:

Za dobivanje željeza danas se isključivo upotrebljavaju oksidne i

karbonatne rude. Iz oksidnih ruda željezo se dobiva redukcijom ruda koksom, odnosno ugljik(II)-oksidom u visokim pećima. Iz ruda koje su siromašne željezom (npr. limonita), željezo se dobiva tzv. kiselim taljenjem i Kruppovim postupkom.

Dobivanje željeza redukcijom oksidnih ruda u visokim pećima odvija se na niže opisani način. Kroz gornji otvor, grotlo, peć se naizmjenično puni slojevima koksa i rude s talioničkim dodacima. Ovisno o rudi, talionički dodatak je vapnenac ili dolomit (ako su rude kisele jer jalovine sadrže silikate i aluminijev oksid) ili kvarcni pijesak (ako su rude alkalne jer jalovine sadrže kalcijev oksid). Najdonji sloj koksa se zapali, a dovodi mu se vruć zrak (do 800°C) obogaćen kisikom. Pri tom koks izgara dajući najprije CO2, a zatim prolaskom kroz sljedeći sloj koksa prelazi u CO:

C(s) + O2(g) → CO2(g)CO2(g) + C(S) → 2 CO(g)Nastali ugljikov(II)-oksid glavno je redukcijsko sredstvo

koje postupno, ovisno o temperaturi pojedinih zona peći, sve više reducira okside željeza dok konačno ne nastane tzv. spužvasto željezo, a sve reakcije se sumarno mogu svesti na:

Fe2O3(s) + 3 CO(g) → 2 Fe(s) + 3 CO2(g)Reakcijama oslobođeni CO2 (koji nastaje raspadom

karbonata) reagira s ugrijanim koksom dajući ponovo CO koji se u manje vrućim dijelovima peći raspada na CO2 i fino dispergirani ugljik koji se otapa u spužvastom željezu. Ugljik tako snizuje talište reduciranog željeza na 1100-1200°C. Rastaljeno željezo se, zbog veće gustoće, slijeva polagano u donji dio peći i skuplja se na dnu odakle se ispušta u kalupe ili vagonete kojima se odvozi na daljnju preradu. Tekuća i lakša troska pliva na rastaljenom željezu i ispušta se kroz nešto više smješten ispust. Proizvodi koji nastaju u visokoj peći su:

a) Sirovo željezo. Polaganim hlađenjem dobiva se sivo sirovo željezo iz kojeg se izlučio grafit. Naglim hlađenjem dobiva se bijelo sirovo željezo iz kojeg se grafit nije stigao izlučiti. Međutim, sirovo željezo obično se ne hladi nego odmah prerađuje u čelike.

b) Troska, koja je uglavnom kalcijev alumosilikat, upotrebljava se za proizvodnju cementa i kao izolacijski materijal.

c) Grotleni plin nastaje kao proizvod navedenih procesa gorenja, a sastoji se od dušika, ugljičnog dioksida, ugljičnog monoksida, vodika i metana. Koristi se za zagrijavanje zraka koji se upuhuje u peć.

Sirovo je željezo, zbog većeg sadržaja nečistoća i ugljika, jako krhko i nepodesno za obradu ili primjenu. Može se koristiti samo za lijevanje najgrubljih masivnih predmeta (npr. postolja) koji nisu mehanički ili termički opterećeni. Da bi se dobilo kvalitetnije željezo ili čelik sirovo se željezo prerađuje, što uključuje smanjenje sadržaja svih primjesa i podešavanje željenog sadržaja ugljika koji bitno određuje kvalitetu čelika. Čelikom se smatra legura željeza s 0,05 - 1,7% ugljika. Pročišćeno sirovo željezo koje sadrži više od 1,7%, a manje od 2,5% ugljika obično zovemo lijevano željezo, a koristi se za izradu masivnijih željeznih odljevaka za razna postolja, nosače, kostrukcijsko i građevinsko željezo itd. Mješanjem sirovog željeza s talinom kvarcnog pijeska i pretaljivanjem te smjese u pećima obloženim Fe2O3 u talini se dobiva spužvasto, porozno željezo u kojem prisutni Fe2O3 oksidira većinu primjesa. Dobiva se tzv. profilno željezo jer se direktno iz peći, pod tlakom koji istiskuje silikatnu masu s otopljenim primjesama, izvlače profilni prizvodi željeza (cijevi, tračnice, šipke itd.). Postoji više postupaka prerade željeza u čelike, a ovdje ćemo navesti najčešće.

1) Neposrednim propuhivanjem kisika ili zraka obogaćenog kisikom kroz rastaljeno željezo u konverterima. Najviše se koriste Bessemerov i Thomasov postupak. Razlikuju se u tome što se Thomasovim postupkom iz sirova željeza može ukloniti i fosfor.

2) Posrednom oksidacijom koja se provodi u Siemens - Martinovim pećima. Kod ovog postupka oksidaciju vrši kisik iz plinova iznad taline.

3) LD-postupkom s čistim kisikom (99,9%) u kojem se kisik ne provodi kroz talinu, nego provodi kroz vodom hlađenu kapljastu cijev koja seže do jednog metra iznad taline. Danas se ovaj postupak sve više primjenjuje.

4) Elektrolučni postupak u kojem se sirovo željezo tali električnim lukom. Ovo je moderniji postupak dobivanja legiranih čelika u kojima je udio drugih metala veći od 5%.

Završni dio (5÷10) min.Pitanja za ponavljanje:1. Koje su najpoznatije rude željeza?2. Koje su osobine željeza i čelika u električnom pogledu?3. Gdje se sve primjenjuje željezo (čelik)?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PROVODNI MATERIJALI – SREBRO I ZLATOTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Srebro i zlato poznajemo kao vrijedne materijale koji uglavnom služe za izradu nakita, a sada ćemo nešto reći i o upotrebi srebra i zlata u elektrotehnici.


Srebro (Ag) je najbolji električni vodič specifične otpornosti ρ=0.01629 Ωmm2/m i temperaturnim koeficijentom otpora α=0.0038 1/°C. Specifična masa srebra je 10.5 kg/dm3, a temperatura topljenja je 960 °C. Srebro, dakako, nije pogodno za izradu električnih vodiča, zbog svoje cijene, ali se primjenjuje kod različitih električnih naprava, za kontakte, elastična pera u instrumentima, rastalne niti u rastalnim osiguračima, termoelemente (za temperature do 600 °C), za presvlačenje vodiča kao zaštita.

Zlato (Au) po električnim svojstvima zauzima treće mjesto, odmah iza srebra i bakra. Specifične je otpornosti ρ=0.0242 Ωmm2/m i temperaturnim koeficijentom otpora α=0.0034 1/°C. Specifična masa zlata je 19.3 kg/dm3, a temperatura topljenja je 1063 °C. Zbog visoke cijene koristi se samo u posebne svrhe, za izradu kontakata, legirano sa kromom za izradu otpornih žica, za zaštitu površine najpreciznijih mjernih naprava.

SREBROElementarno srebro jest bijel, kovak, vrlo rastezljiv plemenit metal, topljiv u nitratnoj i vreloj sulfatnoj kiselini, otporan i prema alkalijama u rastaljenom stanju. U prirodi se nalazi samorodno, najčešće u društvu sa zlatom i bakrom; i u rijetkim rudama: argentitu Ag2S, pirargiritu Ag3SbS3, prusitu Ag3AsS3, miargiritu Ag2Sb2S4, stefanitu Ag10Sb2S8, kerargiritu AgCl, silvanitu AgAuTe2. Tehnički se najveće količine srebra dobivaju iz sirovog olova suhim ili mokrim načinom. Po Pattinsonovu postupku pušta se rastaljeno srebronosno olovo da se polako hladi; između 326 i 303°C izlučuje se iz taline čisto olovo koje se skida s površine, a zaostala legura olova sa 2% srebra podvrgne se kupelaciji, tj. olovo se oksidira zrakom na olovni oksid, a čisto srebro zaostaje. Parkerov postupak osniva se na činjenici da se srebro u čvrstom stanju otapa u cinku, a olovo ne. Ako se rastaljenoj leguri olova i srebra na pogodnoj temperaturi doda 1-2% cinka, ispliva na površinu u obliku pjene čvrsta legura srebra i cinka; destiliranjem cinka iz nje se dobiva srebro. Iz ruda se već u starom vijeku dobivalo amalgamacijom; u vodi razmuljena samljevena ruda pri tom se pušta preko bakrenih ploča prevučenih živom; živa veže srebro u obliku amalgama, iz koga se ono može dobiti destiliranjem žive. Danas se srebro iz rude većinom dobiva mokrim načinom, izluživanjem, većinom s pomoću otopine natrijeva cijanida (cijanizacija). Iz otopine se srebro može taložiti el. strujom (elektrolizom) ili dodatkom cinka. Znatne količine srebra dobivaju se i pri elektrolitskoj rafinaciji bakra. Budući da se srebro dobiva kao sporedni proizvod pri dobivanju drugih metala kojima je inače proizvodnja u toku posljednjih stoljeća stalno rasla, njegova je cijena za to vrijeme stalno padala: odnos vrijednosti srebra i zlata bio je u srednjem vijeku 1:13, potkraj XIX st. 1:28, 1937. god. 1:77. Oko jedne trećine svj. proizvodnje srebra upotrebljava se za kovanje novca, ostatak najvećim dijelom za stolni pribor i za nakit; inače se srebro upotrebljava za dobivanje soli

srebra, za tvrdo lemljenje, u zubarstvu za amalgam (legura srebra sa živom i kositrom), u elektrotehnici za osigurače, u kemijskoj industriji za posuđe otporno prema alkalijama i kao katalizator, i dr. - Prevlačenjem stakla metalnim srebrom (posrebrivanjem) proizvode se ogledala; postupak posrebrivanja otkrio je njem. kemičar J. Liebig 1835. dobivši redukcijom soli srebra tanki sloj metalnog srebra na staklenoj površini; kao reduktivna sredstva u proizvodnji ogledala danas se upotrebljavaju invertni šećer, Rochelleova sol i formaldehid.Soli srebra. Najvažnija je sol srebra srebro-nitrat, AgNO3; dobiva se otapanjem srebra u nitratnoj kiselini, tvori bezbojne, prozirne pločaste kristale ili bijelu masu, topljiv je u vodi, mnogo lakše u toploj nego u hladnoj. Služi za dobivanje drugih soli srebra, kao tinta za obilježavanje rublja, u medicini (lapis infernalis), za galvansko posrebrivanje, za proizvodnju zrcala, kao reagens u kemijskoj analizi. Srebro-bromid AgBr. i srebro-klorid AgCl jesu bijele tvari netopljive u vodi, na njihovu ponašanju na svjetlu osniva se fotografija. Klorid izložen kroz kratko vrijeme svjetlu naoko se ne mijenja, ali se može reducirati na srebro pogodnim sredstvima koja ne reduciraju neosvijetljenu sol (razvijačima). Bromid na svjetlu postaje sivoljubičast. Srebro-sulfid AgS jest crna, u vodi posve netopljiva tvar. Stvaranje te soli na površini srebra uzrok je što ono na zraku postaje crno.Dobivanje srebra:

Danas se glavnina srebra (oko 80%) dobiva pri eksploataciji i metalurškoj preradi olovo-cinkovih i bakrenih ruda, a ostatak iz samorodnog srebra (odnosno njegovih ruda) te iz sekundarnih sirovina.

Nakon prerade olovne rude, dobiveno sirovo olovo u kojem ima srebra, prerađuje se tzv. Parkesovim postupkom u kojem se

rastaljenom sirovom olovu dodaje 1-2% cinka i zagrijava malo iznad temperature taljenja cinka (419,5°C) uz miješanje. Pri tom se srebro iz olova ekstrahira i prelazi u sloj cinka stvarajući spoj Ag2Zn3 koji ispliva na površinu rastaljenog olova u obliku tzv. srebrne pjene. Nakon uklanjanja viška rastaljenog olova i cinka srebrna pjena, koja predstavlja koncentrat srebra, dalje se prerađuje oksidacijskim taljenjem. Pri tom se olovo, kao manje plemenit metal, prvo oksidira u PbO i s površine taline neprestano uklanja. Nakon završene oksidacije, koja se prepoznaje po pojavi sjajnog srebrnog ogledala, ostaje srebro u kojem su otopljeni i drugi plemeniti metali pa se mora pročišćavati elektrolitičkim postupkom.

Iz anodnog mulja koji zaostane nakon elektrolitičke rafinacije bakra, srebro se dobiva pročišćavanjem mulja elektrolitskim postupkom.

Srebro se iz srebrovih ruda dobiva tzv. cijanidnim postupkom. U ovom postupku, ruda se usitni do finoće mulja, zatim se desetak dana kroz suspenziju rude u razrijeđenoj vodenoj otopini natrijevog cijanida (0,1-0,2%), propuhuje zrak. Pri tome se elementarno srebro ili srebrov sulfid (ili klorid) otapaju i prelaze u otopinu kao cijanidni kompleks (Ag(CN)ˇ2^-). Iz relativno stabilnog cijanidnog kompleksa redukcija se provodi cinkom ili aluminijem u lužnatoj otopini:

2Ag(CN) + Zn(s) + 3OH→2Ag(s) + Zn(OH)ˇ3^- + 4CN-

Sekundarne sirovine koje se koriste za dobivanje srebra su: otpaci fotografskog materijala, demonetizirani srebrni novac, stari nakit, ukrasni predmeti i posuđe, otpaci legura za lemljenje i dijelovi konstrukcija sa srebrnim lemom, otpadni elektronski uređaji, galvanske prevlake srebra, otopine od galvanizacije srebrom itd. Izbor postupka regeneracije srebra ovisi o udjelu (količini) i vrsti drugih materijala u sirovini i količini srebra. No bez obzira na postupak dobivanja, sirovo srebro uvijek se rafinira elektrolitskim postupkom do čistoće 99,99 % Ag.

Svojstva i upotreba srebra:

Srebro je bijel, sjajan, plemenit metal koji se lako može kovati i rastezati u listiće i izvlačiti u žicu (poslije zlata, najlakše se oblikuje i obrađuje plastičnim deformacijama). Od svih metala ima najvišu električnu i toplinsku vodljivost, visoku refleksivnost (osobito u infracrvenom i vidljivom dijelu spektra) i veliku otpornost prema koroziji zbog čega se srebro upotrebljava u elektrotehnici i elektronici kao materijal za izradu električnih kontakata i vodiča. Čisto srebro pokazuje sklonost ka rekristalizaciji pri niskim temperaturama, na što znatno utječu primjese. Tako npr., bakar i aluminij povisuju temperaturu rekristalizacije, a željezo ima najveći utjecaj na njezino sniženje.

Srebro je kemijski relativno inertno. Pri sobnoj temperaturi na zraku ne oksidira se, ali nakon duljeg vremena potamni od tragova sumporovodika iz zraka. Rastaljeno srebro je luminiscentno i upija znatne količine kisika. Pri hlađenju taline topljivost kisika opada pa se on izdvaja u obliku mjehurića stvarajući male kratere na površini metala. Njegova velika otpornost prema koroziji objašnjava se, u prvom redu, njegovom visokom elektropozitivnošću, a manje stvaranjem zaštitnog sloja na površini metala. Visoka elektropozitivnost srebra omogućila je njegovu primjenu u proizvodnji kemijskih izvora struje visoke specifične energije (srebro-cinkovi i srebro-kadmijevi akumulatori i primarni izvori struje srebrov oksid-cink). Zbog prilično visokog standardnog potencijala srebro se ne otapa u neoksidirajućim kiselinama. Otapa se u dušičnoj i vrućoj koncentriranoj sumpornoj kiselini, a njegovo otapanje u zlatotopci brzo se zaustavlja jer se na površini metala stvara zaštitni sloj srebrovog(I)-klorida. Metalno srebro nije otrovno pa se već dugo vremena (više od 2500 godina) upotrebljava u medicini za pripravu lijekova, u kirurgiji, u zubnoj protetici i konzervativnom liječenju zubi (amalgami srebra). Međutim, njegove topljive soli su otrovne. Metalno srebro, odnosno ioni Ag+, imaju baktericidno djelovanje pa se upotrebljava za dezinfekciju i sterilizaciju vode za piće i izradu posuđa za jelo.

Elementarno srebro upotrebljava se za posrebrivanje manje plemenitih metala ili legura i stakla (za izradu ogledala) i raznih

legura sa zlatom i bakrom. Legure srebra upotrebljavaju se za izradu nakita, kovanog novca (kovanica), a u obliku tzv. tvrdih lemova koriste se za lemljenje ugljičnih i legiranih čelika, bakra, nikla, titanija i legura plemenitih metala.

Srebro i njegove legure dosta se koriste u elektrotehnici i elektronici za izradu dobro vodljivih, na koroziju otpornih kontakata te vodljivih nanosa za izradu tiskanih strujnih krugova koji su nezamjenjivi u elektronici. Za kontakte koristi se srebro legirano kadmijem i volframom koji daju termičku stabilnost na povišenim temperaturama. Elektrotehničke legure za jake struje su uglavnom binarne i višekomponentne kao npr. Ag-C, Ag-Fe, Ag-W, Ag-Pt, Ag-Cu-Ni, Ag-Mg-Ni itd. Većina ih se dobiva metodama metalurgije praha.

Srebro i smjesa srebrovog oksida i cinka koristi se za izradu izuzetno efikasnih baterija (obzirom na malu masu i volumen i velik električni kapacitet). Nedostatak im je visoka cijena i kratak vijek, ali su u nekim primjenama nezamjenjive.

Velike količine srebra, odnosno njegovih spojeva (posebno AgNO3 i drugih soli), troše se za izradu fotografskog materijala gdje su do sada nezamjenjivi. Fotoreceptorsko djelovanje srebra nije povezano s prethodno spomenutom luminiscencijom već je posljedica jedinstvenog efekta srebrovih soli da, raspršene u obliku finih čestica u fotografskoj emulziji, pojačavaju svjetlosno djelovanje tako da se pod djelovanjem svjetlosti pretvaraju u elementarno srebro i time ojačavaju svjetlosni učinak u emulziji i za faktor 1011.

ZLATO, simbol Au (lat. aurum), u elementarnom stanju plemenit metal žute boje i jaka sjaja, mekan, vrlo rastezljiv, težak (relativna gustoća 19,3). Talište zlata je 1064,76°C, jedna je od fiksnih točaka za baždarenje termometara. Čisto zlato izvanredno je otporno prema zraku, vodi, kisiku, sumporu, sumporovodiku, rastaljenim alkalijama, kiselinama i većini solnih otopina; otapa se u klornoj vodi i u smjesama solne kiseline s jakim oksidacijskim sredstvima (nitratnom kiselinom, natrij-peroksidom, kromatnom kiselinom, kalij-permanganatom itd.), dajući zlato(II)-klorid. Živa otapa zlato u ograničenoj mjeri, otopine kalij-cijanida ili natrij-cijanida otapaju ga dajući kompleksne soli. Legure zlata s bakrom i srebrom nitratna kiselina ne nagriza ako sadržavaju više od 25% zlata. Zlato je jedan od najrjeđih elemenata u Zemljinoj kori; računa se da ga ima samo oko dvije miljuntine postotka. Pojavljuje se u prirodi redovito samorodno, pa je bilo poznato već u prethistorijsko doba. Na primarnom ležištu nalazi se redovito u obliku zrnaca, ljuskica, ploča ili razgrananih žica u kiselom i neutralnom eruptivnom kamenju, uprskano obično u kremenim žilama (gorsko zlato); ponekad ga prati pirit, arsenopirit, srebro i bakar. Često se nalazi na sekundarnim ležištima, aluvionima, naplavinama ili pijescima. Prirodno zlato sadržava gotovo uvijek i srebra. Najveće nalazište zlata je na Witwatersrandu u Južnoafričkoj Republici, 1000-3000 m ispod površine Zemlje. Druga značajna nalazišta jesu u Kaliforniji, Koloradu, Aljasci, Kanadi, Australiji i na Uralu. Zlato se iz pijeska dobivalo u staro vrijeme ispiranjem; stariji industrijski postupak je amalgamacija pri kojemu se zlato od jalovine odvaja s pomoću žive; u novo vrijeme zlato se dobiva cijanizacijom, tj. izluživanjem zlata iz rude otopinama cijanida. Taj je postupak omogućio brz porast proizvodnje zlata u posljednjih 50 godina. Znatne količine zlata dobivaju se iz anodnog mulja koji otpada pri elektrolitskoj rafinaciji bakra i srebra. Kroz stoljeća zlato se upotrebljavalo kao monetarni standard u većini zemalja. Procjenjuje se da je do kraja 1973. u svijetu bilo proizvedeno ukupno oko 80 950 tona zlata. Godišnja svjetska proizvodnja zlata iznosi oko 1000 t. Ukupna vrijednost svjetskih zaliha zlata iznosi danas oko 70 milijardi dolara. Dvije trećine od toga iznosa nalazi se u obliku zlatnog novca ili zlatnih poluga u trezorima emisionih banaka (poglavito u SAD). Tehnička upotreba zlata vrlo je ograničena i ni u kojoj primjeni u tehnici zlato nije nenadoknadivo. Upotrebljava se za pravljenje i pozlaćivanje nakita, za bojenje stakla (Cassiusov zlatni purpur), u zubarstvu i zubnoj protetici. Sve više zlata troši se danas u elektronskoj industriji i za programe istraživanja svemira. Zbog toga što je čisto zlato mekano, ono se za praktičnu upotrebu redovito

legira sa srebrom ili bakrom. Sadržaj zlata u tim legurama (finoća) navodi se u tisućinkama ili u karatima 18-karatno zlato ima finoću 750/1000 ili 75% ).U svojim spojevima zlato je jednovalentno i trovalentno. Najvažniji spoj zlata jest zlato (III)-klorid, AuCl3, crvene iglice koje nastaju kad klor nešto iznad 200°C djeluje na zlato u listićima. Otapa se u vodi dajući smeđecrvenu otopinu koja sadržava kompleksnu triklor-okso-zlatnu kiselinu H2[AuCl3O]; ako se toj otopini doda kloridna kiselina, nastaje u otopini zlatnoklorovodična kiselina (tetraklorzlatna kiselina), koja se može dobiti i otapanjem zlata u zlatotopci i uparivanjem otopine s kloridnom kiselinom; tvori kristalne igle sastava H[AuCl4] x 4H2O, žute boje poput limuna, koje se na vlažnom zraku raskvasuju, u vodi i alkoholu lako otapaju, a na koži izazivaju plikove; upotrebljava se u medicini, fotografiji i u galvanotehnici (za pozlaćivanje). Natrijska sol te kiseline dolazi u trgovinu pod imenom "zlatna sol". Dobivanje zlata:

Najstariji postupak dobivanja zlata je ispiranje zlatonosnog kamenja i pijeska pri čemu se zlatne ljuščice zbog svoje velike specifične težine brže istalože od lakših popratnih tvari.

Kod suvremenih postupaka zlato se iz primarnih i sekundarnih nalazišta može dobiti amalgamizacijom ili, kao i srebro, cijanidnim postupkom. Kod ovog postupka prethodno smrvljena ruda temeljito se obradi vodom i živom pri čemu se velik dio zlata amalgamira živom uz istovremeno nastajanje grubozrnatog zlatonosnog mulja. Iz nastalog zlatnog amalgama živa se oddestilira zagrijavanjem i regenerira kondenziranjem u hladioniku, a preostalo sirovo zlato tali se u grafitnim loncima.

U cijanidnom postupku ruda se prvo usitni do finoće mulja, a zatim se zgusne u dekantatorima do sadržaja 50-60% vode i obradi 0,1-0,25%-tnom otopinom kalijeva ili natrijeva cijanida uz snažno miješanje i provjetravanje komprimiranim zrakom. Pritom kisik oksidira zlato koje odlazi u otopinu kao kompleksni cijanid:

4Au(s) + 8CN- + O2(g) ↔ 4Au(CN)2- + 4OH-

Iz dobivene lužnate otopine zlato se istaloži redukcijom pomoću cinka:

2Au(CN)ˇ2^- + Zn(s) + 3OH- <-> 2Au(s) + 4CN- + Zn(OH)ˇ3^-

Manje količine zlata dobivaju se i iz anodnog mulja koji zaostane nakon elektrolitske rafinacije bakra i srebra. Pri tome se anodni mulj rafinira elektrolitskim postupkom. Kao elektrolit služi otopina tetrakloroauratne(III)- kiseline, za anode se koriste blokovi sirovog zlata, a za katode fini zlatni lim (legura Au - Ag). U tijeku elektrolize na katodi se izlučuje zlato čistoće 99,98 %.

Svojstva i upotreba zlata:

Zlato je plemenit metal sjajne žute boje i ima plošno centriranu kubičnu strukturu. Veoma je mekano i podatno, a uz to vrlo žilavo pa se može izvlačiti u najfinije žice ili listiće izvanredno male debljine ( 0,00001 mm) koji propuštaju modrozelenu svjetlost. Dobar je vodič topline i elektriciteta. Na zraku je apsolutno stabilno i s kisikom se ne spaja ni na kojoj temperaturi. Otapa se samo u jakim oksidansima, tj. u zlatotopci i u tvarima koje daju komplekse, kao npr. otopina kalijevog cijanida. U prirodi se javlja samo jedan stabilni izotop 197 Au, a postoji i šesnaest prirodnih radio aktivnih izotopa. Radioaktivni izotop 198Au, s vremenom poluraspada 2,67 dana, koristi se u medicinskoj radioterapiji za tretiranje kancero- genih tumora.

Za upotrebu čisto zlato je premekano pa se legira sa srebrom i bakrom. Količina zlata u tim legurama iskazuje se u karatima, a čisto zlato ima 24 karata. Drugi način iskazivanja čistoće zlata je u promilima (tisućinkama) mase zlata (čisto zlato je 1000). Ove legure zlata upotrebljavaju se za izradu ukrasa, nakita i novca te u zubarskoj protetici. Zlato se još upotrebljava za bojenje stakla i porculana (zlatno rubinsko staklo), kao sastojak industrijskih lemila i za lemljenje legura. Za najkvalitetnije električne vodove i kontakte električnih instrumenata i specijalnih uređaja također se koristi zlato, bilo kao element ili kao nanos na manje plemenitom metalu ili leguri.

Završni dio (5÷10) min.Pitanja za ponavljanje:1. Koje su električne osobine srebra i zlata?2. Da li je, uz tako dobre osobine, primjena srebra raširena?3. Koji su razlozi manje upotrebe ovih metala?4. Koja su područja primjene srebra i zlata?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PROVODNI MATERIJALI – PLATINA, IRIDIJ, RODIJTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)Prisjetimo se osobina zlata i srebra:

1. Koje su električne osobine srebra i zlata?2. Da li je, uz tako dobre osobine, primjena srebra raširena?3. Koji su razlozi manje upotrebe ovih metala?4. Koja su područja primjene srebra i zlata?

Pored zlata i srebra, koji su plemeniti metali, postoji i grupa elemenata za koje se može reći da su primjenljivi samo u specijalne svrhe. U takve materijale spadaju platina, iridij i rodij.


Platina (Pt) je plemeniti metal otporan na baze i skoro sve kiseline (nagriza je vruća smjesa hlorovodonične i salitrene kiseline). Specifične je otpornosti ρ=0.108 Ωmm2/m i sa temperaturnim koeficijentom otpora α=0.0034 1/°C. Specifična masa platine je 21.4 kg/dm3, a temperatura topljenja je 1770 °C. Koristi se za izradu tačkastih kontakata za struje do 4 A, za elektrode pri elektrohemijskim procesima, za izradu termoelemenata, obično legirana sa iridijem, srebrom, volframom itd.

Iridij (Ir) je vrlo tvrd metal bijelosive boje (sličan platini) specifične mase 22.5 kg/dm3, a temperature topljenja 2454 °C. Specifične je otpornosti ρ=0.061 Ωmm2/m. Koristi se legiran sa platinom za izradu hemijski otpornih vodiča visokog tališta za izradu električnih kontakata i termoelemenata.

Rodij (Rh) je također vrlo tvrd metal, specifične mase 12.5 kg/dm3 i temperature topljenja 1966 °C. Specifična otpornost rodija je ρ=0.047 Ωmm2/m, a temperaturni koeficijent otpora α=0.00443 1/°C. Služi za izradu termoelemenata u pirometrima i za grijaće elemente u električnim pećima za jako visoke temperature.

Platina je plemenit metal, tj. otporan je prema većini kemikalija: prema svim kiselinama, halogenima na običnoj temperaturi, rastaljenim solima i živi; nagrizaju je vruća zlatotopka, klor iznad 500°C, rastaljene alkalije, otopine cijanida u nazočnosti zraka i sumpor na povišenoj temperaturi. S fosforom daje lako taljive legure. Ima jako katalitičko djelovanje, osobito kad je u finom razdjeljenju: u obliku tzv. platinskog crnila, koje se dobiva taloženjem platine iz otopine reduktivnim sredstvima, ili u obliku spužvaste platine dobivene žarenjem amonij-kloroplatinata. Upotrebljava se ponajviše kao katalizator u kemijskoj sintezi i pri prerađivanju nafte; njezine legure upotrebljavaju se za katalitičku oksidaciju amonijaka, za izradu netopljivih anoda, nakita, sapnica za ispredanje umjetnih vlakana, termoelemenata i električnih kontakata,

u zubnoj protetici, za izradbu laboratorijskog posuđa i uređaja, otpornika električnih peći i mreža nekih elektronskih cijevi posebne namjene. Ako njezina mekoća smeta, može se otvrdnuti dodavanjem 0,5% iridija ili 3,5% rodija. Nakit sadržava 5-10% iridija ili 5% rutenija; za katalizatore za oksidaciju amonijaka i sapnice za predenje upotrebljava se legura sa 10% rodija. Legura sa 4% volframa upotrebljava se za proizvodnju elektroda avionskih instrumenata i svjećica za paljenje. Način dobivanja platine ovisi o sirovini; osniva se većinom na topljivosti platine u zlatotopci, topljivosti kloroplatinata u lužini (za razliku od ostalih teških metala koji ispadaju kao hidroksidi), na taloženju amonij-kloroplatinata iz kisele otopine amonij-kloridom i na njegovo prelaženje u platinu pri žarenju. Važniji su spojevi platine: platina-dioksid (PtO2), tamno-

smeđi spoj, vrlo aktivan katalizator; platina-klorid (PtCl2), maslinasto-zelen, u vodi netopljiv, topljiv u kloridnoj kiselini (topeći se daje kloroplatinatnu kiselinu H2PtCl4, koja tvori topljive soli, npr. kalij-kloroplatinit K2PtCl4); kloroplatinatna kisetina, H2PtCl4 x 6H2O, najvažniji je spoj platine; dobiva se otapanjem platine u zlatotopci; tvori crveno-smeđe kristale topljive u vodi. Amonij-kloroplatinat (NH4)2PtCl6, tvori razmjerno netopljive kristale žute poput limuna. Platina je sjajan metal sivo-bijele boje i ima plošno centriranu kubičnu kristalnu rešeku. Lako se kuje i izvlači u vrlo tanke žice i listiće. Otporna je na djelovanje zraka i vode, a tek zagrijavanjem do temperature oko 450°C na površini platine nastaje tanki sloj oksida PtO2. Daljnjim zagrijavanjem polako gubi masu zbog stvaranja hlapljivog platina(VI)-oksida (PtO3). Ne otapa se u kiselinama, lužinama, vodenim otopinama soli i organskim tvarima, ali se otapa u zlatotopci i rastaljenim hidroksidima, sulfidima i cijanidima alkalijskih metala. Pri povišenoj temperaturi je otporna na klorovodik, a pri temperaturi oko 500°C reagira s klorom. Platina je postojana prema sumpornim plinovima, živi, rastaljenim sulfatima, kloridima, karbonatima i rastaljenom staklu. Spužvasta platina snažno apsorbira plinove, naročito kisik, vodik i ugljični dioksid (CO2) na čemu se i zasniva njezina katalitička aktivnost. Vrlo je sklona stvaranju kompleksnih spojeva i legura s drugim platinskim metalima (Au, Mo, W, Co, Ni i Cu).

Platina ima široku primjenu. Upotrebljava se kao katalizator u brojnim rekcijama kao što su npr. reakcije hidrogenacije i dehidrogenacije, izomerizacije, dehidracije, ciklizacije, oksidacije (npr. amonijaka u dušičnu kiselinu) i dobivanja sumporne kiseline kontaktnim postupkom. Proizvodi koji se dobivaju katalitičkim djelovanjem platine su brojni, a najvažniji su već spomenute dušična i sumporna kiselina, vodikov peroksid, alkaloidi, razni antibiotici i vitamini, itd. Upotrebljava se i kao katalizator u reakcijama koje služe za povećanje oktanskog broja benzina i različitih drugih goriva. Osim kao katalizator izgaranja, platina se koristi i za uklanjanje otrovnih sastojaka nepotpunog izgaranja u automobilskim ispušnim sustavima u obliku katalitičkih konvertora.

Platina i njene legure koriste se u staklarskoj industriji za dobivanje vrlo čistog stakla. Velike se količine platine koriste u zubarskoj tehnici i za izradu raznih medicinskih pomagala i alata te za laboratorijski pribor (lončići, zdjelice, pincete). Iz nje se izrađuje nakit i služi kao dekorativna prevlaka na predmetima od neplemenitih metala. Upotrebljava se za izradu termoparova, termootpornika i elektroda, za izradu raznog laboratorijskog pribora, električnih kontakata, permanentnih magneta (Pt - Co legura) i nakita.

Iridij je srebrnobijeli metal sa žućkastom nijansom. Vrlo je tvrd, ali krhak pa je vrlo nepogodan za klasične metode mehaničke obrade. Ima plošno centriranu kubičnu kristalnu rešetku. Kemijski je vrlo inertan i od svih metala najotporniji je prema koroziji. Zagrijavanjem do oko 600°C nastaje tanak sloj iridijevog(IV)-oksida, IrO2, a pri višim temperaturama stvara hlapljiv iridijev(VI)-oksid, IrO3. Iridij je otporan prema svim kiselinama, zlatotopci i rastaljenim alkalnim metalima (natriju, kaliju i litiju) te bizmutu, osim ako nije u obliku finog praha. Na njega slabo djeluju i hidroksidi; NaOH, KOH te NaHCO3, ali snažno reagira s rastaljenim metalima: bakrom, cinkom, aluminijem i magnezijem. Da bi se iridij preveo u topljivi oblik, potrebno ga je

taliti s alkalijama ili alkalnim nitratima uz dodatak oksidirajućih tvari. Jako je sklon stvaranju kompleksnih spojeva. S drugim metalima stvara legure koje su izvanredno inertne što otežava njihovu analizu i rafinaciju. Iridij se upotrebljava za izradu kemijskog laboratorijskog pribora (lončića za taljenje, zdjelica i sl.), za vrškove zlatnih pera te za kontakte električnih sklopki. Najvažniju primjenu ima kao legirajući dodatak za povećanje tvrdoće platine i drugih metala. Legura koja sadrži 5% volframa upotrebljava se za izradu opruga izloženih visokim temperaturama, a od legure koja sadrži 90% Pt i 10% Ir izrađeni su "prametar", prva opće prihvaćena standardna jedinica mjere za dužinu i "prakilogram" koji je i danas važeći standard za masu. Obje pramjere čuvaju se u trezoru Međunarodnog ureda za mjere i utege u Sevresu pokraj Pariza. Kao i ostali metali platinske skupine, iridij se dobiva iz anodnog mulja nastalog elektrolitičkom rafinacijom bakra i iz nehlapljivih ostataka kod dobivanja nikla Mondovim postupkom.

Rodij lat. rhodium, kemijski element iz grupe platinskih metala. Otkrio ga je W.H. Wollaston 1803. i nazvao po crvenoj boji njegovih soli (grč. ruža). Rodij prati platinu u njezinim rudama, a njime je neobično bogato meksičko zlato. Rodij je poput srebra - bijel, žilav, rastezljiv i kovak metal, tvrđi od srebra i platine, ali mekši od iridija, netopljiv u kiselinama i otporan prema rastaljenim metalima. U crvenom žaru polako reagira s klorom dajući crveni klorid RhCl3, i s kisikom u zraku dajući crno-sivi, u kiselinama netopljivi trioksid Rh2O3. Služi za proizvodnju termoelektričnih pirometara, katalizatora za oksidaciju amonijaka, otpornog laboratorijskog posuđa, otpornih prevlaka (debljine samo nekoliko desettisućinki milimetara) na srebrnini, metalnim zrcalima, reflektorima, el. kontaktima, medicinskim instrumentima i sl.Rodij je metal srebrno-bijele boje, mekan je i kovak. Na običnim temperaturama i pod svim atmosferskim utjecajima ne gubi metalni sjaj. Zagrijavanjem radija na površini metala stvara se sloj hlapljivog oksida (RhO2). Otporan je prema zlatotopci, kiselinama i brojnim rastaljenim metalima kao što su zlato, srebro, živa te kalij i natrij. Nagriza ga vruća sumporna i bromovodična kiselina, natrijev hipoklorat, halogeni elementi, taljeni disulfati i cijanidi te alkalijski nitrati i peroksidi. Za razliku od iridija i rutenija, rodij se brzo otapa u olovu i bizmutu.

Uglavnom se upotrebljava kao legirajući dodatak platini i paladiju jer im povećava tvrdoću. Ove se legure koriste kao oplate visokotemperaturnih plinskih i elelektričnih laboratorijskih peći te za elektrode za zavarivanja u svemirskoj tehnologiji. Zbog otpornosti na koroziju, dobre vodljivosti i malog prijelaznog otpora koriste se za izradu električnih kontakata i sklopki. Legure koje sadrže 1 - 10% rodija koriste se kao katalizatori pri sagorijevanju amonijaka, a legura s iridijem se upotrebljava za proizvodnju termoparova i aparature koje se koriste u oksidirajućoj atmosferi. Rodijeve se legure koriste i u zlatarstvu.

Elementarni se rodij koristi za naparivanje ili elektroplatiniranje zrcala raznih optičkih uređaja jer daje vrlo tvrd visokorefleksivan sloj.

Rodijev prah je toksičan, a još i više njegove topljive soli. U proizvodnim postrojenjima propisane maksimalne koncentracije rodija i njegovih soli su 0,1 mg/m3, odnosno 0,001mg/m3 za soli.

Završni dio (5÷10) min.Pitanja za ponavljanje:1. Koje su osnovne osobine platine, i za što se upotrebljava?2. Čemu služi iridij i koje su njegove karakteristike?3. Koja su mjesta primjene rodija?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PROVODNI MATERIJALI – TANTAL, VOLFRAM, MOLIBDENTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Podsjećanje na osobine najčešćih provodnih materijala u pogledu njihovih temperatura topljenja.Pored većine provodnih materijala, naprimjer bakra i aluminija, čije su temperature topljenja relativno niske, postoje i materijali koji se koriste tamo gdje je potrebna relativno visoka radna temperatura. Takvim ćemo se materijalima baviti u ovoj nastavnoj jedinici.


Tantal (Ta) je metal sjajnobijele boje, specifične mase 16.6 kg/dm3 i temperature topljenja 2850 °C. Specifična otpornost tantala je ρ=0.15 Ωmm2/m, a temperaturni koeficijent otpora α=0.0033 1/°C. Dobro se valja i izvlači, a legiran sa silicijem postaje tvrd skoro kao dijamant. Od njega se često izrađuju elektrode u elektronskim cijevima, mrežice elektronskih cijevi i termoelementi. Zbog velike čvrstoće koristi se u izradi niti za žarulje izvrgnute velikim mehaničkim naprezanjima, npr. u automobilima.

Volfram (W) je metal sivobijele boje koji se dobija iz ruda u obliku praha. Taj se prah naročitim postupkom sabija u šipke. Specifična masa volframa je 19.1 kg/dm3, temperatura topljenja je 3400 °C, dok mu je specifični električni otpor dat kao ρ=0.055 Ωmm2/m , a temperaturni koeficijent otpora α=0.0048 1/°C. Volfram je moguće izvlačiti u vrlo tanke nitii obično se, zbog visoke temperature topljenja, koristi za izradu niti u žaruljama. Međutim, pri visokim temperaturama lako oksidira (izgara), zbog čega se u balone žarulja stavlja azot ili neki inertni gas. Od volframa se izrađuju spirale za električne peći, toplotno jako opterećene anode i mrežice u elektronskim cijevima. U kombinaciji sa molibdenom služi za izradu termoelemenata.

Molibden (Mo) je metal srebrnobijele boje, specifične mase 10.2 kg/dm3 i temperature topljenja 2630 °C. Specifična otpornost molibdena je ρ=0.057 Ωmm2/m, a temperaturni koeficijent otpora α=0.003457 1/°C. Od molibdena se izrađuju nosači žarnih niti u žaruljama, toplotno jako opterećene anode i mrežice elektronskih cijevi, grijaće spirale u električnim pećima, a u vezi sa volframom i za termoelemente.

Tantal je siv, veoma tvrd i težak metal. Čisti metal je ratezljiv i može se izvlačiti u tanke žice. Ima visoko talište pa se upotrebljavao kao žarna nit žarulja dok ga nije istisnuo volfram. Do temperature 150°C gotovo je potpuno inertan (nagriza ga samo HF i SO3). Zbog svoje izvanredne kemijske otpornosti, tantal se upotrebljava za izradu posebnih aparata u kemijskoj industriji te specijalnih instrumenata gdje je potrebna velika tvrdoća i otpornost na koroziju.

Upotreba tantala, iako u malim količinama, dosta je raširena jer mu to omogućuju njegova izuzetna svojstva. Elementarni tantal koristi se u manjim količinama u prozvodnji elektrolitskih električnih kondenzatora (tantalovi kondenzatori - izuzetno su kompaktni i imaju velik kapacitet), u proizvodnji getera i pasta koje smanjuju izlazni rad elektrona.

Tantal se najviše koristi legiran s volframom i niobijem te nešto manje s hafnijem i molibdenom. Volfram u kristalu tantala stvara

čvrstu, malo prednapregnutu otopinu, čime mu povećava čvrstoću (efekt očvršćavanja čvrste otopine), a vrlo malo utječe na antikorozivnost tantala. Ove su legure izuzetno antikorozivne (mogu im parirati jedino stakla) pa se koriste za izradu dijelova u kemijskim postrojenjima koji su izloženi jakim korozivnim sredstvima (najčešće za prevlačanje reakcijskih kotlova). Koriste se u proizvodnji klorovodične kiseline i vodikovog peroksida, za izradu kada za kromiranje, kao dodaci kromovih grijača i čelika ili za proizvodnju samih visokotemperaturnih grijača. Legure na bazi tantala, uz visoku antikorozivnost, vrlo su čvrste pa se koriste i u svemirskoj tehnologiji. Dodaci cirkonija omogućuju zadržavanje visoke čvrstoće i do temperature od 1200°C, ali cirkonij smanjuje antikorozivna svojstva legure.

Tantal se dodaje niklu i nikal-kobaltovim superlegurama koje se koriste za izradu lopatica plinskih turbina i mlaznih motora. Tantal je

inertan na tjelesne tekućine pa se koristi za izradu ugradnih proteza u tijelu bez bojazni za njihovo odbacivanje.

Tantalov oksid upotrebljava se za proizvodnju specijalnog stakla koji se odlikuje visokim lomom svjetlosti i koristi za izradu leća specijalnih kamera. Tantal spada među najrjeđe elemente. Nalazi se u elementarnom stanju poput platine - siv, tvrd, vrlo žilav, elastičan, rastezljiv i kovan metal visoka tališta, kemijski izvanredno otporan. Zbog tih svojstava upotrebljava se za gradnju uređaja u kemijskoj industriji, za sapnice pri proizvodnji umjetne svile, za laboratorijsko posuđe, za vrške naliv-pera, za zubarska svrdla, za katode rendgenskih cijevi; za izradbu različitih proteza i u reaktorskoj tehnici. Tantal-karbid, žuti (TaC) ili sivi (TaC2) spoj velike tvrdoće i visokog tališta (3700-3800°C); upotrebljava se, poput volfram-karbida, kao tvrdi metal za oštrice brzoreznih alata jer se kod najjačeg trenja ne ugrije do točke taljenja.

Volfram ili tungsten, simbol W (lat. wolframum) je sivkasto-bijeli metal velike tvrdoće i visokog tališta (3380°C). Dobiva se iz rude volframita, volframata željeza i mangana, u obliku sivog praška koji se grijanjem pod tlakom na temperaturi ispod tališta može pretvoriti u kompaktni rastezljivi metal. Volframova žica upotrebljava se za električne žarulje. Inače se volfram upotrebljava kao sastojina čelika i legura od kojih se prave noževi za brzo rezanje metala na strugu te legura za električne kontakte. Volfram-karbidi, W2C i WC, glavna su sastojina tvrdih legura za oštrice alata ("Widia"). Volfram-trioksid (WO3) služi kao žuta boja za staklo; soli volframove kiseline (H2WO4) (volframati) i kompleksnih spojeva te kiseline s kiselim oksidima služe u analitičkoj kemiji i u proizvodnji boja.Volfram je tvrd, sjajan, srebrno-bijeli metal s najvišim talištem (3410°C), najnižim tlakom vlastitih para i najvećom čvrstoćom na vlak (sve do temperature 1650°C) od svih metala. Javlja se u dvije alotropske modifikacije: alfa-volfram prostorno centrirane kubične strukture i beta-volfram plošno centrirane kubične strukture. Pri sobnoj temperaturi na zraku je postojan, a zagrijan do crvenog žara izgara dajući volframov(VI)-oksid. Otporan je na djelovanje većine kiselina tako da ga fluorovodična kiselinu i zlatotopka nagrizaju vrlo polagano, ali se brzo otapa u smjesi dušične i fluorovodične kiseline. Lako i brzo otapa se u talini NaOH + NaNO3, a taljenjem s lužinama daje volframate.

Vrlo čist metal, iako tvrd, dobro se obrađuje klasičnim metodama, ali ako sadrži imalo primjesa, postaje vrlo krhak. Volfram se stoga bolje i češće obrađuje metodama metalurgije praha.

Prirodni volfram je smjesa od četiri stabilna izotopa 18OW, 182W, 183W i 184W, a poznato je još dvanaest prirodnih radioaktivnih izotopa.

Važna je upotreba volframa za žarne niti električnih žarulja i katoda elektronskih cijevi. Žarne niti se proizvode ili iz štapića volframa ciklusima: kovanje - zagrijavanje - hlađenje, dok ne postane rastezljiv metal da se može izvlačiti u tanke niti promjera oko 0,01 mm. Druga metoda je propuštanje niti napravljenih od smjese praha volframa, 1-4% ThO2 i veziva kroz peći zagrijane na temperaturu 2200-2400°C. U tom prolazu praškasta smjesa se sinterira, a ThO2

pospješuje proces sinteriranja i kontrolira rast zrna, a time i mikrokristalnu morfologiju. Volfram za žarne niti mora imati izdužene mikrokristale. Ovako dobivene volframove niti upotrebljavaju se za proizvodnju žarnih niti u elektronskim i katodnim cijevima te žaruljma.

Iz volframa se izrađuje ferovolfram, legura koja se upotrebljava u

metalurgiji za dobivanje čvrstih volframovih čelika koji se odlikuju izuzetnom antikorozivnošću na visokim temperaturama. Koriste se za izradu oplata visokotemperaturnih peći, električnih grijača i brojnih raketnih elemenata, posebno mlaznica u svemirskoj tehnologiji. Poznati čelici za brzorezne alate, Haselloy i Stellit, legirani su volframom. Volframov karbid, W2C, jedna je od najtvrđih tvari i glavnih proizvoda na bazi volframa, a koristi se za izradu brzoreznih alata ili kao nanos na alatima iz tvrdog sinter-metala te za alate koji se upotrebljavaju u naftnoj industriji i rudarstvu - za najkritičnije dijelove (vrhove bušilica i rudarskih drobilica). Karbid ima tvrdoću 9,5 na Mohsovoj skali od 10 (za dijamant) i talište pri 2860°C.

Volfram se legira i s drugim metalima kao što su srebro, bakar i nikal. Ove se legure koriste za električne kontakte, štitove za ionizirajuća zračenja, izradu teških strojnih elemenata (žiroskopskih rotora, zrakoplovnih protuutega i sl.). legure s kobaltom i kromom također se koriste za izradu reznih alata i raznih ekstruzijskih elemenata.

Molibden je srebrnobijel, vrlo tvrd metal. Ima visoko talište, veliku čvrstoću i elestičnost na visokim temperaturama te dobru toplinsku i električnu vodljivost. Molibden dobiven sinteriranjem praha i pretaljivanjem je krt, obradom pri temperaturi 1000-1300°C postaje rastezljiv, a žarenjem iznad 1500°C ponovo postaje krt. Pri sobnoj temperaturi na zraku ne oksidira, a zagrijavanjem do 500°C daje oksid (MoO3). Pri sobnoj temperaturi reagira s fluorom, a na povišenim temperaturama sa sumporom, sumporovodikom, bromom i vodenom parom. Dobro se otapa u vrućoj dušičnoj, fosfornoj i sumpornoj kiselini te u zlatotopci. Praktički je netopljiv u otopinama lužina, vrlo slabo reagira i s talinama alkalija, a u talini kalijevog nitrata se otapa vrlo brzo.

Molibden i njegovi spojevi nisu posebno otrovni za žive organizme, a dozvoljena količina molibdena u zraku je do koncentracije 10 mg/m3. Molibden, kao mikroelement u živim organizmima, ima određene biološke funkcije. Utvrđeno je da neravnoteža sadržaja molibdena u odnosu na bakar uzrokuje probleme u reprodukciji stoke, posebno goveda. U suhoj stočnoj hrani sadržaj molibdena je oko 20 ppm. U ljudskom organizmu prevelik sadržaj usporuje raspad zubne cakline. U biološkim procesima molibden djeluje kao katalizator redukcije molekularnog dušika u amonijeve ione.

Osim u metalurgiji za legiranje čelika i izradu posebnih legura, molibden se upotebljava u proizvodnji žarulja za izradu nosača žarnih niti, izradu rešetki i anoda elektronskih cijevi i kao nosač poluvodičkih elemenata. Koristi se i za dijelove visokotemperaturnih peći za taljenje stakla i drugih tvari s visokim talištem itd. U spoju sa silicijem kao disilicid, MoSi2, služi za izradu visokotemperaturnih grijaćih elemenata. U elementarnom stanju molibden je srebrnasto-siv, na zraku stalan metal relativne gustoće 10,3; pri grijanju tamnocrven, a iznad 600°C oksidira na oksid MoO3. Otapa se u razrijeđenoj nitratnoj kiselini, u koncentriranoj sulfatnoj kiselini i zlatotopci. U tragovima ga ima u biljnim i životinjskim organizmima. Za život na zemlji veoma je važan jer baza katalitičkoga djelovanja - biološka fiksacija dušika mikroorganizmima bez molibdena nije moguća; nedostatak molibdena u tlu izaziva k tomu deficitarna oboljenja kod mnogih viših biljaka. Prisutnost molibdena važna je za održanje zdravlja zubi. Od molibdenskih su minerala najvažniji: molibdenit (MoS2), vulfenit (PbMoO49, povelit [Ca(MoW)O4], molibdit (Fe2O3 x 3MoO3 x 7,5H2O). Metalni molibden dobiva se gotovo jedino iz molibdenita (molibdenskog sjajnika).


1. Koja je zajednička osobina tantala, volframa i molibdena?2. Koja je namjena tantala i koje su mu osobine?3. Koje su karakteristike volframa i u koje se namjene koristi?4. Gdje se primjenjuje molibden?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PROVODNI MATERIJALI – NIKL, KOBALT, HROMTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Materijali kojima se bavi sljedeća nastavna jedinica najčešće se koriste kao elektrootporni materijal.(podsjećanje na ranija usvojena znanja o električnim otporima i grijačima).Također služe za izradu magnetnih jezgara kod transformatora (podsjećanje na znanje o transformatorima iz Osnova elektrotehnike)


Nikl (Ni) je metal specifične mase 8.9 kg/dm3 i temperature topljenja 1455 °C. Specifična otpornost nikla je ρ=0.095 Ωmm2/m – za valjani nikl, a za žarenjem omekšani nikl ρ=0.087 Ωmm2/m, dok je temperaturni koeficijent otpora α=0.0046 1/°C. Nikl je feromagnetičan na temperaturama do 350°C. Da se dobro valjati i izvlačiti u tanke žice pri čemu mu čvrstoća raste. Oksigen i sumpor čine ga krhkim. Od nikla se izrađuju otporne žice, ploče za alkalne akumulatore, a legiran sa hromom, željezom ili bakrom, služi za izradu najsitnijih mjernih otpora i permanentnih magneta.

Kobalt (Co) ima specifičnu masu 8.8 kg/dm3 i temperaturu topljenja 1480 °C. Specifična otpornost kobalta je ρ=0.098 Ωmm2/m. Legiran sa željezom, niklom i manganom, odličan je za izradu otpornih žica, trafo-limova i najkvalitetnijih permanentnih magneta.

Hrom (Cr) je metal specifične mase 6.9 kg/dm3 i temperature topljenja 1800 °C. Specifična otpornost hroma je ρ=0.13 Ωmm2/m. Dodaje se materijalima za izradu električnih otpornika da bi se povećala otpornost prema temperaturi, električni otpor i otpornost prema hemijskim uticajima. Osim toga, dodaje se i magnetnim materijalima za izradu stalnih magneta kako bi im se pojačala magnetna svojstva.

Nikal je srebrnasto-bijel, sjajan, tvrd, plastičan, žilav i teško taljiv metal. Može se polirati do visokog sjaja i obrađivati svim postupcima plastične deformacije u tanke folije, cijevi i trake. Pri sobnoj temperaturi slabo je feromagnetičan i to svojstvo zadržava do 340°C. Prilično je otporan prema koroziji u raznim sredinama. Pri sobnoj temperaturi otporan je na djelovanje atmosferskih plinova, vode, halogenih elemenata i sumpora (na zraku tamni vrlo polako), ali zagrijan reagira kako s halogenim elementima, sumporom i fosforom, tako i s arsenom, selenijem i drugim. S kisikom daje niklov(II)-oksid, a zagrijan do crvenog žara s vodenom parom daje niklov(I)-oksid uz oslobađanje vodika. Praškasti je nikal piroforan i zapali se zagrijavanjem na zraku. Lako upija veće količine plinova (kao CO, H2). Vrlo je otporan prema lužinama sve do temperature od 500°C. U neoksidativnim kiselinama otapa se vrlo sporo, dok ga razrijeđene oksidirajuće kiseline otapaju vrlo brzo. Koncentrirana dušična kiselina pasivizira površinu, ali dugotrajnijim djelovanjem ipak dolazi do postupnog otapanja. U reakcijama nikla s kiselinama stvaraju se soli nikla(II) koje su zelene boje kada su hidratizirane, a isto tako i njihove otopine.

Neprerađeni, sirovi nikal kao komercijalni proizvod pojavljuje se na tržištu u obliku zrnaca, elektrolitičkog nikla, feronikla, finog praha,

ingota i prešanih briketa. Čistoća mu je oko 99%, a glavne primjese su bakar (0,25%) i ugljik (0.15%). Talište mu je, ovisno o čistoći, u području temperatura od 1435 - 1445°C. Zbog velike otpornosti na koroziju nikal se upotrebljava za izradu opreme za prehrambenu i kemijsku industriju, konstrukcijskih dijelova u brodogradnji, metalnog kovanog novca, posuda te za prekrivanje površina mnogih metala elektrolitičkim niklovanjem (aluminija, magnezija i željeza, odnosno čelika). Upotrebljava se u proizvodnji alkalnih željezo-nikalnih i nikal-kadmijevih akumulatora, a značajna mu je primjena kao katalizatora u kemijskoj industriji u reakcijama hidrogenacije. Među najpoznatijim nikalnim katalizatorima je Raney nikal, skeletni katalizator.

Kobalt je sjajan, plavkastobijel, vrlo tvrd, feromagnetičan metal koji ima dvije alotropske modifikacije. Do 417°C postojana je beta-modifikacija guste heksagonske kristalne rešetke, a iznad te temperature stabilna je alfa-modifikacija kubične, plošno centrirane kristalne rešetke. Kompaktana forma kobalta na zraku stabilna je sve do 300°C nakon čega počinje oksidirati. Ne reagira s vodom, a fini prah kobalta je piroforan i pri temperaturi 220-230°C reagira s ugljikom. Otapa se u razrijeđenoj sumpornoj, dušičnoj i klorovodičnoj kiselini. S aluminijem, kromom, titanijem, molibdenom, cirkonijem i drugim prijelaznim metalima tvori

intermetalne spojeve. Pri temperaturi 225-230°C reagira s ugljikovim(II)-oksidom stvarajući karbid Co2C.

Kobalt je toksičan za čovjeka. Dugotrajno udisanje kobaltove prašine nadražuje dišne putove i može izazvati kronični bronhitis, a kobaltove soli mogu uzrokovati benignu dermatozu.

Kobalt se relativno malo koristi u elementarnom stanju; najviše se upotrebljava za proizvodnju legura, a manje količine kobalta troše se za dobivanje spojeva kobalta, bojenje stakla i porculanskih glazura te za antikorozivne obloge i neke druge specifične namjene. Jedna od tih je korištenje radioaktivnog izotopa 60Co, s vremenom poluraspada 5,27 g., u medicinskoj radioterapiji (kobaltna "bomba") te u industrijskoj radiografiji kao izvor prodornog gama-zračenja. Nove mogućnosti dobivanja kobalta u obliku finog praha povećavaju područja primjene samog kobalta u kojima dolaze do izražaja osobitosti tog metala. To su prvenstveno specijalni magnetski materijali te tvrde, vatrostalne i antikorozivne obloge. Lat. cobaltum, srebrnobijeli metal srodan niklu i željezu, magnetičan i na visokim temperaturama. Redovito prati nikal i druge metale u njihovim mineralima; u slobodnom stanju nalazi se u meteoritima. Najveća su nalazišta kobaltne rude u Zairu, Zambiji, Maroku, Kanadi, Novoj Kaledoniji i Burmi. Metalurgija kobalta razlikuje se prema vrsti sirovine. Redovito je to zamršena kombinacija pirometalurgijskih i hidrometalurgijskih postupaka. Metalni kobalt upotrebljava se kao sastojina legura, npr. za permanentne magnete, za proizvodnju tvrdih metala i miješanih katalizatora za sintezu benzina. U spojevima je dvovalentan i trovalentan. Od spojeva su naročito važni: kobalt(III)-oksid, Co2O3, prašak smeđe do crne boje; služi za dobivanje stakla, emajla i glazura modre boje, kao i za proizvodnju slikarskih boja kobaltnog (Thenardova) modrila (CoO2 x Al2O3) i kobaltnog (Rinmannova) zelenila (CoO x 5ZnO). Kobalt (II)-klorid (CoCl2) je bezvodan, modra je sol, daje niz hidrata modroljubičaste do ružičaste boje; vodena otopina te soli služi stoga kao simpatetična tinta, jer njome napisano nevidljivo pismo postaje modro i vidljivo kad se zagrije. Organski spojevi kobalta služe kao sredstva za ubrzanje sušenja boja (sikativi).

Elementarni krom je vrlo tvrd, srebrnobijel metal plavkase nijase koji se može polirati do visokog sjaja. Pri standarnim uvjetima u dodiru s kisikom, zrakom ili vodenom parom krom se prevlači vrlo tankim slojem oksida koji pasivizira površinu. Iako ima negativan standardni potencijal, otporan je prema kiselinama te se ne otapa ni u dušičnoj kiselini (HNO3), niti u zlatotopci. Sporo se otapa u hladnoj klorovodičnoj (HCl) i sumpornoj kiselini (H2SO4), a u vrućim puno brže. Na povišenim temperaturama reagira s brojnim nemetalima.

Sam metal krom nije otrovan, ali njegovi spojevi jesu. Najotrovnijima se smatraju spojevi s oksidacijskim brojem +6 (npr. kromna kiselina i alkalijski dikromati), manje otrovni su alkalijski

kromati. Simptomi akutnog trovanja spojevima kroma(VI) jesu upala i bolovi u ustima i grlu, poteškoće s gutanjem, povraćanje, jaki bolovi u predjelu trbuha, stanje straha i panike, slabljenje pulsa, hladnoća ekstremiteta te žutilo kože i očiju.

Krom se u velikim količinama koristi u metalurgiji, posebno kao legirajući metal u proizvodnji nehrđajućih čelika. Dodatak kroma konstrukcijskim čelicima povećava tvrdoću jer pospješuje stvaranje karbida u mikrostrukturi čelika u samoj proizvodnji. Takvi su čelici otporniji na habanje i zadržavaju dobra mehanička svojstva i na povišenim temperaturama. Za proizvodnju nehrđajućih čelika su najvažnije ferokrom legure. Sadržaj kroma u njima je od 10 - 25%, a otpornost na koroziju razmjerna je koncentraciji kroma. Ovakvo pasiviziranje čelika kromom bilo je poznato u Engleskoj i Francuskoj još početkom XIX. st., ali je djelovanje kroma objašnjeno tek 1910. g.

Druga je važna primjena kroma za elektrolitičko prevlačenje površina neplemenitih metala - kromiranje. Ono ima dvojaku ulogu: daje površinsku otpornost na koroziju i habanje te daje dekorativni efekt zbog izuzetnog sjaja poliranih kromiranih površina. Dekorativno kromiranje vrši se direktno na prethodno pripremljenu površinu metala, dok se kvalitetno antikorozivno kromiranje vrši na prethodno poniklanu površinu. Debljina sloja kroma kod dekorativnog kromiranja je od 25 - 50 nm. Kromirati se također mogu predmeti od aluminija, bakra i magnezija, a i cinka, ali sa šesterovalentnim kromom. Sam postupak kromiranja provodi se zagrijavanjem metalnog predmeta u okruženju kromovog praha ili pak zagrijavanjem predmeta u atmosferi kromovog klorida. U oba slučaja krom ulazi u površinske slojeve procesom difuzije u čvrstom stanju. Na manjim se predmetima koristi i metoda elektro- taloženja. Krom se također priređuje i kao keramičko-metalni kompozit (cermet) s korundnom Imikom kao Cr-Al2O3 kompozit, te kao metalno vezani kromov borid i kromov nitrid. Ovi kompoziti imaju specijalne visokotemperaturne namjene.Krom je sjajan, bijeli, vrlo tvrd i krt metal gustoće 7,2; kemijski vrlo otporan: ni na vlažnome zraku ne oksidira, s kisikom izgara tek na veoma visokoj temperaturi, a isto se tako tek na visokoj temperaturi spaja se s fluorom, klorom, bromom, sumporom, ugljikom itd. Kloridna i sulfatna kiselina otapaju krom, osobito na višoj temperaturi; nitratna ga kiselina ne nagriza, štoviše, ona ga pasivira, tako da postane za neko vrijeme otporan i prema spomenutim drugim mineralnim kiselinama. Iz jedine rude kromita FeO x CrO3 dobiva se redukcijom s ugljenom u električnoj ili Siemens-Martinovoj peći. Ferokrom - legura kroma sa željezom, koja se upotrebljava za proizvodnju legura sa željezom ili niklom i željezom, otpornih prema koroziji i visokim temperaturama, kao i za proizvodnju kromovih čelika dobrih mehaničkih svojstava. Čisti krom se dobiva iz krom-oksida aluminotermijski ili elektrolizom vodenih otopina kromnih soli; služi za galvansko kromiranje željeza radi zaštite od korozije ili za dobivanje tvrde i mehanički otporne površine.


Pitanja za ponavljanje:1. Koje su osnovne osobine i namjena nikla?2. Čemu služi kobalt, koje su mu karakteristike?3. Karakteristike i primjena hroma.

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PROVODNI MATERIJALI – ŽIVA I BERILIJTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Pitanja za ponavljanje:1. Koje su osnovne osobine i namjena nikla?2. Čemu služi kobalt, koje su mu karakteristike?3. Karakteristike i primjena hroma.


Živa (Hg) je tečan metal srebrnobijele boje, specifične mase 13.4 kg/dm3 i temperature topljenja -38 °C. Specifična otpornost žive je ρ=0.095 Ωmm2/m. Otporna je na osidaciju i djelovanje kiselina na običnoj temperaturi. Koristi se za izradu živinih ispravljača, kvarcnih svjetiljki, živinih svjetiljki, električnih kontakata.

Berilij (Be) je po boji sličan aluminiju, gustoće je 1.85 kg/dm3 i taličta 1280 °C. Karakteristika berilija je velika tvrdoća, tako da npr. reže staklo. Topi se u anorganskim kiselinama, a otporan je na baze. Na zraku se presvuče oksidnim slojem koji ga štiti od daljeg propadanja. Izuzetno dobro propušta rendgenske zrake pa se od njega izrađuju prozorčići na rendgenskim cijevima. Dodaje se bakru, niklu i željezu da im se poveća tvrdoća.

Elementarna živa je srebrnastobijel metal, jedini koji se pri sobnoj temperaturi nalazi u tekućem stanju. Tekuća živa vrlo je fluidna i ima veliku površinsku napetost pa se lako formira u kuglaste kapi koje ne moče stijenke posude ili podloge pa na površini stvara konveksni rub. U čvrstom stanju ima romboedarsku kristalnu strukturu. Toplinska i električna vodljivost žive nisu velike u odnosu na standardne vodiče, ali lako stvara električni kontakt pa se koristi u raznim električnim uređajima (poznati su živini prekidači). Pri sobnoj temperaturi isparava vrlo polagano.

Živine pare jako su otrovne i udisanjem mogu dovesti do trovanja koja se u početku očituju u lakom krvarenju zubnog mesa, kasnije u slabosti pamćenja, glavoboljama, smetnjama u probavi i na kraju teškim oštećenjima živčanog sustava.

Prolazom električne struje kroz razrijeđene živine pare nastaje svjetlost bogata ljubičastim i ultraljubičastim spektralnim linijama pa se upotrebljava za izradu kvarcnih svjetiljki i živinih žarulja za rasvjetu. Živine svjetiljke koriste izboj u parama pod visokim tlakom (u kvarcnom žišku stvara se plazma) koji generira isti spektar, ali intenzivnijih linija. Ultraljubičasto zračenje pretvara se u vidljivu svjetlost posredstvom fluorescentnog nanosa na staklenom balonu cijevi. Živine pare niskog tlaka na isti način generiraju zračenje u standardnim fluorescentnim cijevima.

Pri sobnoj temperaturi na zraku čista se živa ne mijenja, a onečišćena se prevlači oksidnom kožicom. Zagrijavanjem na zraku ili u prisutnosti kisika živa kod 357°C stvara oksid, HgO. Lako se spaja s

halogenim elementima i sumporom. Otapa se samo u oksidirajućim kiselinama kao što su razrijeđena i koncentrirana dušična i vruća koncentrirana sumporna kiselina. Ne otapa se u klorovodičnoj kiselini i u lužinama. Tekuća živa otapa brojne metale (osim željeza i platine) stvarajući legure koje se nazivaju amalgami. Ovisno o sadržaju metala, amalgami mogu biti tekući (sadrže malo metala) i čvrsti. Posebno su važni natrijev i kalijev amalgam koji se koriste pri elektrolizi alkalijskih halogenida te srebrov amalgam koji se dosta (ali sve manje) koristi u stomatologiji za izradu plombi.

U prirodi se javlja kao smjesa sedam stabilnih izotopa 196Hg (0,146%), 198Hg (9,97%), 199Hg (16,87%), 200Hg (23,10%), 201Hg (13,18%), 202Hg (29,86%) i 204Hg (6,85%), i dvadesetak radioaktivnih, uglavnom kratkoživućih, izotopa (osim 194Hg s t1/2=520g. i 203Hg s t1/2 = 46,6 dana).

Živa se upotrebljava kao elektroda u raznim elektrolitičkim postupcima i kao katalizator raznih procesa, a u poljoprivredi kao herbicid i pesticid. Zbog velike gustoće, stabilnosti na zraku i jednolikog prostornog termičkog širenja, živa se upotrebljava za punjenje manometara, barometara i termometara. Organometalni živini spojevi, poznati kao merkuriali (npr. Merkurofen, Mertoxol, Meroxyl, Merkabolid i dr.) upotrebljavaju se kao antisepcijska i dezinfekcijska sredstva.

Elementarni berilij je lak metal čeličnosive boje. Vrlo je tvrd (može rezati i staklo), ali krhak, a kod crvenog žara postaje rastezljiv. Budući da gotovo ne apsorbira rengenske zrake (jer atom Be ima

mali broj elektrona), koristi se kao materijal za prozore na rengenskim cijevima. Ima veliki udarni presjek za termalne neutrone pa se koristi kao moderator i reflektor neutrona u nuklearnim reaktorima. Godine 1942. E. Fermi koristio ga je pri izgradnji prvog nuklearnog reaktora. Na zraku se pokriva tankim slojem oksida koji ga štiti od korozije. Praškasti berilij zagrijavanjem na zraku izgara u smjesu oksida i nitrida. Iznad 600°C postaje vrlo reaktivan prema kisiku, a s vodikom ne reagira čak ni pri 1000°C. U neoksidativnim kiselinama (klorovodičnoj i sumpornoj) brzo se otapa uz razvijanje vodika, a oksidativne kiseline (kao dušična) stvaraju oksidni sloj koji sprečava daljnje otapanje. S kipućom vodom i vodenim otopinama lužina također reagira uz razvijanje vodika. Prema kemijskim svojstvima sličan je aluminiju.

Berilij se koristi kao legirajući dodatak bakra, a legura se koristi za električne kontakte, elektrode za točkasto zavarivanje i neiskreći alat. Metalni berilij ima veliku primjenu u proizvodnji specijalnih legura za dijelove s kojih treba odvesti velike količine topline (npr. kao strukturni materijal dijelova nadzvučnih zrakoplova, raznih projektila, komunikacijskih satelita i svemirskih letjelica).

Berilij i njegovi spojevi izuzetno su otrovni pa mogu uzrokovati

kožni dermatitis, akutnu pneumoniju ili kroničnu beriliozu. Stoga je s njima potrebno vrlo oprezno rukovati.

Legure berilija:

Najvažnije su legure bakra s berilijem (berilijske bronce). Dodatak berilija bakru već u malom postotku povećava tvrdoću, čvrstoću i kemijsku postojanost bakra. Legura bakra s 3% berilija ima četiri puta veći otpor prema kidanju, tvrđa je od nehrđajućeg čelika, vrlo je otporna prema mehaničkim i kemijskim utjecajima, a dobro provodi toplinu i elektricitet. Upotrebljava se za izradu dijelova zrakoplovnih motora, ležajeva, fotografskih zatvarača, brodskih propelera, elektroda za zavarivanje itd. Legure nikla s berilijem sadrže oko 2% Be i koriste se za izradu preciznih odljeva, injekcijskih igala, kiruških instrumenata i dijelova crpki za dovod goriva zrakoplovima.

Berilij se dodaje kao legirajući element i željezu. Tako legirano željezo koristi se za izradu specijalnih opruga, kirurških instrumenata i zubnih proteza.


Pitanja za ponavljanje:

1. Koja je osobina žive koja je odvaja od ostalih metala?2. Koja je temperatura topljenja žive?3. Koje su karakteristike berilija?4. Gdje se koriste živa i berilij?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PROVODNI MATERIJALI – MATERIJAL ZA IZRADU OTPORNIKATip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Otpornik je, kao što je poznato, komponenta koja električnu energiju transformiše u toplotu. Materijal za izradu otpornika je provodni materijal, ali onaj koji ima veliki specifični otpor. Otpornici mogu biti izrađeni od metala i nemetala. Metalni otpornici se rade od volframa, molibdena ili otpornih legura, a nemetalni otpornici karbon i silicijum karbid.

U pogledu primjene materijali za izradu otpornika mogu se podijeliti na:

- materijale za izradu mjernih, preciznih i regulacionih otpornika- materijale za izradu grijača


Zahtjevi na mjerne i precizne otpornike su nepodložnost starenju (starenje je proces gubitka prvotnih svojstava sa protokom vremena) i nepromjenljivost sa temperaturom. Grijaći, pak, otpornici moraju podnositi velike promjene temperature, od sobne do blizu 1000°C. Također bi trebali biti i relativno jeftini.

Legure za izradu termičkih otpora su, najčešće: nikelin, konstantan, cekas i kantal.

Specifični otpor nikelina, koji je legura oko 20% Ni, te Cu, Zn, Fe i Mn, je (0.4 – 0.44) .

Konstantan je legura 55% Cu i 45% Ni. Specifični mu je otpor 0.5 i ne mijenja se sa

temperaturom. Upotrebljava se za temperature do 500°C. Cekas ili nikrom je legura sa 60 do 80% Ni, 15 do 20% Cr, a ostatak je Fe. Ima specifični

otpor od 1.1 . Topi se na temperaturi 1400°C, a radna mu je temperatura do oko 1100°C.

Kantal je legura Cr, Fe i Al i ima za npr. sastav od (30-65-5)% spec. otpor 1.45 .

Postoje još i slojni i maseni otpornici, koji su uglavnom u upotrebi u elektronskim uređajima. Za ove se otpornike koristi uglavnom karbon, tantal, krom i njihovi oksidi. Slojni otpornik je na keramičko tijelo nanesen tanak sloj karbona ili metala. Imaju negativan temperaturni koeficijent i izrađuju se za otpornosti 1Ω do 10 M Ω i za snagu 0.05 d0 20 W.

Maseni otpornik je otporna cilindrična masa kojoj su na krajeve umetnute dovodne žice.


Pitanja za ponavljanje:1. Koji su osnovni zahtjevi koji se postavljaju pred otpornike?2. Koje otporne legure poznajete?3. Postoje li još neki otpornici, osim žičanih?4. Koji se materijali koriste za izradu slojnih otpornika?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: OZNAČAVANJE I ISPITIVANJE OTPORNIKATip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Ponavljanje usvojenog gradiva uz pitanja:1. Koji su osnovni zahtjevi koji se postavljaju pred otpornike?2. Koje otporne legure poznajete?3. Postoje li još neki otpornici, osim žičanih?4. Koji se materijali koriste za izradu slojnih otpornika?


OZNAČAVANJE I ISPITIVANJE OTPORNIKA

Pored standardnog zapisa, otpornici, pogotovu manjih gabarita, označavaju se kombinacijom slova i brojeva ili obojenim prstenima. Primjer za slovno-brojčano označavanje dat je tabelom 1.

Vrijednost otpora Oznaka0.33Ω R333.3 Ω 3R333.0 Ω 33R330 Ω 330R3.3k Ω 3K30.33M Ω M3333.0M Ω 33M

Tabela 1. Označavanje otpornika

Otpornici se označavaju sa tri, četiri ili pet prstena, čije boje nose određene vrijednosti:

Boja A- prvi prsten

B- drugi prsten C- treći prsten D-faktor množenja E- tolerancija

Crna 0 0 0 100 -Smeđa 1 1 1 101 ±1%Crvena 2 2 2 102 ±2%Narančasta 3 3 3 103 -Žuta 4 4 4 104 -Zelena 5 5 5 105 ±0.5%Plava 6 6 6 106 ±0.25%Ljubičasta 7 7 7 - ±0.1%Siva 8 8 8 - ±0.05%Bijela 9 9 9 - -Zlatna - - - 10-1 ±5%Srebrena - - - 10-2 ±10%Bez boje - - - ±20%

Tabela 2. Označavanje otpornika bojom

Ispitivanje otpornosti vrši se, dakako, ommetrom. No nije dovoljno dovesti priključke otpornika na krajeve ommetra. Naime, ukoliko se otpornik nalazi u nekom kolu, jednostavno priključenje krajeva ommetra na krajeve otpornika neće dati tačnu vrijednost otpora (Zašto?). potrebno je otpornik jednim krajem odvojiti (odlemiti) od ostatka kola pa tek tada mjeriti.


Pitanja za ponavljanje:1. Objasniti slovno-brojčane oznake otpornika.2. Objasniti na nekoliko primjera, koristeći se tablicom, vrijednosti otpornosti otpornika.

Nagrađivanje učenika koji su pokazali odgovarajuću aktivnost.

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: MATERIJAL ZA LEMLJENJETip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla, primjer materijala za lemljenje

Uvod (5 min.)

Lemljenje se u elektrotehnici javlja, tako reći, na svakom koraku. Leme se vodovi, namoti mašina, priključci vodova na namote i instrumente itd. Lemljenje je spajanje metala pomoću nekog rastopljenog metala ili legure koja se topi. Nakon hlađenja spojnog sredstva lemljeni komadi su spojeni u jednu cjelinu.


Sredstvo za spajanje zove se lem. Da bi rastopljeni lem mogao uspješno spojiti lemljene komade, neophodno je da oni budu potpuno čisti. Čisti znači ne samo mehančki, već i hemijski očišćeni.

Razlikujemo meke i tvrde materijale za lemljenje. Meki materijali su prilično mekani i imaju relativno nisku tačku topljenja, do oko 300°C. Mekim se lemom spajaju materijali kod kojih mjesto lemljenja ne mora imati naročitu čvrstoću, naprimjer kod radioaparata i općenito u slaboj struji. Materijali koji se spajaju mekim lemovima su bakar, cink, kalaj, olovo, mesing, bronza, željezo, nikl, a katkad i aluminij. Meki lemovi su legure dva, tri ili četiri metala, i to: kalaja (Sn), antimona (Sb), olova (Pb), kadmija (Cd), srebra (Ag) i bizmuta (Bi), a u lemu za aluminij ima i cinka (Zn). Dobar lem mora sadržavati najmanje 40% Sn. Bakar se, naprimjer, lemi pomoću legure od 60% Sn i 40% Pb, koja ima talište pri oko 170°C.

I pri lemljenju se susrećemo sa problemom oksidacije. Od oksida se branimo mehaničkim i hemijskim čišćenjem materijala koje lemimo. Hemijsko čišćenje je zapravo čišćenje od oksida, koji su smrtni neprijatelj svakog lema, jer se lem ne hvata na oksid. Za odstranjivanje oksida služe kalofonij (dobija se kao ostatak destilacije prirodnih smola), vazelin, loj, maslinovo ulje ili njihove smjese, a oksidaciju sprečavaju salmijak ( ) i cinkov klorid ( ). Najzgodnije je lemiti ako je lem u obliku cijevi ispunjene kalofonijem. Kalofonijem se lemi bakar, mesing, bronza, srebro.

Za lemljenje cinka umjesto kalofonija koristi se čista solna kiselina (HCl). Nakon lemljenja spojna mjesta treba dobro oprati vodom da ostaci kiseline ne bi nagrizali materijal.

Materijali za tvrdo lemljenje su mnogo tvrđi od mekih i imaju tačku topljenja između 630°C i 870°C. To su legure Cu i Zn uz dodatak Sn, Pb, Ag, P, ili Cd. Ove legure služe lemljenju tvrdih metala (čelika, nikla) koji imaju visoko talište. Prodaju se u obliku žica ili zrnja. Tvrdi lemovi daju mehanički i električki bolji spoj ali je rad sa ovim lemovima teži, jer električna lemilica nije dovoljna, nego je potrebna posebna peć ili luk za zavarivanje.


Pitanja za ponavljanje:1. Šta je to lemljenje?2. Koji su materijali prisutni u legurama za lemljenje?3. Kako se otklanjaju oksidi materijala sa mjesta za lemljenje?4. Koji su postupci lemljenja?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: NEMETALNI PROVODNI MATERIJAL – KARBON Tip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama provodnih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla, primjeri četkica i grafita

Uvod (5 min.)

Do sada su obrađivani metalni provodni materijali, koji i jesu najčešće u upotrebi. Međutim, postoje i nemetalni provodni materijali. (Podsjećanje na znanja iz Osnova elektrotehnike u pogledu provodnosti, elektrolita, ljudskog tijela kao provodnika)

Glavni dio (25÷30) min.Ugljik je poznat od davnih vremena. Ime mu potječe od latinskog naziva za ugljen - carbo. Lako izgara u prisustvu oksidansa. Javlja se u više alotropskih modifikacije, kao amorfni, grafit, dijamant i fulleren. Prirodni amorfni ugljik su razne vrste ugljena, koks i čađa. Grafit je crna, klizava krutina bez mirisa, visokog tališta i dobre električne vodljivosti. Ne tali se već sublimira na 3825 °C. Najviše se upotrebljava za proizvodnju elektroda. Dijamant je prozirna ili obojena, ekstremno tvrda krutina visokog indeksa loma. Ne vodi električnu struju a upotrebljava se kao drago kamenje i za izradu bušilica i bruseva. Četvrta alotropska modifikacija ugljika, fullerene (sačinjavaju je 60 ili 70 atoma vezanih zajedno), otkrivena je 1969. godine sublimacijom pirolitičkog grafita na niskom tlaku.U zraku dolazi kao CO2 a u stijenama kao karbonat. U prirodi se nalazi u velikim količinama kao mineralni ugljen, nastao procesom pougljenjivanja. Suhom destilacijom ugljena proizvodi se koks. Koks se upotrebljava kao redukcijsko sredstvo u metalurgiji, naročito pri proizvodnji željeza. Čađa se upotrebljava kao boja i kao punilo u proizvodnji automobilskih guma. Aktivni ugljen ima veliku površinu i upotrebljava se kao adsorbens. Crni amorfni ugljik (99.9%) košta 48.40 € za 1000 g, grafitni prah (99.9%) košta 46.50 € za 1000 g, dijamantski prah (99.9%) košta 265.70 € za 5 g a fuleren prah (99.5%) košta 762.20 € za 5 g.

Ugljik je tvar bez mirisa i okusa i kemijski prilično stabilna. Tek kod razmjerno visokih temperatura reagira s drugim elementima, npr. s vodikom se spaja tek u električnom luku. U elementarnom stanju ugljik se javlja u više alotropskih modifikacija: kao amorfni ugljik, dijamant i grafit, a utvrđeno je i postojanje četvrte modifikacije ugljika, tzv. "bijeli" ugljik u kojoj se nalaze kuglaste molekule ugljika C60 (fulereni).

Prirodni amorfni ugljik (razne vrste ugljena, nastale procesima pougljavanja organskih materijala) obično sadrži i primjese drugih elemenata u različitim količinama (sumpor, vodik, fosfor, uranij itd.). Iz raznih izvora (kao što su nafta i ugljen) dobiva se koks koji se u velikim količinama upotrebljava u metalurgiji kao redukcijsko sredstvo za oksidne rude i kao gorivo. Proizvodi se i čađa koja nastaje nepotpunim izgaranjem ugljena ili ugljikovih spojeva, a upotrebljava se za proizvodnju crnog tuša i boja te kao punilo za kaučuk.

Posebna vrsta amorfnog ugljika je aktivan ugljen. To je prah velike specifične površine s velikom moći adsorpcije (laganog vezanja) raznih atoma, iona i molekula na površinu praha pa se upotrebljava za uklanjanje neželjenih mirisa, adsorpciju plinova, itd.

Dijamant je metastabilna alotropska modifikacija ugljika koja je pri sobnoj temperaturi u ravnoteži s grafitnom modifikacijom tek pri tlaku od 1,5 GPa (15000 atm), a transformacija u stabilniji grafit izuzetno je spora pri toj temperaturi. U strukturi dijamanta svaki atom ugljika tetraedarski povezan kovalentnom vezom sa četiri druga. Ovakvim rasporedom atoma ugljika dobiva se beskonačna prostorna rešetka pa je svaki kristal zapravo golema kovalentna molekula. Zahvaljujući takvoj strukturi dijamant je izvanredno tvrd (najtvrđa poznata prirodna tvar) i ima izuzetno visoko talište (3600°C). Upotrebljava se kao abraziv za brušenje najtvrđih materijala, za rezanje stakla, za izradu alata za bušenje i rezanje tvrdog kamena, za izradu osovinskih ležajeva preciznih instrumenata, ekstruzijskih elemenata za izvlačenje tankih žica tvrdih materijala i sl. Za dobivanje ultravisokog tlaka do

oko 5 Mbara izrađene su dijamantske 'glave', a takvi visokotlačni članci koriste se za ispitivanje materijala pod uvjetima enormnog tlaka. Pored tvrdoće velika je prednost i prozirnost dijamanta tako da se pojave u ispitivanoj tvari mogu optički istraživati. Kako su u strukturi svi elektroni ugljikovih atoma spareni, u dijamantu nema slobodnih elektrona pa je on gotovo savršen električni izolator. Naravno, prisutnost malih količina primjesa donekle mu smanjuje izolacijska svojstva. Dijamant se odlikuje i visokim indeksom loma svjetlosti - iznosi 2,42.

Prirodni dijamant je bezbojan, poput vode proziran kristal iz kojeg se, brušenjem, izrađuje skupocjeni dijamantni nakit. Primjese malih količina drugih elemenata daju boju dijamantskim kristalima (žutu, crvenu, smeđu, modru, ljubičastu ili zelenu). Zagrijavan na zraku dijamant na temperaturi iznad 800°C polagano izgara, a u čistom kisiku, uz bijelu svjetlost, stvara ugljik(IV)-oksid. Zagrijavanjem na temperaturu iznad 1500°C bez prisutnosti zraka dijamant ubrzano prelazi u stabilniji grafit uz oslobađanje topline. Na njega ne djeluju neoksidativne kiseline i lužine.

Grafit je mekan i masna opipa. Upotrebljava se kao mazivo otporno na visoke temperature (tzv. grafitna mast), za izradu posuda za taljenje ili lijevanje metala visokog tališta, a služi i za izradu grafitnih uložaka običnih olovaka. Novim grafitnim tehnologijama iz grafita se izrađuju izuzetno čvrsta grafitna vlakna (pirolizom pri temperaturama iznad 1500°C), organska polimerna vlakna usmjerenog rasta (poliakrilonitrili, poliakrilatni esteri i celulozna vlakna). Grafitna vlakna koriste se za izradu metalnih ili nemetalnih kompozitnih materijala male gustoće i izuzetno visoke čvrstoće koji se koriste u zrakoplovnoj i svemirskoj tehnologiji, ali i u građevinarstvu. Polimerna grafitna vlakna dodaju se u plastične mase te tvore grafitno-plastične kompozite također visoke čvrstoće i povećane tvrdoće (tzv. poliakrilni kompoziti).

Na zraku i u kisiku grafit izgara pri temperaturi od 700°C. Reagira s fluorom i jakim oksidacijskim sredstvima, npr. kalijev klorat u smjesi nitratne i sulfatne kiseline oksidira grafit u tzv. grafitnu kiselinu. Bijeli ugljik nov je oblik ugljika koji se ne nalazi na Zemlji u mjerljivim količinama. Njegova prisutnost je, međutim, registrirana spektroskopski u međuzvjezdanom prostoru. Sastoji se od kuglastih molekula koje sadrže više od 40 atoma ugljika i nazivaju se fulerenima prema čuvenom američkom arhitektu Fulleru Buckminsteru, otkrivaču geodetske kupole. Mogućnost postojanja ovih molekula ugljika objavio je D. E. Jones 1966. g. u časopisu "New Scientist", a 1990. g. Kratschmer i Huffman su u Heidelbergu odnosno Tucsonu proizveli prve znatnije količine fulerena (100 mg čistog C60 dnevno) tehnikom lučnog isparavanja grafita u vakuumu i njegovim taloženjem u atmosferi helija pri tlaku 10 kPa. Istraživanja su pokazala da tanki slojevi fulerena, nazvani fuleriti, ne provode električnu struju, ali da im se vodljivost povećava izlaganjem djelovanju kalijevih para i da postaju supravodljivi ispod -255°C (48 K). Fulereni zasad nemaju primjene, ali se intenzivno istražuju jer imaju vrlo specifična svojstva.

Najveće količine grafita dobivaju se umjetnim putem, tzv. Achesonovim postupkom. Smjesa petrolkoksa (ili granuliranog visokovrijednog kamenog ugljena antracita), katrana i kvarcnog pijeska (SiO2) induktivno se zagrijava izmjeničnom strujom. Tijekom reakcije, najprije se SiO2 pomoću ugljika iz katrana reducira u silicij:

SiO2(S) + 2C(s) → Si(s) + 2CO(g)

Nastali silicij s ugljikom stvara karbid (SiC) koji se pri visokim temperaturama razlaže na silicij i grafit. S oslobođenim silicijem ugljik opet stvara karbid pa se proces ponavlja dok sav ugljik ne prijeđe u grafit. Proces traje prosječno pet dana.

Spojevi ugljika:

Ugljik stvara vrlo veliki broj spojeva u kojima ima oksidacijski broj -4, +2 i +4. Ogromna većina su organske molekule u kojima se pored atoma ugljika, prostorno različito smještenih, nalaze i drugi elementi, prvenstveno vodik, kisik, dušik, fosfor i drugi. Postoji više tisuća organskih spojeva koji su vitalni u svim živim organizmima, a spomenut ćemo samo neke izuzetne kao što su: molekule deoksiribonukleinske kiseline (DNK, engl. DNA), bjelančevine, masti i šećeri. Kemija organskih spojeva tvori zasebnu znanstvenu disciplinu - organsku kemiju pa ovdje nećemo navoditi brojne organske spojeve s ugljikom.

Najvažnije skupine ugljikovih spojeva:

-Karbidi su spojevi ugljika s drugim elementima (izuzevši vodik) i svi su krutine. Općenito se mogu podijeliti na ionske, intersticijske i kovalentne karbide. Ionski karbidi su spojevi ugljika s elektropozitivnim metalima I., II., i III. skupine (alkalnim, zemnoalkalnim metalima i aluminijem) u kojima se ugljikovi atomi ponašaju kao anioni C4- i Cl-. Primjeri su Na2C2, CaC2 i Al4C3. Intersticijski karbidi su karbidi prijelaznih metala, a naziv dolazi zbog činjenice što su atomi ugljika smješteni u tetraedarske šupljine guste slagaline kristalne rešetke metala. Ovi karbidi u pravilu imaju vrlo veliku tvrdoću i visoko talište (posebno karbidi težih elemenata), a električki su vodljivi. Volframov karbid (WC) jedna je od najtvrđih tvari i koriste se za izradu brzoreznih alata ili kao kompozitni sastojak. Karbidi lakših prijelaznih metala (Cr, V, Ni, Mn, Fe, itd.) imaju neke karakteristike ionskih karbida. Kovalentni karbidi kovalentni su spojevi ugljika s polumetalima. Najvažniji su silicijev karbid (SiC) i borov karbid (B4C). To su također izuzetno tvrde, netaljive i kemijski inertne krutine. SiC ima strukturu dijamanta gdje je atom jednog elementa tetraedarski vezan sa četiri atoma drugog elementa. Koriste se kao abrazivi i za specijalne visoko-temperaturne elemente otporne na agresivna kemijska djelovanja.

-oksidi ugljika su ugljikov(II)-oksid (CO, ugljični monoksid) i ugljikov(IV)-oksid (CO2, ugljični dioksid). Ugljični monoksid je otrovan plin koji nastaje izgaranjem ugljika i njegovih organskih spojeva bez dovoljne prisutnosti kisika. Vrelište mu je pri -191°C. U zraku je zapaljiv, a s čistim kisikom reagira eksplozivno. Koristi se kao reducens u procesu dobivanja nekih metala (prvenstveno željeza, nikla i olova). S prijelaznim metalima stvara karbonile, a s klorom poznati bojni otrov fozgen (Cl2CO). U organskoj se kemiji koristi u sintezama kao karbonilator (organski spoj s CO). Ugljični dioksid nastaje potpunim izgaranjem ugljika i njegovih spojeva te disanjem živih organizama pa se kao takav nalazi u sastavu atmosfere. Industrijski se dobiva izgaranjem fosilnih goriva (npr. koksa) kao dimni plin, te zagrijavanjem karbonata. Sublimira pri temperaturi -78,5°C. Dobro je topljiv u vodi gdje uglavnom daje hidrate. Molekula mu je linearna, oblika O=C=O, koja apsorbira infracrveno zračenje te je u atmosferi uzrok "efekta staklenika". Koristi se u rashladnim sustavima u tekućoj fazi ili kao "suhi led", kao kemijski reagens i kemijski inertna zaštitna atmosfera te za gašenje požara. Velike se količine koriste za gaziranje mineralne vode i bezalkoholnih pića.

-Karbonati su soli ugljične kiseline oblika MCO3 gdje je M metal. Najznačajniji karbonati su CaCO 3, Na2CO3, K2CO3, MgCO3 i ZnCO3. Karbonati zemnoalkalijskih metala netopljivi su u vodi. Hidrogen-karbonati sadrže ion [HCO3]^-. Kod žarenja karbonati, izuzev alkalijskih, gube CO2.

-Karbonili spojevi su oblika MCO gdje je M metal. To su npr. Cr(CO)6, Fe(CO)S, Ni(CO)4 itd.

-Ugljkovi(IV)-halogenidi su CF4 (tetrafluor ugljik), CCl4 (tetraklor ugljik), CBr4 (tetrabrom ugljik), CI4 (tetrajod ugljik). Tehnički je najvažniji tetraklorid. To je bistra tekućina s talištem pri -23°C, a vrelištem pri 76,5°C. Uglavnom se koristi kao organsko otapalo, kao fumigant i u sustavima za gašenje požara. Od ostalih halogenida tetrafluorid je inertan plin niskog vrelišta (-128°C), a bromid i jodid su kristali (crveni, odnosno bijeli).Minerali: Ugljik se uglavnom pronalazi u obliku grafita, rjeđe kao dijamant, a samo u tragovima kao C6O. Također se nalazi u nalazištima fosilnih goriva i u obliku karbonata, posebno u kalcijevim i magnezijevim karbonatima.

Mineral Formula Gustoća Tvrdoća StrukturaDijamant C 3,51 10 kubičnaGrafit C 2,2 1-2 heksagonskaGlavne rude: grafitSvjetska proizvodnja/m3 godina: 8,6 x 109 (fosilni ugljen). Fosilna goriva: prirodni plin, 2,0 x 109; nafta, 3,3 x 109; ugljen, 2,3 x 109

Rezerve: prirodni plin, 127 x 109; nafta, 140 x 109; ugljen, 1000 x 109; katranski pijesak, nepoznato, ali velike količinePakiranje (uobičajeno): Nabavljiv kao bezobličan, kao fuleren, dijamant, grafit i čađa. (SIGURNO)

BIOLOŠKI PODACI

Biološka uloga: Sastavni je dio DNA. Toksičnost: Kao element nije toksičan, ali neki jednostavni spojevi mogu biti veoma toksični, kao npr. CO, ili CN-Opasnosti: Ugljena prašina može biti smetnja, mada sama po sebi nije opasna, ali čađa može sadržavati karcinogene tvari.


Pitanja za ponavljanje:1. Koje su osnovne modifikacije karbona?2. Gdje se koristi karbon kao provodnik?

Količina u čovjeku

Krv/mg dm-3: 0,0016 - 0,075

Kosti/ppm: 300000

Jetra/ppm: 670000

Mišići/ppm: 670000

Dnevno potrebna količina: 300 g

Ukupna masa elementa u 70 kg teškoj (prosječnoj) osobi:16 kg

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: POJAM I OSOBINE IZOLATORA Tip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama izolacionih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla, primjeri izolatora

Uvod (5 min.)

Podsjećanje na usvojena znanja iz Osnova elektrotehnike o izolatorima, kondenzatorima, električnom polju i otpornosti.


Materijal koji ne provodi električnu struju zove se električni izolator ili dielektrik. Drugim riječima, ovo je materijal sa vrlo velikim električnim otporom.

OSOBINE IZOLATORAKao i drugi elektrotehnički materijal i izolatori imaju, pored električnih, i neke druge osobine,

npr. mehaničke, hemijske i fizičke.

Električne osobine izolatora su: -specifični električni otpor -dielektrična konstanta-dielektrični gubici i -dielektrična čvrstoća

Specifični električni otpor izražava se u . Izolatori imaju negativan temperaturni

koeficijent. Postoje dvije vrste otpornosti kod izolatora. To su zapreminska otpornost i površinska otpornost izolatora. Zapreminski otpor je suprotstavljanje izolatora struji kroz njegovu unutrašnjost, a površinski otpor je otpor ''puzećoj'' struji (koja teče površinom izolatora). Ova dva otpora se ponašaju kao paralelno vezani.

Relativna dielektrična konstanta je, kao što znamo, odnos kapaciteta pločastog kondenzatora sa datim dielektrikom i kondenzatora čiji je dielektrik vazduh (tačnije vakuum):

Dielektrična konstanta se mijenja sa promjenom temperature (obično raste) i vlažnosti (obično opada). Kod običnih izolatora za izmjenični napon cilj je manja dielektrična konstanta jer u protivnom imamo nepotreban kapacitet, dok je kod kondenzatora potrebna veća dielektrična konstanta – time veći kapacitet.

Dielektrični gubici izražavaju se pomoću tzv. tangensa ugla gubitaka , u čije objašnjenje nećemo zasad ulaziti, dovoljno je reći da treba biti što manji i da na određen način predstavlja sliku

snage potrošene na grijanje izolatora. Dobri dielektrici imaju od 0.1*10-4 do 10*10-4, srednje dobri (100 – 2500)*10-4, a loši i do 3000*10-4.

Dielektrična čvrstoća je otpornost izolatora prema električnom proboju. Izražava se u kV/mm. Ispitivanje se vrši na uzorcima različite debljine koju valja naznačiti, jer ako je npr. probojni napon dielektrika debljine 1 mm jednak 10 kV, to ne znači da je probojni napon dielektrika debljine 5 mm jednak 50 kV, nego manji zbog nemogućnosti hlađenja debljeg dielektrika. Dobri dielektrici imaju dielektričnu čvrstoću (100 – 200) kV/mm.

U fizičke osobine izolatora, pored gustine i higroskopnosti spadaju i toplotne osobine:- temperatura topljenja, koja nije posebno važna jer izolatori ne rade na temperaturama

topljenja- temperatura omekšavanja – pri kojoj izolator gubi oblik i električne osobine- temperatura ugljenisanja – pri kojoj izolatori počinju da se ugljenišu- temperatura isparavanja- temperatura mržnjenja- temperatura zapaljivanja – ona temperatura pri kojoj izolator postaje zapaljiv- temperatura kalcinovanja – kada se izolator pretvara u pepeo- radna temperatura


Pitanja za ponavljanje:1. Šta je to izolator?2. Koje su osnovne električne osobine izolatora?3. Koje su fizičke (toplotne) osobine izolatora?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: NEORGANSKI IZOLATORI -- MERMER I LISKUNTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama izolacionih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)Pitanja za ponavljanje:

1. Šta je to izolator?2. Koje su osnovne električne osobine izolatora?3. Koje su fizičke (toplotne) osobine izolatora?


Mermer je kamen, obično bijele boje, ali se nalazi i obojen. Po hemijskom sastavu mermer je karbonat kalcijuma. Kristalaste je strukture i vrlo krt, ali se dosta lako obrađuje. Higroskopan je – upija vlagu pa se radi zaštite od vlage mora glačati ili impregnirati. Obično se prednja i bočne strane glačaju, a zadnja se strana premazuje uljanom bojom ili parafinom, bitumenom i slično.

Upotrebljava se za razvodne table i izolaciona postolja raznih električnih uređaja.Specifična otpornost mermera je (106÷108)Ωm, a dielektrična čvrstoća (2.5÷5)kV/mm.Zbog higroskopnosti mermer zamjenjuju razni vještački materijali.

Liskun se u prirodi nalazi u vidu tabli debljine do 4cm, koje se vrlo lako cijepaju u tanke listiće, čak do 5µm. Liskun se pojavljuje u više boja: bijeli, žuti, crvenkasti i bezbojan.

Bijeli liskun je kalijev liskun i zove se još i muskovit. Često je bezbojan.Magnezijev liskun je žute ili crvenkaste boje i zove se flogopit.Dielektrične osobine liskuna ovisne su o primjesama i orijentaciono su sljedeće:- specifična otpornost (1012÷1013) Ωm- dielektrična konstanta (relativna) (5÷10)- dielektrična čvrstoća (25÷70)kV/mm

Dakle, liskun može podnijeti vrlo visok probojni napon, što mu je otvorilo vrata na području elektrotehnike gdje se koristi u konstrukciji aparata, mašina i instrumenata.


Pitanja za ponavljanje:1. Nabrojati osnovne osobine mermera.2. Navesti primjenu mermera.3. Iz čega se dobija liskun?4. Za koje namjene se liskun koristi?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: NEORGANSKI IZOLATORI – KVARC I AZBESTTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama izolacionih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla


1. Nabrojati osnovne osobine mermera.2. Navesti primjenu mermera.3. Iz čega se dobija liskun?4. Za koje namjene se liskun koristi?


Kvarc se nalazi u prirodi u obliku kristala ili kvarcnog pijeska. Hemijski, kvarc je čisti SiO2. kvarcni kristali imaju dobre optičke, dielektrične i piezoelektrične osobine. Za tehničke svrhe obično se topi u kvarcno staklo, koje se koristi kao izolator. U radiotehnici se koristi piezoelektricitet, a to je osobina kvarca da izložen pritisku daje elektricitet, ili, obratno kvarc izložen izmjeničnom naponu mehanički se širi/skuplja.

Azbest je vlaknasti mineral na bazi silikata magnezija. Nalazi se u stijenama u vidu vlakana, a izdvaja ispiranjem dijelova stijena u vodi gdje azbest ispliva na površinu. Vrlo je higroskopan, ali i temperaturno otporan pa se koristi kao toplotni izolator ili električni izolator na visokim temperaturama. Topi se na temperaturi 1550°C, pa se može smatrati potpuno nezapaljivim. U elektrotehnici se primjenjuje tamo gdje drugi izolatori ne mogu podnijeti visoku temperaturu. Koristi se azbestno brašno ili prah – za uloške osigurača i izradu kita, azbestna vlakna sa pamukom upletena u predivo se koriste kao izolacioni materijal. Također se koristi i azbest u obliku ploča za zaštitne pregrade kod prekidača i električnih uređaja.


Pitanja za ponavljanje:5. Šta je zapravo kvarc i koliko je čest u prirodi?6. Navesti jednu značajnu osobinu kvarca.7. Kakve su koristi od azbesta?8. Gdje se koristi azbest?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: VJEŠTAČKI NEORGANSKI IZOLATORI – STAKLO I PORCELANTip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama izolacionih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla, primjeri izolatora

Uvod (5 min.)

Skretanje pažnje na materijale koji se svakodnevno sreću u našem okruženju, gledanje na staklo kao izolacioni materijal i porcelan koji je jako koristan na npr. dalekovodima.

Glavni dio (25÷30) min.Staklo se dobija topljenjem smjese oksida različitih metala, od kojih je ponajviše oksida

silicijuma. Pri naglom hlađenju formira se amorfna (staklasta) masa.Stakla se mogu podijeliti u tri grupe:- stakla koja sadrže najveći procenat alkalnih metala (Li, Na,K, Rb,Ce,Fr). Ovdje spadaju

prozorsko i pajreks staklo. Prozorsko staklo sadrži kvarcni pijesak, pečeni kreč, sodu i izlomljeno staro staklo, te se ova smjesa topi na temperaturi (1400÷1500)°C, dok pajreks staklo za sirovine ima dioksid silicija (kvarcni pijesak), boraks i glinicu. Pajreks staklo se dobro zatapa sa metalnim dijelovima i obezbjeđuje hermetičnost.

- Stakla koja sadrže okside teških metala (olovo) i malo oksida alkalnih metala. Ovoj grupi pripada olovno staklo – ''kristal''.

- Stakla koja se dobijaju topljenjem kristala kvarca ili kvarcnog pijeska bez ikakvih dodataka. Od pijeska se dobija neprozirno, a od kristala prozirno kvarcno staklo.

Staklo ima slabu električnu i toplotnu vodljivost, veliku otpornost prema vodi, vazduhu, kiselinama i sl. Loše osobine stakla su krtost i osjetljivost na promjene temperature.

Poput drugih amorfnih materijala, staklo nema jasnu tačku topljenja. Na 500°C omekša, a na 1200°C postaje tečno. Između ovih dviju temperatura je oblast žilavog stakla. Staklo u tečno stanju je već provodnik.

Slika 1. Ovisnost električnog otpora stakla o temperaturi

Električe osobine stakla variraju u ovisnosti o sastavu smjese, a prosječno je za tehničko staklo:

- relativna dielektrična konstanta (3.7÷16)- dielektrična čvrstoća (16÷40) kV/mm- specifični električni otpor (109÷1015) Ωm

Staklo se u elektrotehnici mnogo upotrebljava. Izrađuje se u obliku cijevi, balona, ploča, šipki...

Koristi se za izradu balona za sijalice, za izradu izolatora, u proizvodnji elektronskih cijevi, kao dielektrik za kondenzatore i tako dalje.

Porcelan se izrađuje od mješavine gline (kaolin), feldspata i kvarca (feldspat je silikatni mineral koji se pod atmosferskim uticajem pretvara u kaolin). Ovisno o učešću pojedinih sastojaka dobijaju se različite vrste porcelana (više od 50% kaolina – tvrdi porcelan sa povećanom dielektričkom čvrstoćom; više od 25% kvarca – poboljšanje mehaničkih osobina).

U prosjeku, porcelan sadrži 50% kaolina, 25% feldspata i 25% kvarca. Dobija se drobljenjem i mljevenjem feldspata i kvarca u sitni prah, koji se potom provlači pored magneta da bi se odstranile eventualne nečistoće koje potiču od željeznih mašina za drobljenje i mljevenje. Očišćeni prah se miješa sa vodom i kaolinom te se tako dobija tjestasta masa. Od ove se mase, koja je jako plastična i zgodna za oblikovanje, u kalupima izlivaju potrebni oblici izolatora. Dobijeni komadi se suše na zraku, a potom u pećima. Pečenje se odvija na temperaturi (1300÷1450)°C za vrijeme od (30÷70) sati. Tokom pečenja u materijalu se dešavaju promjene usljed hemijskih reakcija, mijenja se struktura, stvaraju se novi i razaraju postojeći kristali – sve ove pojave unutar materijala zovemo sinterovanje.

Ispečeni komadi nemaju glatku površinu i kao takvi nisu upotrebljivi. Prije primjene moraju se gleđosati (pocakliti). Gleđ je mješavina materijala sličnih materijalu izolatora s tim da im je tačka topljenja različita. Ispečeni izolatori se prelivaju tečnom gleđu i griju na temperaturu (800÷900)°C. Na ovoj temperaturi se gleđ topi a izolator samo omekša. Gleđ popuni sve pore na površini izolatora, čime je on dovršen.

Električne osobine porcelana su:Specifični električni otpor pri 20°C – (1010÷1012) ΩmSpecifični električni otpor pri 100°C – (105÷106) ΩmDielektrična čvrstoća (50 Hz) – (34÷38) kV/mm Relativna dielektrična konstanta – (5÷6.5)Sačinilac dielektričnih gubitaka tgδ (20°C i 50 Hz) – (170÷250)·10-4

Sačinilac dielektričnih gubitaka tgδ (20°C i (0.5÷10) MHz) – (70÷120)·10-4


Pitanja za ponavljanje:1. Iz čega se uglavnom dobija staklo?2. Koje su prednosti, a koje mane stakla kao izolacionog materijala?3. Od čega se dobija porcelan?4. Gdje se porcelan koristi?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: VJEŠTAČKI NEORGANSKI IZOLATORI – STEATITITip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama izolacionih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla, primjeri izolatora

Uvod (5 min.)Pitanja iz prethodne nastavne jedinice:

1. Iz čega se uglavnom dobija staklo?2. Koje su prednosti, a koje mane stakla kao izolacionog materijala?3. Od čega se dobija porcelan?

Glavni dio (25÷30) min.Steatiti su keramički materijali koji sadrže i silikate magnezija.Steatit se dobija od minerala talka i sapunca (talk ima kristalan, ljuskast ili vlaknast oblik,

zelenkaste je boje i lako lomljiv, a sapunac je mekan mineral sivo-žute boje i kristalne strukture).Dobijanje steatita analogno je dobijanju porcelana, osim što kod steatita nema gleđosanja.Upotrebljava se za dobijanje visokonaponskih i niskonaponskih izolatora, za utikačke kutije,

utikače, prekidače, dijelove elektrotermičkih uređajaElektrične osobine steatita su:Specifični električni otpor pri 20°C – (1012÷1013) ΩmSpecifični električni otpor pri 200°C – 6·107 ΩmDielektrična čvrstoća (50 Hz) – (20÷30) kV/mm Relativna dielektrična konstanta – (5.5÷6.5)Sačinilac dielektričnih gubitaka tgδ (20°C i 50 Hz) – (7÷15)·10-4

Sačinilac dielektričnih gubitaka tgδ (20°C i 1 MHz) – (3÷5)·10-4

Sačinilac dielektričnih gubitaka tgδ (20°C i 50 MHz) – 15·10-4


Pitanja za ponavljanje:1. Šta su steatiti?2. Od čega se steatiti dobijaju?3. Koja je namjena steatita?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: ORGANSKI IZOLATORI – MINERALNA ULJATip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama izolacionih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla

Uvod (5 min.)

Podsjećanje na globalnu hemijsku podjelu na anorganske i organske materijale. Skretanje pažnje na organska jedinjenja kao srž organske hemije i prisustvo takvih materijala među izolatorima.


Mineralna ulja su dobijena frakcionom destilacijom sirove nafte. Ovako dobijena ulja sadrže mnoge nečistoće, naročito prašinu i asfalt. Da bi se pročistilo, ulje se podvrgava rafinaciji. Nakon rafiniranja iz ulja se odstranjuje voda. Ovaj se postupak zove hidratacija.

Mineralna ulja koja se koriste kao izolatori dijele se na:- transformatorsko ulje- ulje za prekidače- ulje za kablove- ulje za kondezatore

Transformatorsko ulje mora izolovati namotaje transformatora i obezbijediti odvođenje toplote sa namotaja na kotao transformatora. Mora, dakle, imati dobre dielektrične osobine, i, što je također važno, nisku tačku mržnjenja.

Ulje za prekidače ima funkciju medija za gašenje električnog luka koji se javlja pri isklapanju prekidača. Naime, prekidač je naprava koja isključuje pogonske struje i pri isklapanju dolazi do pojave luka. Neugašen luk znači neprekinuto strujno kolo, a time i moguće uništenje opreme i samog prekidača.

Ulje za kablove koristi se za impregniranje izolacije kablova, koji su, zapravo prenosnici električne energije položeni kroz zemlju, vodu, preko mostova, nadvožnjaka i slično. Za izolaciju se često koristi papir i tekstil koji su higroskopni pa se moraju impregnirati.

Ulja za kondenzatore, slično uljima za kablove pojačavaju dielektrik kondenzatora.Mineralna ulja su zapaljiva, mogu razvijati eksplozivne gasove i podložna su starenju, što

predstavlja njihove osnovne nedostatke.


Pitanja za ponavljanje:1. Koji su izvori dobijanja mineralnih ulja?2. Koja mineralna izolaciona ulja, s obzirom na namjenu, postoje?3. Pojasniti ulogu ulja u pojedinim uređajima.

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: ORGANSKI IZOLATORI – SINTETIČKA ULJATip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama izolacionih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla


1. Koji su izvori dobijanja mineralnih ulja?2. Koja mineralna izolaciona ulja, s obzirom na namjenu, postoje?3. Pojasniti ulogu ulja u pojedinim uređajima.4. Koja je mana mineralnih ulja?


U cilju izbjegavanja zapaljivih uljnih para mineralnih ulja koriste se sintetička ulja. Sintetička ulja dobijena vezivanjem hlora i ugljikovodika ne razvijaju zapaljive pare, ali pod dejstvom električnog luka stvaraju kiselinu koja razara provodnike te se stoga ne mogu koristiti u prekidačima. Ovakvo ulje je piranol sa dielektričnom čvrstoćom 12 kV/mm.

Sintetička fluorna ulja su vrlo postojana na temperaturi i do 300°C i nisu higroskopna. Dielektrična čvrstoća je oko 30 kV/mm.

Silikonska ulja izdržavaju temperaturu do 200°C, malo su higroskopna. Dielektrična im je čvrstoća oko 25 kV/mm. Koriste se za impregniranje raznih aparata koji rade na višim temperaturama.


Pitanja za ponavljanje:1. Koja je prednost sintetičkih ulja nad mineralnim?2. Koji su nedostaci hlornog ulja?3. Osobine fluornog ulja.4. Koja je namjena silikonskih ulja?

Poznavanje elektrotehničkog materijala Nastavna jedinica: PRIRODNI VLAKNASTI IZOLACIONI MATERIJALITip časa: obrada novog gradivaObrazovni ciljevi: upoznavanje učenika sa osobinama izolacionih elektrotehničkih materijalaVaspitni cilj: razvoj općekulturnih vrijednosti učenika, povezivanje znanja iz elektrotehnike, razvoj logičkih sposobnosti i pozitivnog odnosa prema okoliniNastavna sredstva: tabla, neki primjeri izolatora

Uvod (5 min.)Skretanje pažnje na izolacioni karakter materijala koje u običnom životu uglavnom koristimo

kao konfekciju. Vlaknasti izolacioni materijali koji se upotrebljavaju u elektrotehnici mogu biti biljnog i životinjskog porijekla. Životinjskog je porijekla svila, dok je biljnoga porijekla pamuk, lan, juta i njihove izrađevine. Drvo se također može svrstati u vlaknaste materijale, budući da je pretežno građeno od vlakana celuloze.


SVILASvila se dobija odmatanjem čahura leptira dudova svilca – svilene bube (Bombyx mori).

Vlakanca sirove svile nisu čista pa se čiste od masti i smola pranjem. Svila je jako higroskopna. Koristi se za omotavanje bakrene žice kojom se izvode namoti malih transformatora ili elektromotora.

PAMUKPamuk je biljni rod (Gossypium) pretežno jednogodišnjih biljaka iz porodice sljezova

(Malvaceae) koja se uzgaja u suptropskoj i toploj umjerenoj zoni radi jednostaničnog celuloznog vlakna kojim su obrasle sjemenke (od sjemenki se pravi jestivo i tehničko ulje). Pamuk je, dakle, skoro potpuno čista celuloza i kao takav dobar izolator. Pamučnim predivom izoliraju se vodiči električnih vodova i kablova, namotaji te vrpce i cijevi za izolaciju. Budući da je pamuk higroskopan, moraju se izolacije na bazi pamuka žaštititi od upijanja vlage tako što se šelakom rastvorenim u alkoholu ili rastaljenim parafinom. Kad se premaz osuši i ohladi, postaje dobra električna i donekle mehanička zaštita namotaja.

LANLan je jednogodišnja zeljasta biljka (Linum usitatissimum) vlaknasta stabla i sjemenki bogatih

uljem. Od stabljike se pravi predivo koje se koristi za izolaciju kao i pamučna tkanina. Nakon završenog omotavanja potrebno je tkaninu premazati šelakom kao i pamučne trake.

JUTAJuta je biljka (Corchorus capsularis, C. olitorius) iz porodice lipa (Tiliaceae). Od vlakana jute

(indijskog lana) dobija se predivo koje služi za omotavanje olovnih plaštova kabova da bi ih štitilo od hemijskih i mehaničkih uticaja. Omot se impregnira asfaltnim premazom, jer je inače juta jako higroskopna.


Pitanja za ponavljanje:Objasniti porijeklo i primjenu pojedinih vlaknastih izolatora (izabrati učenike).

Documents

OSOBINE ELEKTROTEHNIČKIH MATERIJALA